毕业设计仓库温湿度监测系统设计

西西 京京 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 （论（论 文）文） 成绩成绩 题题 目目: : 仓库温湿度监测系统设计仓库温湿度监测系统设计 姓姓 名名: : 李李 飞飞 系（院）系（院）: : 机电工程系机电工程系 专专 业业: : 机电一体化技术机电一体化技术 班班 级级: : 机电一体化机电一体化 09030903 班班 学学 号号: : 指导老师指导老师: : 段金英段金英 日日 期期: : 20112011 年年 1111 月月 5 5 日日 教务处制 仓库温湿度监测系统的设计 摘 要 文章讨论了一种基于 AT89C2051 单片机实现的仓储用多通道温湿度巡回检测系统。 该测量系统对四路温度和四路湿度同时进行监测，经八选一多路模拟开关 74HC4051 选通 一路进行 A/D 转换，然后将转换后的数字量输送到微处理器 AT89C2051 中，再通过由多 位 LED 键盘/显示驱动器构成的显示 AT24C02 电路显示温度和湿度，如果仓库的温湿度超 限，微处理器将使 P1.4 口输出低电平,使报警电路发声报警。这就是为物资仓库内温度 和湿度进行有效的巡回检测而设计的测量仪。该测量仪具有检测精度高、使用简单、成 本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。 关键词 温度/湿度测量/多路巡回检测/单片机 目 录 摘 要.2 第一章 绪论.5 11 设计的目的和意义 .5 12 国内外相关技术发展概况 .5 121 温度传惑器的发展概况 .5 122 湿度传感器的发展概况.6 13 温湿度智能控制系统的应用前景 .7 第二章 方案的对比和论证.8 2. 1 温度传感器的选择.8 2. 2 湿度传感器的选择 .9 2. 3 信号采集通道的选择 .9 第三章 系统硬件的设计.11 3.1 主控模块 .12 3.2 显示模块 .13 3.3 语音播报模块 .14 3.4 AD 转换模块.14 3.5 温度检测电路 .15 3.6 湿度检测电路 .16 3.7 键盘及控制电路模块 .16 第四章 系统软件的设计.18 4.1 通讯控制总站软件的设计 .18 411 通讯控制总站主 CPU 程序框图.18 412 通讯控制总站从 CPU 程序框图.19 4.2 下位机软件的设计 .21 421 主程序的设计.21 422 初始化子程序的设计.23 423 控制程序的设计.24 424 管理程序的设计.23 43 本章小结 .25 结 束 语.30 致 谢.31 参考文献.32 1 第一章 绪论 11 设计的目的和意义设计的目的和意义 为了保证仓库储备物资的使用寿命和工作可靠性要对仓库内的温度、湿度进行检测 从而做通风、去湿和降温等工作。传统的方法是用湿度表、毛发表、双金属式测量计、 湿度试纸等测试器材通过人工检测从而对不符合湿温要求的库房进行通风、去湿和降温。 但这种方法费时费力、效率低，且误差大。因此我们要设计一种廉价、使用方便且测量 准确的湿温度检测仪器。 12 国内外相关技术发展概况 温湿度测控系统主要应用于控制环境空间的温度和相对湿度，从系统控制的角度来 看，属于纯滞后控制。技术已经非常成熟。从提高可靠性、灵活性和降低成本的要求来 看，国内外的温湿度测控系统仍然不断地在改进，系统结构已经普遍采用网络连接的现 场总线技术(FCS)有些需要的场合，则连接到INTERNET上，实现远程控制、远程诊断。另 一方面，构成系统整体的测控技术和管理，无论是硬件和软件，国内外已普遍采用相应 的标准模块集成，并且早已实现组态。传统的机械式温度检测仪表已经有上百年的历史 了，一般均具有指示温度的功能，由于测温原理不同，不同的仪表在报警、记录、控制 信息远传等方面有较大的差别。今年来由于微电子的进步以及计算机应用的日益广泛， 智能化测量仪表已经取得巨大的进步，以单片机为主体的温度控制器取代了传统的仪器 仪表。常规电子线路，可以容易地将计算机技术与测量技术结合起来。智能仪表在测量 过程自动化，测量结果的数据处理以及功能的多样化方面都取得了巨大的进展。目前， 在研制高精度，高性能，多功能的测量仪表时，几乎没有不考虑使用单片机使之成为智 能仪表。对于湿度测量，初期限于满足气象工作的需要，出现了诸如毛发温度计，干湿 球温度计等测量仪表，随着高空探测技术的发展以及生产和科研对温度测量要求的提高， 特别是微型电子计算机在各种自动控制系统中的广泛应用，湿度的测量也逐渐实现了自 动化和智能化。温湿度测量主要的测量工具就是温湿度传感器，下面介绍一下温湿度传 感器的发展概况。 2 1 12 21 1 温度传惑器的发展概况温度传惑器的发展概况 最早的温度计是近代科学之父伽利略于1597年提出的，它是利用空气热膨胀原理的 温度计。然而这种温度计使用不便，因此开发了利用酒精和水银热膨胀的热体温度计， 这就是最初机械温度计。随着测量技术的发展，出现了温度传感器，例如热电偶，它是 基于塞贝克发现热电势效应而制成的。还有热敏电阻，它是根据金属和半导体的电阻随 温度的变化而变化的原理而制成的传感器。这些都属于基于物理原理的传感器。而后， 又出现了基于模拟电子技术的PN结传感器，晶体温度传感器等等嘲。当今，由于用于感 温的敏感材料越来越多，温度传感器的种类也越来越多。特别是随着计算机技术和电子 技术的发展，各种集成式、电子式的温度传感器相继出现，使温度传感技术已经相当成 熟。 122湿度传感器的发展概况 湿敏传感技术的研究分为两个方面。最主要的是传感机制、材料和产品工艺的研究。 其次，从工程应用的角度，研究器件特性的校准、补偿以及可靠性和失效性问题，而智 能化技术的引入，是解决这类问题最佳方法。 包括湿敏传感技术在内的湿度测量技术研究，国内外都投入了相当的人力和财力。 国际上有以 VAISALA(芬兰)、PHILIPS(比利时)为代表的几家著名专业公司，美国霍尼韦 尔也设有专业分公司。研究水平较高的有芬兰、日本、英国、爱尔兰和美国等。国际湿 度与水分学术会议每四年召开一次，国际化学传感器会议(IMCS)也包括湿敏传感技术内 容。国内湿度测量研究的规模相当大，不仅研究人员多，有自己的标准、鉴定系统和专 业学会，而且研究工作也有相当水平，某些技术在国际上还处于领先地位。我国八五、 九五规划发展期间分别列有湿敏传感技术专项攻关计划，并且有武汉仪器仪表研究所、 江苏无线电研究所等专业研究所，国家标准物质研究中心、国家计量研究院、建筑科学 研究院等机构也都有高水平的研究室，全国各大专院校的仪器、陶瓷和固体电子材料等 专业都有相当一部分研究人员从事湿度测量研究工作，其中以北京、武汉、哈尔滨、上 海、西安和南京等地的研究员会，湿度与水分、气体全国会议每两年一次。虽然我国的 湿度测量研究和国际先进水平相差不大，但在实际应用和工业化生产方面的差距却很大。 国家投入了 大量的人力物力，但所产生的效益并不高。究其原因，除了科研和市场之间的衔接机制 薄弱外，材料和工艺技术的滞后也是制约我国高科技经济发展的因素，而湿敏传感技术 3 稳定性较差，对工艺技术的依赖更大。国内温湿度测控系统的高端市场基本上选用昂贵 的进口系统，而国内研制系统所处的中低端市场规模小得多，而且发展缓慢。随着多孔 陶瓷、厚膜等湿敏传感技术的发展，近几年来，国内外湿敏传感技术的研究重点和工程 应用都集中在聚酞亚胺API)薄膜高分子电容湿敏元件，而低精度测量系统则仍然以陶瓷、 厚膜类湿敏器件为主。 目前国内还没有完全符合上述指标要求的产品，哈尔滨半导体器件厂生产的陶瓷器 件带有加热清洗装置，具有较好的综合性能，但不适合本项目应用。国外的 (美国霍尼 韦尔)集成式传感器尽管问世不久，受到一致好评。性能完全符合上述要求，并且可靠性 较高。发达国家有先进的制造工艺支持，因此，其稳定性、互换性等系统应用的关键 性指标将越来越好。国内湿敏传感技术的发展将密切跟踪传感器小型化、集成化、多功 能化和系统化的发展趋势，重点将开展纳米级功能材料的研究，并与微电子机械工艺、 成膜工艺技术相结合，固态电子技术的应用，如改性的声表面波器件的高频振荡检测相 对湿度和各种气体功能聚合物材料做为基体材料或选择性包覆材料的应用。由于大量的 市场需求、国家对高新技术经济的强力支持以及国内工艺水平的不断提高，准确的温湿 度测控系统具有很大的发展潜力。 13 温湿度智能控制系统的应用前景 在纺织、气象和仓储等部门中，湿度是最主要的检测控制参数：在电力、高分子薄 膜、生物制品、药品、电子器件等行业，准确的湿度控制也同样重要。湿度自动测控系 统的需求量很大。因此，温湿度智能控制系统的应用范围非常广泛。但由于各类湿敏传 感器的性能稳定性、适应性，经济性仍然存在不少技术问题，阻碍了自动测控系统的应 用发展。这些领域大都以较为准确但效率非常之低的检测手段为主，如目前国内80的 纺织企业对工作环境湿度的检测仍采用千湿表，每隔12个小时人工抄表，手动控制除 湿。尽管湿敏传感技术的发展近期难以突破，但如能充分利用智能化技术，实现温湿度 控制系统的自动调校或简化调校维护技术，系统的稳定工作期可延伸46倍，达到23 年，由此推广应用将可能出现一定的市场规模：如能提高湿敏器件的抗污染能力，应用 前景将更加看好。 4 第二章 方案的对比和论证 当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必 要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系 统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。 传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对 原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业 生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各 种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。 2. 1 温度传感器的选择 方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特 性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测 量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复 制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。 缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按 IEC 标 准测温范围-200650，百度电阻比 W（100）=1.3850 时，R0 为 100 和 10，其允许 的测量误差 A 级为（0.15+0.002 |t|） ，B 级为（0.3+0.005 |t|） 。铜电阻的温度系数 比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性 差。在工业中用于-50180测温。 方案二：采用AD590.AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。它的 主要特性如下： 流过器件的电流等于器件所处环境的热力学温度的度数，即 Ir = T * K 其中Ir为流过AD590的电流。单位：uA T 为热力学温度，单位K 5 K为计算系数，单位uA/K AD590的测温范围为一55一150 AD590的电源电压范围为4v一30V。电源电压4V6V范围变化，电流Ir变化为 luA，相当于温度变化lK。AD590可以承受44V的正向电压和20V的反向电压，器件反接也 不会损坏。输出电阻为710M,非线性误差在正负O3。它只需直流电源就能工作，而 且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器 的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远 传百余米。 综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。 2. 2 湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起 的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电 阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之 发生变化而进行湿度测量的。 方案一：采用 HOS-201 湿敏传 感器。HOS-201 湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流 1V 以下，频率为 50HZ1KHZ，测量湿度范围为 0100%RH，工作温度范围为 050，阻抗在 75%RH（25）时为 1M。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检 测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于 一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。 方案二：采用 HM1500 湿度传感器。定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构， 适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配 过程等。相对湿度在 1%-100%RH 范围内；电容量由 16pF 变到 200pF，其误差不大于 2%RH；响应时间小于 5S；温度系数为 0.04 pF/。可见精度是较高的。 综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限 于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设 计系统中对温度-3050的要求，因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。 6 2. 3 信号采集通道的选择 在本设计系统中，温度输入信号为 8 路的模拟信号，这就需要多通道结构。 方案一、采用多路并行模拟量输入通道 这种结构的模拟量通道特点为： （1） 可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以做 的得较低。 （2） 硬件复杂，故障率高。 （3） 软件简单，各通道可以独立编程。 方案二、采用多路分时的模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道特点为： （1） 对 ADC、S/H 要求高。 （2） 处理速度慢。 （3） 硬件简单，成本低。 （4） 软件比较复杂。 综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求， 比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。 7 第三章第三章 系统硬件的设计系统硬件的设计 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信 号，和 A/D 模拟数字转换芯片的性能，我设计了以 AT89S52 基本系统为核心的一套检测 系统，其中包括温度检测、湿度检测、A/D 转换、单片机、复位电路、键盘及显示、报警 电路、系统软件等部分的设计。图 3-1 为系统总体框图。 报警上 位 机 显 示 打 印 转 换 器 下位机 Q1下位机 Q2 键 盘 电 路 控 制 电 机 报 警 模拟 显 开关 示 采集电路 下位机 Q16 显示电路 图 3-1 系统总体线框图 8 本设计由采集电路与模拟开关相连；显示电路与 LED 显示器相连；键盘电路、 控制电机、报警系统、模拟开关、LED 显示器与下位机即 AT89S52 单片机相连。各 下位电路与对应的下位机相连。各下位机通过转换器与上位机电脑相连；上位机电脑 再与报警器、打印机、显示器相连组成完整的湿温度检测系统。按其功能此检测系统 又可分为信号采集、信号分析和信号处理三个部分。 （一） 信号采集 由 AD590、HM1500 及多路开关 CD4051 组成； （二） 信号分析 由 A/D 转换器 ADC0809、单片机 AT89S52 基本系统组成； （三） 信号处理 由串行口 LED 显示器和报警系统等组成。 3.1 主控模块 采用 AT89S52 单片机作为系统的控制器。Pl 口控制数码管显示温度和湿度值。P2 口 与 ADC0809 连接实现湿度模拟电压量转换为数字量便于单片机处理。键盘控制采 用 PO 口。其中 PO.O 是温度的设置，PO.1 是湿度的设置，PO.2PO.3 是分别对温度 与湿度的上下限值进行设置。P04 是 AD590 温度传感器的接线口。PO.6 是 ISD1420 语音芯片的接线口。原理如图 3-2： 图 3-2 AT89S52 单片机各引脚功能 9 3.2 显示模块 系统采用动态显示方式驱动 6 个数码管工作，其中 4 个数码管用来显示温度值，2 个 用来显示检测到的湿度值。用 74LSl38 的输入端来选择位码。单片机的 P1 口控制数码管 的断码。如检测到的温度与湿度发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到实时显 示功能，电路如图 3-3。 图 3-3 显示模块连接电路 10 3.3 语音播报模块 采用语音芯片 ISD1420，该芯片能够高质量地完成声音录制与还原，最大录音时间为 20 秒，具备分段录音功能。其工作电压在 45V55V 范围，使用直接电平边缘存 储技术，省去了 AD、DA 转换。其内部集成了大容量的 EEPROM，不再需要扩展存 储器，便于与单片机连接。语音播报模块电路如图 3-4。 图 3-4 语音模块电路 该电路的 S3 键为录音键，Sl、S2 键为播放键，A0-A7 为地址选择端，将 ISDl420 的 A0 一 A7 直接与单片机的 P1 口相连，就可以实现录音地址选择功能，再将播放键接于 PO6 口以实现单片机控制的实时播放功能。电源 VCCA、VCCD 其内部的模拟和数字 电路使用不同的电源总线，但由于该芯片的干扰较小，因此两者可短接在一起。 3.4 AD 转换模块 采用 ADC0809 转换芯片，用于实现模拟量向数字量的转换，由于模拟转换电路的种 类很多，选择 AD 转换器从速度，精度和价格方面考虑其内部是 8 路模拟选通开关。 以及相应的通道抵制锁存译码电路，转换时间是 128S 左右，单电源供电。 11 3.5 温度检测电路 考虑到 AD590 温度传感器的输出电流源特性，设计的温度信号测量电路如图 3-5 所 示。该电路的温度测量范围为-10+500。AD590 采用 15V 电压供电；电阻 R1 用于调 整零点；电阻 R3 为精密电阻，用来调整增益。运放的同向端输入 2.50V 精密参考电压， 该电压由 TL431 提供。IN 端输入 AD590 的电流，OUT 端输出为相应转换所得到的电压。 根据 AD590 的特性，在-10时，流过电流为 262.2A，设计使这部分电流全部流过 R1、R2，而其后增加的电流均流过 R3，OUT 端的输出电压为： 式（3-1） 当温度在-10+50之间变化时，该电压就在 2.50V 之间反向线性变化，调节 R1 的阻 值大小可以消除不同传感器的零点误差。 图 3-5 温度检测电路 12 3.6 湿度检测电路 集成湿度传感器 HM1500 的输出电压在 14 V 间随湿度线性变化，考虑到本系统的 单电源特点，设计的湿度信号采集电路如图 3-6 所示，该电路的测湿范围为 0100。 图 3-6 湿度检测电路 由于该电路中没有负压，电路的主体采用差分式减法电路，精密电阻 R3=R6=2.4k，R4=R7=2k，用这四个电阻可调节增益。通过 HM1500 传感器测量所得 到的湿度电压信号从 IN 端输入。差分的另一侧输入 Vs。由 TL431 提供 2.5 V 的精密电压 分压后可得到 1.0 V 左右的电压。若输入电压在 14 V 之间变化，则输出电压就相应在 02.5 V 之间变化。调节 R1 可以消除不同的湿度传感器的零点误差。 3.7 键盘及控制电路模块 键盘采用软件查询和外部中断现结合的方法来设计，地点品有效。本系统共用了 3 个 键如图 3-7 所示： 13 图 3-7 键盘电路 电器控制电路：电磁式继电器具有结构简单、工作可靠、坚固耐用、价格便宜等优 点应用极其广泛，它是最为典型和常用的继电器。本电路采用常闭继电器由单片机控 制，当温度或湿度异常时，继电器开始工作且开关切断电源，小灯熄灭，从而起到保护 系统的作用。 14 第四章 系统软件的设计 4.1 通讯控制总站软件的设计 411 通讯控制总站主 CPU 程序框图 系统程序设计采用模块化的设计方法。其地址空间分配： 通讯控制总站主CPU主程序入口地址：0080H： 通讯控制总站主CPU中断程序入口地址：0023H； 通讯控制总站从CPU主程序入口地址：0100H： 通讯控制总站从CPU中断程序入口地址：0023H： (1)主程序框图 单片机通过中断方式接收和发送数据。用定时计数器1作为波特率发生器，同PC机 一样，波特率取9600b/s。一帧数据包括一个起始位、8个数据位、一个地址数据判断位 和一个停止位。定时器Tl采用工作方式2，串口采用方式3通信。 图4-1通讯控制总站主CPU主程序框图 15 （2）主中断程序框图如下： 图4-2 通讯控制总站主CPU中断程序框图 16 412通讯控制总站从通讯控制总站从CPU程序框图程序框图 (1)主程序框图 通信控制总站从CPU与下位机主CPU采用RS-485进行串行通信，串行口均设 为工作方式3，晶振频率为12MHz，波特率为2400b/s，采用中断方式进行串行通信。 图4-3 通讯控制总站从CPU主程序框图 (2)中断服务程序框图 通讯控制总站从CPU中断程序框图如图4-4所示。 17 图4-4 通讯控制总站从CPU中断程序框图 4.2 下位机软件的设计 421 主程序的设计 整个系统包括管理和控制程序两部分。管理程序有动态显示，比较，修改设定值等。 控制程序是对对象进行采样，数据处理，根据算法进行计算和输出等。由于整个系统软 件相当庞大。为了便于编写、调试、修改和增删，系统的编制采用了模块化的结构，即 整个控制软件有许多独立的小模块组成。他们之间通过软件接口相连，原则是模块内数 据关系紧凑，模块间数据松散，按功能形成模块化结构。 系统控制采用中断的方式设计。首先启动T15ms定时器产生每5ms一次的定时中断，作为 本系统采集的采样周期。在其中断服务程序中启动模拟开关，进行AD转换、数据处理， 把结果存储到相应的存储区，进行比较等。而显示程序则需要在计数器discount达到64才 能启动。主程序的流程图如图4-5所示。 18 图4-5 主流程图 主程序中首先要进行初始化，然后调用读EEPROM字程序，将已存于EEPROM中所 设定的温度和湿度的范围分别调入到Value_regTbig，Value_regTsmall，多路温度与湿度 检测系统的研制Value_regHbigValue_regHsmall四个寄存器单元中，以各以后使用。接着 启动T15ms定时器产生每5ms的定时，在定时中先启动CPU)内的模拟开关，进行温湿度的 测量，测量不能立刻完成，在测量时为了不让单片机的CPU空闲，浪费资源。所以在这时 可以调用比较子程序，将上次测量的得到的温度或湿度值和所设定的温湿度值相比较， 若所测的值不在设定的范围内，就将相应的输出口置一，用其来控制外部的加热、制冷、 除湿机等设备的工作状态。比较子程序执行结束后，测试测量是否完毕，若没测完则等 待，若测完了则调用AD转换子程序将所测的 模拟量转换成对应的数字量用与单片机的处理。 由于测量的速度快而数码管不能以同样的速度刷新显示，所以测量和显示不能同步。 这就需要在AD转换后要将所得的数据先存在寄存器中，等待显示程序的调用。在64个 5ms定时完成后，就可以调用显示子程序了，将寄存器中的温度或湿度值送到CPLD显示。 19 在主程序的之后可以判断以下是否要修改所设定的温度和湿度值，著用则进入更改参数 子程序，若不用则继续测量。 422 初始化子程序的设计 初始化程序的流程如图4-6所示。初始化子程序主要是预先设定以下所用寄存器的初 始值。包括设所用各口的的状态，一些所用寄存器的初始状态，将所有的计数器清零。 在本程序中要设A口、B口为输入口，C口、D口为输出口。并预先设一下ADCONl的值和 有关SPI口的积存器的初值，还要预先将EEPROM中的数据读到RAM的相应寄存器中去。 图4-6 初始化程序流程图 初始化子程序主要是预先设定以下所用寄存器的初始值。包括设所用各口的的状态， 一些所用寄存器的初始状态，将所有的计数器清零。在本程序中要设A口、B口47多路温 度与湿度检测系统的研制为输入口，C口、D口为输出口。并预先设一下ADCONL的值和 有关SPI口的积存器的初值，还要预先将EEPROM中的数据读到RAM的相应寄存器中去。 423 控制程序的设计 (1)启动模拟开关子程序 启动CPLD中的模拟开关子程序很简单，它只要把控制模拟开关的二进制数通过SPI 口写入到CPLD，然后再把CO口置1，使CPLD的模拟开关部分处于工作状态面把CPLD内 的显示部分屏蔽掉。 20 在启动模拟开关子程序中要调用通过SPI口向CPLD读数子程序，这个程序就是将W中 的二进制数传给外部接口的程序，程序有固定的模式如下； MOVWF SSBUF 数据给SSPUF开始发送 LOOP BCF STATUSRPL BSF STATUS。RPO 选体 BTFSS SSPSTA，BF 查询是否发送完毕 G0TO LOOP 否，继续查询 RETURN 图4-7 启动模拟开关子程序流程图 21 (2)A/D转换子程序 图4-8 A/D转换子程序流程图 A/D转换子程序也是有固定的模式的，不过在这个设计中要注意分清是要转换温度 模拟量和是湿度模拟量，以确定是要选通AO口还是A1口流程图如图4-8通过流程图可 以看出，通过测试COUNT0是奇数还是偶数就可以判断是要进行温度的转换还是湿度的转 换。转换后的数据存到ADSATUSl寄存器单元中。 (3)存储结果子程序 AD转换后的结果要存到RAM中，其中128个温度值存在这128个寄存器中，而128 个湿度值存在从120H1DOH的128个寄存器单元中。同样在COUNTO是否为奇数以后， 可以确定这次要存储的是温度值还是湿度值，从而把它存储到相应的存储区中去。在存 储温度或湿度时，用FSR和INCF进行间接寻址可实现存储，每存储一次FSR加1。存储结 果子程序的流程图如图4-9所示。 存储数据前先要对AD转换完的数据进行处理，即将刖D转换后的温度信号转换成对 应的温度值，以便送显或比较。由与所用的传感器的线形较好我用的是线形处理方法， 变换公式为： 式(4-1) 0 0 00 )( NN NN AAAA m X mX 0 0 00 )( NN NN AAAA m X mX 22 温度为： 式（4-2） 湿度为： 式（4-3） 所以需要8位与8位乘法和16位与8位的 除法。 图4-9 储存子程序流程图 8位与8位乘法程序：假设有两个8位二进制数分别存在两个8位寄存器A和B中。 它们相乘后的两个结果分别放在两个8位寄存器High和Low中。本算法通过对 A积存器自加B来实现，即对A自加B次就相当于A乘以B。首先High曲清零即把相乘后高 位结果的积存器清零，接着A进行自加，并且判断是否有进位，若有进行Higll加l，否则 MaxHigh不变，这样进行B次后High中保存的是相乘后的高8位而W寄存器中的值是高8位。 数值处理还用了除法运算，但由于用的是8为A仍转换。除数是266，因此除后得到的 结果高为是High，余数为L0W，这样就不需要编写除法运算了。 23 424 管理程序的设计 (1)比较子程序 比较予程序自设一个计数器 cmpcount，因为每次比较的是上一次测量出的 值，所以cmpcount总比count小l。比较时，若测量值大于所设定的温度最大值就使DO 口置l，DO可以用来控制一个制冷器，制冷器在接受D0的置1信号，开始工作，使粮库内 的温度下降直至温度下降到规定的范围内。同理Dl、D2、D3用与控制加热器，除湿机等 的原理是一样的。比较子程序的流程图如图所示 图4-10 比较子程序流程图 (2)显示子程序 显示子程序的流程图如图所示。 24 图4-11显示子程序流程图 在六个数码管中要显示所要显示的路数和温度或湿度值。例如要显示第23路的温度 是25。则数码管上应显示T02325。如果要显示第23路湿度是25RH应显示H02325。由于 湿度都是正数而温度却有正负，所以显示温度时没有提示符而其最高位改为正负号。在 显示子程序中要把测量的路数和所测得的值的BCD码通过SPI口传给CPLD的移位寄存器 并锁存，在C1口置L时，将所有数据送给显示部分的数据显示进行动态扫描显示。 在显示子程序中用到了BCD码转换，它的流程图如412所示。它有一定的算法。 在这个设计中要进行位数的BCD转换，所以需要设定HSD、MSD、LSD三个寄存器单元 分别存储转换后百位，十位和个位的BCD码。转换时将所要转换的数先存在LSD寄存器中， 然后将其减十，如果有进位发生进位，则转换完毕。如果没有进位则MSD加L，再比较 MSD和十的大小如果大于或等于十则HSD加1，如此循环直到程序结束。 本显示器要显示路数和温度或湿度值。例如要显示第23路的温度是25。则数码管 上应显示T02325。如果要显示第23路湿度是25RH应显示H02325。由于湿度都是正数而温 度却有正负，所以显示温度时没有提示符而其最高位改为正负号。在显示子程序中要把 测量的路数和所测得的值的BCD码通过SPI口传给CPU的移位寄存器并锁存，在C1口置1 时，将所有数据送给显示部分的数据显示进行动态扫描显示。 在显示予程序中用到了BCD码转换，它的流程图如412所示。它有一定的算法。 在这个设计中要进行位数的BCD转换，所以需要设定HSD、MSD、LSD三个寄存器单元 25 分别存储转换后百位，十位和个位的BCD码。转换时将所要转换的数先存在LSD寄存器中， 然后将其减十，如果有进位发生进位，则转换完毕。如果没有进位则MSD加1，再比较 MSD和十的大小如果大于或等于十则HSD加L，如此循环直到程序结束。 图4-12 BCD码转换子程序流程图 43 本章小结 软件的设计应遵循一个原则就是要充分利用好单片机CPU的资源，尽量不让其空闲。 因此软件的设计对于单片机控制系统来说也是很重要的，本系统软件的设计采用模块化 设计使设计思路明确，且便于调试和修改。 26 结 束 语 仓储的基本功能包括了物品的进出、库存、分拣、包装、配送及其信息处理等六个 方面，其中，物品的出入库与在库管理可以说是仓储的最基本的活动，也是传统仓储的 基本功能。防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量 的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。该检测系统以单片机 AT89S52 为核心实现对温度、湿度的检测及其控制，运行可靠，操作简单，精度高，响 应速度快。同时，通过 LE