基于单片机的仓储环境监测系统设计

1、目录基于单片机的仓储环境检测系统设计 2第一章 绪论31.1 课题背景31.2 课题研究的目的和意义31.3 国内外测温湿技术对比31.4 单片机介绍4第二章 系统总体方案设计42.1 系统整体方案设计思路42.2 系统的实现原理42.3 系统的实现方案分析5第三章 硬件设计53.1 系统的总体结构53.2 系统硬件设计133.4.1 湿度测量电路133.4.2 下位机接口电路设计133.4.3 上位机接口电路设计143.4.4 无线模块163.4.5 温度检测电路模块16第四章 软件设计174.1数据发送部分174.2数据接收部分19第五章 软硬件调试24第六章 总结与致谢30参考文献312

2、4基于单片机的仓储环境检测系统设计摘要：系统以单片机 STC89C52C 作为控制处理核心，采用芯片 nF905 为无线传输模块， HS1100 /HS1101 传感器采集湿度信号，同时运用基于单片机AT89C52的温湿度计，设计了一种无线仓储湿度检测仪。经实验测试表明: 系统湿度检测范围为 10% H 100% H; 精度达 1% H，数据无线传输距离 200 米。设计的系 统符合预期要求，可在仓储日常管理、气象、酒厂等不易布线，且需要实时监测湿度参数的场 合推广应用。关键词： STC89C52C 单片机; HS1100 /HS1101 传感器; 单片机AT89C52 ; MAX232 通信

3、模块Design of Ware house Environment MonitoringSystem Based on SCMAbstract: The system uses the single chip STC89C52RC as the control processing core, adopts the chip nRF905 as the wireless transmission module, HS1100 /HS1101 sensor collects the humidity signal, and uses the thermometer based on the s

4、ingle chip AT89C52 to design a wireless storage humidity detector. The experimental test shows that: the system humidity detection range is 10% RH 100% RH; the accuracy is 1% RH, and the data wireless transmission distance is 200 meters. The designed system meets the expected requirements and can be

5、 promoted and applied in the daily management of warehouses, weather, wineries, etc., which are difficult to be wired and need to monitor humidity parameters in real time.Keywords: STC89C52RC MCU; HS1100 /HS1101 sensor; MCU AT89C52; MAX232 communication module第一章 绪论1.1 课题背景温湿度是衡量仓库质量的重要指标，为了方便准 确地检测

6、温湿度参数显得至关重要。仓库中传统有线 监控系统存在线路易老化、布线复杂、线路缠绕，在 设备调整时需要重新布线等缺点。尤其是在有 毒有害气体、高温湿、高压等环境，数据采集传输极为 困难。在这种情况下，无线数据采集的优越性就体现出来，凡是不允许布线或布线繁杂的场合都需通 过无线方案来解决。无线数据采集已被广泛的 应用到环境监测、国防军事、工农业控制等许多重要 领域。本文采用短距离无线元件作为数据传输 模块，以 STC89C52C 单片机作为主控模块，构建分布式的无线传感器监测网络，来实现对仓库湿度的 实时监控。1.2 课题研究的目的和意义有一个大家都知晓的事那就是有一种我们能直接读取出温湿度的民

7、用温湿度计。但是随着工业迅速的发展，民用温湿度计已经达不到现在工业的要求。而数字温湿度计的出现，使温湿度更加准确，更使温湿度可读，极大的方便了温湿度的读取和测量记录。再配合无线模块，使我们可以更好的控制测量和控制仓储环境单片机在各个领域的应用广泛，并且单片机的用途也越来越广泛。目前，随着现代工业对测量技术越来越苛刻，进而对单片机的发展越来越收到当代社会的重视。1.3 国内外测温湿技术对比实话实说，中国与发达国家相比，我们的温湿度测量技术起步较晚。放眼现在的中国，我国测量技术与其他国外技术之间的差距主要体现在以下几个方面。 1）相关的企业规模小、分散，导致技术力量集中不足，导致技术开发能力薄弱，

8、技术发展受限。2）当前的中国，国内高精密、高精度的温湿控制系统很多都来自于国外的技术支持。3） 一些资深的仪器控制，相关算法和控制软件研究的关键技术还依然落后于国外。但是，改革开放以来，我国的经济发展全国有目共睹。现在的我国的测温湿技术发展的很快，换句话说我们与国外的差距正越来越小。1.4 单片机介绍所谓的单片机其实是一种集成电路芯片，也就是后来的发展的单片微型计算机的简称。自4位单片机被美国Intel公司研发出来以来，单片机发展曲中求进的发展过程由第一阶段萌芽（1971-1976）、第二阶段探索（1976-1980）、第三阶段发展（1980-1983）、第四阶段成熟（1983-1986）、第

9、五阶段进步（1986-至今）拼接而成。单片机是由芯片中的CPU专用处理器开发的。这样的设计容易集成进复杂的并且大体积进入不了的控制设备当中。随着科技实力的发展，大多数的供应链管理功能现在更加强大。除此以外，单片机还有其他更加强大的功能等待着我们去开发，所以我们可以使用单片机来对各种各样的数据进行采集。本论文所涉及到的单片机包括STC89C52C 单片机; HS1100 /HS1101 传感器; 单片机AT89C52 ; MAX232 通信模块; DS18B20数字温度传感器STC89C52C 单片机简介：STC89C52RC单片机是新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8

10、051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器。具有以下标准功能: 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构)，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T

11、可选。器件参数如下：1. 增强型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051.12. 工作电压:5.5V3.3V(5V单片机)/3.8V2.0V(3V 单片机)3.工作频率范围:040MHz，相当于普通8051 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz4. 用户应用程序空间为8K字节5. 片上集成512 字节RAM6. 通用I/O 口(32 个)，复位后为:P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。7. ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可

12、编程)，无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程 序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM 功能9. 共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T210.外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒11. 通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个UART12. 工作温度范围:-40+85(工业级)/075(商业级)13. PDIP封装HS1100 /HS1101 传感器简介：HS1100 /HS1101 传感器基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感

13、器可以大批量生产，可以应用于办公自动化、车厢内空气质量控制、家电工业控制系统等，在需要湿度补偿的场合他也可以得到很大的应用。它具有全互换性在标准环境下不需校正、全互换性在标准环境下不需校正、可以自动化焊接、搞可靠性和长时间稳定性、专利的固态聚合物结构、可用于线性电压或频率输出回炉，快速反应时间等特点，是我们的不二之选。需要注意的是：此电路为典型的555非稳态电路。HS1101/HS1100作为电容变量接在555的TRIG与THRES两引脚上，引脚7用作电阻R4的短路。等量电容HS1101/HS1100通过R2与R4充电到门限电压(约0.67Vcc)，通过R2放电到触发电平(约0.33Vcc)，

14、然后R4通过引脚7短路到地。传感器由不同的电阻R4与R2充放电，其工作循环可以描述如下:Thigh=C%RH*(R2+R4)*ln2Tlow=C%RH*R2*ln2F=1/(Thigh+Tlow)=1/(C%RH*(R4+2*R2)*ln2)输出循环周期=Thigh*F=R2/(R4+2*R2)为了使循环时间降低50%，则与R2相比，R4应该非常小，但是不要低于最小值。电阻R3是为了短路保护，555必须为CMOS。注释555电路的非平衡电阻R1是做内部温度补偿，目的是为了引入温度效应，使它与HS1101/HS1100的温度效应相匹配。R1必须象所有的R-C时钟电阻的要求一样，1%的精度，最大的

15、温度效应应该小于100ppm。由于不同型号的555的内部温度补偿有所不同，R1的值必须与特定的芯片相匹配。为了保证在55%RH的典型湿度值为6660Hz，R2也需要做稍许修正。如下表:555 R1 R2TLC555 909K 576TS555 100nF电容 5237555 1732K 549LMC555 1238 562频率输出典型参数(REFERENCE POINT AT 6660Hz FOR 55%RH/25)RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fr 7351 7224 7100 6976 6853 6728 6600 6468 6330 6186 60

16、33555为典型的CMOS类型。TLC555(RH:百分比相对湿度，F:频率Hz)Polynomial response:测量误差与寄生电容曲线:应该特别注意减小输出寄生电容。寄生电容会在电路上与传感器并联，造成 输出漂移。合理安装:HS1101/HS1100经鉴定可以承受符合MIL STD 750规定的所有的焊接。如:焊接温度与可焊性 高温高湿环境下的寿命93%RH/60 : 1000Hours波峰焊260 + 45去离子水洗 低湿储存寿命RH10%/23: 1000Hours机械冲击 1500g ，5blows，3direction 环境温度下浸入水中或处于80环境下时间: 160Hour

17、s震动 震动(F=100-2000Hz)，固定(F=35Hz) 可以抵抗75000ppm的酸气如含氮化合物、硫化物、氯乙恒定加速度 永久标志 醇ESD (静电)人体或机械方式 可以抵抗一些家用器具、汽车及消耗器具产生的化学物质有盐气体MIL STD 750 / Method 1041 / 96 Hours温度循环 -40/+70所有的数据是从三批不同传感器实验所得，每批45个传感器。可以按要求提供更详细的数据单片机AT89C52简介：AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM

18、)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 条读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89

19、C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有:XTAL1(19 脚)和XTAL2(18 脚)为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd(9 脚)为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40 脚)和VSS(20 脚)为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，

20、P0 端口(3239 脚)被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS(18脚)和SCLS(19脚)端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。MAX232 通信模块简介：MAX232芯片是专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。当用单片机和PC

21、机通过串口进行通信，尽管单片机有串行通信的功能，但单片机提供的信号电平和RS232的标准不一样，因此要通过max232这种类似的芯片进行电平转换。器件特别适合电池供电系统，这是由于其低功耗关断模式可以将功耗减小到5uW以内。MAX225、MAX233、MAX235以及MAX245/MAX246/MAX247不需要外部元件，推荐用于印刷电路板面积有限的应用。其中两个关键特性为：1.对于低电压、集成ESD应用MAX3222E/MAX3232E/MAX3237E/MAX3241E/MAX3246E:+3.0V至+5.5V、低功耗、最高1Mbps、真正的RS-232收发器，使用4个0.1uF外部电容(

22、MAX3246E提供UCSP封装)2.对于低成本应用MAX221E:15kV ESD保护、+5V、1uA、单路RS-232收发器，带AutoShutdown折叠MAX220MAX249系列线驱动器/接收器，专为EIA/TIA-232E以及V.28/V.24通信接口设计，尤其是无法提供12V电源的应用DS18B20数字温度传感器简介DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。 DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等

23、等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号发送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。

24、计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。以下是对其技术性能的描述：、 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 、测温范围 -55+125，固有测温误差(注意，不

25、是分辨率，这里之前是错误的)1。、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。、工作电源: 3.05.5V/DC (可以数据线寄生电源) 、在使用中不需要任何外围元件、 测量结果以912位数字量方式串行传送 、不锈钢保护管直径 6 、适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温、 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2任选 、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，

26、电缆线槽等测温和控制领域。轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。尽管DS18B20具有很多的优点比如测量精度高，布线简单等，但在实际应用中也面临以下问题，需要特别关注:1、在对DS1820进行读写时，必须完全同时读取，因为DS18B20和微处理器之间的传输方式为串行数据传输。2、数据DS18B20没有提及DS18B20的DS18B20悬挂数量，一般人以为能悬挂好多个，但实际操作上超过8个时，有必要解决总线驱动问题，所以设计时要注意这一点。3、连接DS18B20的总线电缆长

27、度有限。这种情况主要是由总线分配电容不均而引起的信号失真造成的。因此，用DS18B20长距离测量时，一定要考虑好长度问题。第2章 系统总体方案设计2.1 系统整体方案设计思路系统采用 nF905 模块无线数据传输模块，系 统分为上位机微处理器控制系统和下位机测量系统 两部分。上位机微处理器控制系统是控制系统的核 心，是负责与下位机通信并完成信息收集和与计算机串口通信功能的，上位机部分主要组成硬件有 nF905 无 线 收 发 芯 片、STC89C52C 单 片 机 和 MAX232; 下位机测量系统负责对测量点的湿度测量，DS18B20数字温度传感器负责对测量点的温度测量，并根据上位机的控制要

28、求，把测量点的信息返回 给上位机控制系统，其具体由无线收发芯片，单片机，湿度测量设备来完成。下位机湿度信号采集由 HS1100 /HS1101 传感器完成、并由 555 谐振电路、 STC89C52C 单片机、nF905 无线收发芯片，系统 整体方案如图 1 所示。555 谐振电路转换成频率信号，经过经下位机处理由 nF905 发射，再由上位机 的 nF905 接收，传输上位机的 STC89C52C 单片 机中，然后再由 MAX232 将数据传输至 PC。2.2 系统的实现原理本系统中使用了一套的温湿度测量系统，此系统是由温湿度传感器和单片机组成。不同位置采集设备温湿度传感器环境温湿度、单片微

29、型计算机的温湿度、处理使当前环境达到相对稳定的温湿度，温湿度传感器对温湿度变化敏感。它能够把测得的温湿度信号经过整合变成一串的电路信号，显示系统识别电路信号将其测得的温湿度值显示出来。下文中我们将会使用DS18B20传感器和HS1100 /HS1101 传感器。2.3 系统的实现方案分析DS18B20对于学单片机的学生而言，并不是什么陌生的元件，之所以不陌生是因为它的性能卓越，价格低廉，所以它深受广大师生的喜爱。DS18B20精准的高甚至可以达到0.5摄氏度，而且最大工作时间为750毫秒，而且最为方便的是它有单独的接口，就是说只需要一个接线口就可以完成单片机与本身之间的双向通信。而本设计需要的

30、测温湿温湿度为-20-120。DS18B20的测温范围已包含，足以完成本次的设计要求。结合以上的描述我认为在本系统中采用DS18B20作为测量温度的工具。第三章硬件设计3.1 系统的总体结构本文的系统中的模块大致可以分为上位机和下位机。图3-1为系统总体设计图，如下所示。图3-1 系统总体结构图3.2 湿度测量电路系统采用电容传感器 HS1100 /HS1101，其功能 类似可调电容，在这里电容量大小的变化是随着所 测湿度的变化而变化，系统将该电容传感器作为 555 定时器振荡电路中谐振元件，通过 555 定时器 谐振电路将电容量的变化转换为与其成反比的频率 信号，该频率信号单片机可直接识别6

31、。图 2 为 555 定时器构成的信号检测电器。555 芯片外接电 阻 1、2 与湿敏电容 C，构成了对 C 的充电回路; 555 芯片 7 引脚通过芯片内部的晶体管对地短路又 构成了对 C 的放电回路，并将引脚 2、6 引脚相连引 入到片内比较器，便构成一个多谐振荡电路，即方波 发生器，电路中 1 用于平衡湿度系数，3 为输出短 路保护电阻。方波发生器输出信号频率为: f = 1 44 /( 1 + 22 ) Cx 式中，Cx 为电容传感器 HS1100，环境湿度的变化通 过 Cx 转换成电容量的变化，再经 555 测量电路又将 转换成频率信号，该频率信号与空气湿度呈反比，其 送单片机处理即

32、可得到湿度值。3.3 下位机接口电路设计图3 为下位机接口电路。在下位机系统中，主 要分为湿度采集和数据发送两个模块。nF905 是 采用 SPI 口实现与 STC89C52C 单片机的双向通信 的，nF905 具有灵敏度较高。根据 STC89C52C 单片机的特点和 nF905 的接口设计要求，单片机的P1 1、P3 4、P1 0 分别和 nF905 的 PW _UP、 TX_CE、TX_EN 连接实现对 nF905 的工作模式控 制。P1 2 接 nF905 的 CD，由此判断 nF905 是否 检测到载波; P1 4 接 nF905 的 AM 端，由此判断发 送方的发送目的地址是否与本机

33、地址相同; 外部中 断 1 接 nF905 的 D 端; nF905 的 SPI 端口接单 片机对应端口连接，实现对 nF905 的工作配置和 数据传输。3.4 上位机接口电路设计图 4 为上位机部分 STC89C52C 与 nF905， MAX232 的 接 口 电 路。上位机主要实现单片机 STC89C52C 与 PC 机之间的串口通信以及射频信 号接收，按照功能主要分为数据接收、LCD 显示、及 与 PC 机接口三个模块。nF905 是利用 SPI 口实现 与单片机 SCT89C52 的双向通信的，有四个 SPI 接 口: MISO( 主 SPI 输入、从 SPI 输出) 、MOSI(

34、主 SPI 输出、从 SPI 输入) 、CSN( SPI 使能) 、SCK( SPI 串行 时钟) 8，SPI 口能进行的操作主要有: 收、发地址和 数据的读写，通过 SPI 口对射频配置。3.5 图 5 为 PC 机与单片机 STC89C52C 的接口电 路。因单片机 STC89C52C 识别的数据为 TTL 电 平，与 PC 机的串行 S 232C 标准的接口不兼容， 必须经 MAX232 芯片，以实现 S 232C 接口电平和 TTL 电平之间的转换9。采用了三线制连接串 口，计算机的 9 针串口只连接其中的 3 根线，即第 2 脚的 XD、第 3 脚的 TXD、第 5 脚的 GND。连

35、接方 法: MAX232 的第 10 脚和单片机的 11 脚连接，第 9 脚和单片机的 10 脚连接，另外，再配以通信软件，就 可实现 PC 机和 STC89C52C 之间的串行通信。3.6 温湿度检测电路模块本设计中的温湿度传感器使用的是DS18B20数字温湿度传感器。 原因是该芯片硬件组装简易快捷，操作方便，很容易新手上手。具体的温湿度检测电路图如下图3-12所示：图3-12 温湿度检测电路第四章 系统软件设计按照模块化设计的思想，各主要功能模块采用 子函数形式，由主程序调用。这里简要介绍 nF905 数据发射与数据接收部分的设计。4.1数据发送部分 nF905 模块在数据接收模式下，当一

36、个数据包 ( 地址 + 数据) 被接收到后，nF905 的 AM 与 D 两 端 口 向 STC89C52C 单片机发出请求信号。 nF905 模块在数据发射模式下，nF905 模块自动 产生 CC 校验码与字头，当数据发射传输结束后， D 端口向 STC89C52C 单片机通知数据发射传输 结束。数据采用单个数据包发送，只有在前一个数 据包被发送结束，nF905 才能接受下一个发送数据 包。数据发送工作流程如图 6 所示。 4.2数据接收部分 当系统利用 nF905 芯片接收数据时，其接收 的数据流程图如图 7 所示。系统的工作过程如下: 在 650s 以后，nF905 接收模块将不间断巡检

37、被 接收信号。当 nF905 模块检测到和可识别的频 率时，其 CD 位将被置为高电平。在 nF905 模块 接收到有效数据包地址后，AM 位被置为高电平。 在 nF905 模块对接收到的数据包 CC 校验，发现正确时，数据包的地址位、前导码位及 CC 位自 动 除 去，同 时 将 D 位 置 为 高 电 平，同 时 STC89C52C 单片机将 TX CN 端口置为低电平， 以进入 standby 模式，从而使 STC89C52C 单片机能 够以合适的速率通过 SPI 接口读出有效的数据。 当所有的数据读出后，nF905 将 AM 和 D 设置 为低电平，以便使 nF905 准备进入 Sho

38、ck Burst X、 Shock Burst TX 或 Power down 模式。第5章 数字温湿度计软硬件调试在这个设计中，我所选择的为编程软件使用常见的Keil uVision2，之所以选择Keil2,是因为它的操作简单，简单在它可以直接将程序与设计元件相连接，并进行编译，并将编译出的结果手动传输入单片机中，十分方便。下面就将如何进行软硬件调试的过程一一进行分析。第一步：打开编程软件Keil4中的Proteus ISIS。软硬件按照正确的方法连接，确保排版准确无误将得到如下界面：图5-1 整体电路图第二步：将设计好的文件导入进仿真软件中，点击运行调试。首先仿真图中的电路将亮起，如果未能

39、亮起，就是说电路未能导通，与此同时程序进行开机检测，传感器进行环境检测，感应环境温湿度，将收集到的温湿度电信号传输给单片机，单片机将此温湿度电信号转换成显示器能够接受的数字信号，该数字信号再传输给显示器，显示器显示出对应的数据，如果该数字介于所设的温湿度上下限中，一切工作正常，如若该数字高于上限温湿度或者低于下限温湿度后，单片机将给与信号灯和蜂鸣器高电平使其通电，即达到温湿度报警的功能。本部中测得的环境温湿度为+5，不在设置的+10- +35之间，所以报警。+5时的数字温湿度计仿真结果如图5-2所示。图5-2 +5数字温湿度计仿真图第三步：我们继续调节环境温湿度，使环境温湿度处于+15，我们之

40、前设置的环境上下限为-10-35，所以本次测量的结果处在界限中。因此单片机取消给报警器的电信号，所以此时不报警。+15时的数字温湿度计仿真结果如图5-3所示。图5-3 +15数字温湿度计仿真图第四步：再次的调节温湿度，使温湿度在-10，显然此时温湿度不在温湿度上下限之间，所以同+5一样的是单片机将会给报警器电信号使其工作而报警。不仅如此，因为是负温湿度，电路中的正负温湿度检测系统也会响应结果。图5-4为-10时的仿真图所示。图5-4数字温湿度计仿真图第五步：设置温湿度上限的方法，第一步按下K4进入温湿度下限或者上限的设置。第二步通过按键K2增加温湿度值或通过K1减少温湿度值，调试到需要使用的范

41、围。调节完毕后最后按下K3确认。调节上下限的仿真电路如图5-5所示。图5-5调节上下限的数字温湿度计仿真图例如调节上下限为新的界限：15-40.检测调节结果实验：调节环境温湿度为+12，单片机读取出温湿度为+12，与设置的上下限对比：温湿度上下限1540，+12不在此范围中。开始报警+12的仿真电路如图5-6所示。图5-6 +12数字温湿度计仿真图另外关于湿度和无线模组部分的调试如下：为了方便检验 nF905 无线检测传输系统的可 靠性及数据的准确性。在开阔地方主要检测系统的 传输距离和传输距离变化情况下的传输误码率，测 量范围选在 0 1m 300m 区间，设定若干个测量区 间，每个测量区间

42、选取不同距离、不同地点测试 10 902 次，统计得出该区间接收数据的平均误码率。传输 距离与误码率数据如表 1 所示，由测量数据知，系统 传输半径大于 200m 时开始出现误码。系统测试在实验室进行，在玻璃容器内加入适 量水，用酒精灯加热玻璃容器，使玻璃容器内湿度值 变化，将 HS1100 /HS1101 传感器放入玻璃容器空间 内，采集湿度信号，同时标准的湿度仪也置入其内， 测量结果作为标准值，分别测试了 7 次，温湿度测量 数据如表 2 所示，从表中数据可看出，系统实际测量 湿度值与标准值误差小于 1% 。结果分析：本文介绍并设计的数字温度计的基本测量范围是-30125，并且具有自动报警功能和默认温度上下限（1032），还可以手动设置温度上下限，4位集成数字管显示设定温度和当前测量温度的上下限。 由于使用DS18B20传感器作为本设计中使用的温度传感器，当测量温度在-10C-120C之间时，其可测量范围为-55C至125C，可测量温度为-0.5C。 我们总是将小数位显示为0。