基于单片机的仓库温湿度系统

1、河南工业职业技术学院河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute毕业设计任务书毕业设计任务书类类别：别：三年制高职三年制高职 专专 业：业：计算机控制计算机控制 班班 级级: : 计控计控 09020902 姓姓 名：名： 郭慧杰郭慧杰 毕业设计题目：毕业设计题目：基于单片机控制的仓库温湿度基于单片机控制的仓库温湿度监测系统的设计监测系统的设计 指导教师姓名：指导教师姓名： 王慧王慧 负责人签字：负责人签字： 20112011 年年 1212 月月 2 2 日日河南工业职业技术学院毕业论文I摘要：仓库是人们用于存放重要物品的地方，它内部环境的好换直接决定着存放物品

2、的质量，仓库温湿度直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。随着现代化的发展以及现代生产要求，人们发现需要实现仓库的智能化管理，而仓库温室度监测系统是一种性能良好的调控方式，主要应用于仓库、温室以及一些对温湿度有一定要求的区域。本文设计了一种以 AT89S51 单片机为核心的低成本、高精度、微型化LED 显示温湿度监测系统，并使用一些常用芯片。系统由单片机、温湿度检测电路、报警电路以及显示电路构成。由芯片 AT89S51 控制温湿度传感器检测到温湿度值进行存储转换，从而在显示电路中数码管中显示出来。本系统具有易安装检测、软件功

3、能完善，工作可靠、准确度高等优点。 本文讲述了单片机技术研制成功的温湿度的监测系统的基本原理，温湿度传感器信号采集通过单片机来实现方案。采用软件校正，提高了测量精度和整机的可靠性。实现使用表明，极大的调高了安全性、可靠性和准确度。关键词： 仓库，温湿度传感器，单片机 AT89S51，报警，软件校正河南工业职业技术学院毕业论文IIAbstractThe warehouse is people is used at important items for the place where the internal environment of good change directly determi

4、ne the deposit quality of the item, warehouse temperature and humidity directly affect the reserve service life and supplies the working reliability. To ensure the smooth implementation of the work of daily, the main issue was to strengthen the temperature and humidity in the warehouse of the monito

5、ring work. Along with the development of modern and modern production requirements, people found that need to realize intelligent management of the warehouse, and warehouse greenhouse degrees monitoring system is a kind of the good performance of regulation and control methods, mainly used in wareho

6、use, greenhouse and some of the temperature and humidity with special demands of the area.This paper introduces a design AT89S51 as the core to the low cost, high precision, miniaturization LED display temperature and humidity monitoring system, and use some commonly used chip. By single-chip microc

7、omputer system, temperature and humidity detection circuit, alarm circuit and display a circuit. By chip AT89S51 control temperature and humidity sensor detection to temperature and humidity value store conversion, thus in the display circuit digital tube display. This system is easy to install dete

8、ction, software function is perfect, reliable and advantages of accuracy.This article tells of the single chip computer technology research and the temperature and humidity of the success of the monitoring system, the basic principles of temperature and humidity sensor signal acquisition through the

9、 single chip microcomputer to scheme. The software correction and improve the measuring precision and reliability of the whole machine. Implementations use show that great raised safety, reliability and accuracy.Key words:Warehouse, temperature and humidity sensor, microcontroller AT89S51, alarm, so

10、ftware correction河南工业职业技术学院毕业论文III目录第一章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 温湿度监测系统的应用 .11.3 温湿度检测系统的意义 .1第二章 系统整体设计 .32.1 系统的设计过程及要求 .32.2 系统具体方案 .32.3 本课题的研究内容 .42.4 关键技术介绍 .42.4.1 温湿度传感器 DHT11 .42.4.2 单片机 8051 .12第三章 系统硬件设计 .203.1 系统工作原理图 .203.2 系统的各模块电路设计 .213.2.1 时钟电路设计 .213.2.2 复位电路的设计 .223.2.3 温湿度检测电路 .233.2

11、.4 显示电路设计 .243.2.5 报警电路设计 .253.2.6 电路元器件功能分析 .27第四章 系统软件设计 .284.1 系统软件分析 .284.2 系统软件设计 .28第五章 总结 .30致谢 .31参考文献 .32附录 .33附录 1 基于单片机控制的仓库温湿度的监测系统的设计 C 语言程序.33河南工业职业技术学院毕业论文1第一章 绪论1.1 课题背景在现代工业现场，随着科技的进步和自动化发展，温湿度监测系统在某些行业中要求越来越高，特别是在大中型的仓库管理系统中，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

12、可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。本课题即以上述问题为出发点，设计实现仓库温湿度监测系统，该系统不仅采集各抽样点的温度值与湿度值，而且能够迅速处理，友好的将数据结果显示给用户，并储存结果以便以后的对比研究。1.2 温湿度监测系统的应用温湿度监测系统广泛应用于工农业、医疗和科研领域

13、。温度与湿度测量是生产和研究工作环境中，至关重要的两项参数，直接关系到产品的质量和试验工作的成败。在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境温湿度进行测量及控制。但在常规的环境参数中,湿度是最难准确测量的一个参数。用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法,早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量温湿度要比测量温度复杂的多,温度是个独立的被测量,而湿度却受其他因素(大气压强、温度)的影响。此外,湿度的校准也是一个难题。国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。从目前的发展现状来看，最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了，而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成

14、果问世。从实用的角度考虑，多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器，譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一，这种传感器系统由PVDF 材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉，美国 MERRITT 公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功，其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。 1.3 温湿度检测系统的意义温湿度监测系统无疑是当前单片机传感器技术发展中一个全新的研究方向，日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型河南工业职业技术学院毕业论文2的传感器进行适当组合而

15、使之成为新的传感器，如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如，为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号，微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件；这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号，而且还能够输出频率信号和数字信号。近年来，国内外在温湿度监测系统研发领域取得了长足进步。温湿敏传感器正从简单的温湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。河南工业职业技术学院毕业论文3第二章 系统整体设计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

16、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。计算机程序也可以分解为小的子程序或模块，而这些子程序或模块可以分别进行开发和测试。这种方法就称为模块化程序设计(modular programming)。模块最重要的属性是它

17、们应该尽可能的独立和自包含。另外，一般将它们设计成执行一个特定的、定义好的函数，它有一个入口点和一个退出点。同时，模块常常很短(通常只有 50 到 100 条指令)和高度内聚的。模块化程序设计有很多优点。不管对于开发者还是用户来说，小的、自包含的单元都更易于设计和理解底层的逻辑。模块化程序设计使开发更方便，这是因为每个模块都可以独自得以完善。2.1 系统的设计过程及要求具体来说该学生的主要任务是在系统硬件电路的基础上，利用 MCS-51 单片机 C 语言编写程序，连接硬件电路并驱动系统运行。单片机控制仓库温湿度监测系统运行时要实现以下功能：首先，系统能实现仓库的温度、湿度实时测量功能；其次，将

18、测量到的温湿度含量显示在数码管上；然后，实现系统温度、湿度超限报警功能（设置有一定的温湿度范围） 。单片机控制仓库温湿度监测系统在设计时对其测量的数据要求：温度检测范围 ：-30-+50；测量精度 ：0.5；湿度检测范围：10%-100%RH；检测精度：1%RH；显示方式 ：温度用三位数码管显示湿度用三位数码管；显示报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警。2.2 系统具体方案系统的温度采集利用温度传感器 DHT11 采集数据送给单片机，单片机将采集的数据送给数码管显示以便操作人员直观方便的了解当前的温湿度条件，系统正常工作时设定了一个温湿度范围温度检测范围 ：-30-+50，湿度检测范围：10%-1

19、00%RH，如果采集的温度在这个设定范围内，则单片机控制系统正常工作；如果采集的温度不在设定的温度范围内，则说明环境温度条件不满足工作需求，这时单片机控制一个蜂鸣器发出警报，河南工业职业技术学院毕业论文4停止工作；当采取措施后环境温度变化到设定范围时，蜂鸣器停止警报，重新正常工作，此过程，通过温湿度传感器采集信息，单片机控制主流程使整个系统运作起来。其系统具体方案流程如图 2.1 所示。图 2.1 系统具体方案流程2.3 本课题的研究内容1.设计相应的信号采集电路、执行电路等硬件电路。2.实现各环境要素的自动监测。3.通过单片机 C 语言编制数据采集、分析处理、显示、修改、参数设置、控制等程序

20、功能模块。4.研究装置的软硬件抗干扰措施，提高系统工作的可靠性和稳定性。2.4 关键技术介绍2.4.1 温湿度传感器 DHT11为了消弱由于环境温度造成的系统误差，实现更精确的测量计算，在设计到时候，我们也同样需要温度补偿电路，通过单片机进行控制。这里我们就选用一种比较简单好用的温度补偿系统DHT11 数字温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件NY温湿度传感器 DHT11单片机报警显示电路电源河南工业职业技术学院毕业论文5和一个

21、NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录、器消费品、自动控制、气象站、家电、湿度调节、医疗、除湿器等方面。DHT11数字温湿度传感器实物如图2.2所示。图2.2 DHT11数字温湿度传感器河南工业职业技术学院毕业论文6DHT11数字温湿度传感器性能如表2.1参数条件MinTypMax单位湿度111%RH分辨率16Bit重复性1%RH254%RH精度0505%RH互换性可完全互换03090%RH252090%RH量程范围502080

22、%RH响应时间1/e(63%)25，1m/s 空气61015S迟滞1%RH长期稳定性典型值1%RH/yr温度111分辨率161616Bit重复性1精度12量程范围050响应时间1/e(63%)630S表2.1 DHT11数字温湿度传感器性能 DHT11数字温湿度传感器外部封装：每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。DHT11的

23、供电电压为35.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳河南工业职业技术学院毕业论文7定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。DHT11数字温湿度传感器引脚如图2.3及各引脚的功能如表2.2所示。1 2 3 4 1 2 3 4 图2.3 DHT11数字温湿度传感器引脚Pin名称注释1VDD供电 35.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极表2.2 引脚的功能 DHT11 数字温湿度传感器特点：（1）相对湿度和温度测量（2）全部校准，数字输出（3）卓越的长期稳定性（4）无需额外部件（5）超长

24、的信号传输距离（6）超低能耗（7）4 引脚安装（8）完全互换。 DHT11数字温湿度接口说明 ：建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。DHT11的供电电压为35.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一河南工业职业技术学院毕业论文8个100nF 的电容，用以去耦滤波。温湿度传感器与单片机控制部分的连接原理图2.3所示。图2.3 温湿度传感器与单片机连接图DHT11数字温湿度串行接口 (单线双向)DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通

25、讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位即校验和数据为前四个字节相加。传感器数据输出的十位编码的二进制数据。数据（湿度、温度、证书、小数）之间应分开处理。如果，某次从传感器上读取如下5Byte数据：Byet4 Byet3 Byet2 Bye

26、t1 Byet000101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整数 小数 整数 小数 校验和 湿度 温度 校验和由以上数据就可得到温度和湿度的值，计算方法：Humi（湿度）= Byet4* Byet3=45.0（%RH）河南工业职业技术学院毕业论文9Temp（温度）= Byet2* Byet1 =28.0()Jiaoyan（校验）= Byet4+ Byet3+ Byet2+ Byet1=73（= Humi+ Temp）（校验正确）注意：DHT11一次通讯时间最大3ms，主机连续采样间隔建议不小于100ms。用户MCU发送一次开始信号后，DHT11从低

27、功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。从模式下，DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式。（1）通讯过程DHT11开始发送数据流程图如图2.5所示、主机复位信号和DHT11响应信号流程图如图2.6所示。图2.5 DHT11开始发送数据总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结

28、束，然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。河南工业职业技术学院毕业论文10图2.6 主机复位信号和DHT11响应信号总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高80us，准备发送数据，每一bit数据都以50us低电平时隙开始，高电平的长短定了数据位是0还是1。如果读取响应信号为高电平，则DHT11没有响应，请检查线路是否连接正常。当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us，随后总线由上拉电阻拉

29、高进入空闲状态。数字0信号表示方法如图2.7所示。图2.7 数字0信号表示方法数字1信号表示方法如图2.8所示。河南工业职业技术学院毕业论文11图2.8 数字1信号表示方法注:采样周期间隔不得低于1秒钟。河南工业职业技术学院毕业论文122.4.2 单片机 805151单片机是基础入门的一种单片机，还是应用最广泛的一种，目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，目前乃至今后很长一段时间内将占有大量市场。国产宏晶STC单片机以其低功耗、廉价稳定性能，占据着国内51单片机较大市场。单片机8051是51系列单片机的一种。（1）8051片内结构：8051 是有 8 个部件组成，即 CPU，时钟电路，数据存

30、储器，并行口（P0P3）串行口，定时计数器和中断系统，它们均由单一总线连接并被集成在一块半导体芯片上，即组成了单片微型计算机，8051 内部结构如图 2.9 所示。图2.9 8051内部结构CPU 中央处理器：中央处理器是单片机的控制核心，完成运算和控制功能。CPU 中央处理器由运算器和控制器组成。运算器包括一个 8 位算术逻辑单元（Arithmetic Logical Unit，简称 ALU） 、8 位累加器（Accumulator，简称 ACC） 、8 位暂存器、寄存器 B 和程序状态寄存器（Program Status Word，简称 PSW）等。控制器包括程序计数器（Program C

31、ounter，简称 PC） 、指令寄存器（Instruction Resgister，简称 IR）指令译码器（Instruction decoder，简称 ID）及控制电路。它还可以产生控制信号，把数据从存储器或输入口送到 CPU 或 CPU 数据写入存储器或送到输出端口。时钟电路：8051 内部有时钟电路，只需要外接石英晶体做振荡器和微调电容即可。晶振频率可选择 6MKHz、12 MKHz 或 11.0592 MKHz。河南工业职业技术学院毕业论文13内存：内部存储器可分做程序存储器 ROM 和数据存储器 RAM。定时/计数器：8051 有两个 16 位的定时/计数器，每个定时器/计数器都可

32、以设置成定时的方式和计数的方式，但只能用其中的一个功能，以定时或计数结果对计算机进行控制。并行 I/O 口：8051 有四个 8 位的并行 I/O 口，P0，P1，P2，P3，以实现数据的并行输出。串行口：8051 内部有一个全双工的串行口，它可以实现单片机与其它设备之间的串行数据通信，该并行口功能较强，既可以做为全双工异步通讯的收发器也可以作为同步移位器用，扩展外部 I/O 端口。 中断控制系统：8031 有五个中断源，既外部中断 1，外部中断 0，定时计数中断 1，定时计数中断 1，串行中断，全部的中断分为高和低的两个优先级。（2）8051 的外部结构及引脚8051 外部结构如图 2.10

33、 所示。8051 引脚如图 2.11 所示。 图2.10 8051外部结构图河南工业职业技术学院毕业论文14图2.11 8051引脚图8051 单片机采用 40 管脚双列直插 DIP 封装，引脚说明如下：VCC（40 引脚）正常运行时提供电源。VSS（20 引脚）接地。XTAL1（19 引脚）在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构成了片内的震荡器，可以提供单片机的时钟信号，该引脚也是可以接外部的晶振的一个引脚，如采用外部振荡器时，对于 8051 而言此引脚应该接地。XTAL2（18 引脚）在内部，接至上述振荡器的反向输入端，当采用外部振荡器时， 对 MCS51 系列该引脚接收外部

34、震荡信号，即把该信号直接接到内部时钟的输入端。RST/VPD（9 引脚）在振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的电平将单片机复位，复位后应使此引脚电平保持不高于 0.5V 的低电平以保证 8051 正常工作。在掉电时，此引脚接备用电源 VDD，以保持 RAM 数据不丢失，当 BVCC 低于规定的值时，而 VPD 在其规定的电压范围内时，VPD 就向内部数据存储器提供备用电源。ALE/PROG（30 引脚）当 8051 访问外部存储器时，包括数据存储器和程序存储器，ALE9 地址锁存允许 0 输入的脉冲的下沿用于锁存 16 位地址的低 8 位，在不访问外部存储器的时候，ALE 仍有两个周期的正

35、脉冲输出，其频率为振荡器的频率的 1/6，在访问外存储器的是候，在两个周期中，ALE 只出现一次，ALE 断可驱动 8 个 LS TTL 负载，对于有片内 EPROM 的而河南工业职业技术学院毕业论文15言，在 EPROM 编程期间，此脚用于输入编程脉冲 PROG。（29 引脚）此脚输出为 单片机内访问外部程序存储器的读选通信号，在读取外部指令期间， PSEN 非有两次在每个周期有效，在此期间，每当访问外部存储器时，两个有效的 PSEN 非将不再出现，同样这个引脚可驱动 8 个 LSTTL 负载。/VPP（31 引脚）当保持高电平时，单片机访问内部存储器，当 PC 值超过 0FFFH 时，将自

36、动转向片外存储器。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，对 8051 而言，此脚必须接地。P0，P1，P2，P3：8051 有四个并行口，在这四个并行口中，可以在任何一个输出数据，又可以从它们那得到数据，故它们都是双向的，每一个 I/O 口内部都有一个 8 位数据输出锁存器和一个 8 位数据输入缓冲器，各成为 SFR 中的一个，因此 CPU 数据从并行 I/O 口输出时可以得到锁存，数据输入时可以得到缓冲，但他们在功能和用途上的差异很大，P0 和 P2口内部均有个受控制器控制的二选一选择电路，故它们除可以用做通用I/O 口以外还具有特殊的功能，P0 口通常用做通用 I/O 口为 CPU 传送

37、数据，P2 口除了可以用做通用口以外，还具有第一功能，除 P0 口以外其余三个都是准双向口。8051 有一个全双工串行口，这个串行口既可以在程序下把 CPU 的 8位并行数据变成串行数据一位一位的从发送数据线发送出去，也可以把串行数据接受进来变成并行数据给 CPU，而且这种串行发送和接收可以单独进行也可以同时进行。8051 的 串行发送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用 P3.1 做串行数据接收线，串行接口的电路结构还包括了串行口控制寄存器 SCON，电源及波特率选择寄存器 PCON 和串行缓冲寄存器 SBUF，他们都属于SFR，PCON 和 SCON 用于设置串行口工作方式和确定数据发送

38、和接收，SBUF 用于存放欲发送的数据起到缓冲的作用。P3 口各引脚的第二功能如表 2.3 所示。第一功能第二功能第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接受P3.1TXD串行数据发送P3.2INT0外部中断 0 请求P3.3INT1外部中断 1 请求P3.4T0定时/计数器 0 的部输入P3.5T1定时/计数器 1 部输入P3.6WR外部 RAM 或 I/O 写选通P3.7RD外部 RAM 或 I/O 读选通河南工业职业技术学院毕业论文16表 2.3 P3 口各引脚的第二功能（3）8051 程序存储器8051 没有片内的 ROM ，8051 有 4K 的 ROM，而 8751 则是 4K 光可

39、擦写EPROM，89C51 片内有 4KB 的光可擦写 EPROM。MCS-51 系列单片机片外最多能扩展 64K 的片外程序存储器，外内外的 ROM 是统一编址的。如保持高电平，8051 的程序计数器 PC 在0000H0FFFH 地址范围内（即前 4KB 地址） ，则执行片内 ROM 中程序；如PC 在 1000HFFFFH 地址范围时，则自动执行片外程序存储器中的程序。如保持低电平，则只能寻址外部程序存储器，片外存储器可以从0000H 开始编址。单片机有一个程序计数器 PC，它始终存着 CPU 要读取的机器码的所在地址，单片机工作时，PC 自动加一，此时程序开始顺序执行，寻址范围为是 6

40、4K，PC 没有地址，是不可寻址的，因此用户无法对它进行读写。但可以通过转移，调用，返回等指令改变内容，以实现程序的转移。程序存储器中有一组特殊单元是 0000H002H。系统复位后，PC=0000H,表示单片机从 0000H 单元开始执行程序。还有一组特殊但愿是 0003H002AH,共 40 个单元。这 40 个单元被均匀地分为 5 段，作为以下 5 个中断程序入口地址区。0003H000AH：外部中断 0 入口地址。000BH0012H：定时器 0 溢出中断入口地址。0013H001AH：外部中断 1 入口地址。001BH0022H：定时器溢出中断入口地址。0023H002AH：串行口中

41、断入口地址。使用时常在这些入口外安放一条绝对跳转指令，使程序跳转到拥护安排的中断处理程序的起始地址，或从 0000H 外执行一跳转指令，跳转到用户设计的初始程序入口。（4）8051 数据存储器8051 的内部 RAM 共有 256 个单元通常把这 256 个单元按其功能划分为两个部分：低 128 单元（单元地址 00H7FH）和高 128 单元（单元地址80HFFH） 。数据存储器用于存放运算中间的结果、数据暂存、缓冲、标志位、待测程序等功能。片内的 128B 的 RAM 地址为 00H7FH，供用户做 RAM 用，但是在这中间的前 32 单元，00H1FH 即引用地址寻址做用户 RAM 用，

42、常常做工作寄存器区，分做四组，每组由 8 个单元组成通用寄存器 R0R7，任何时候都由其中一组作为当前工作寄存器，通过 RS0，RS1 的内容来决定选择哪一个工作寄存器。河南工业职业技术学院毕业论文17低 128 字节中的 20H2FH 共 16 字节可用位寻址方式访问各位，共128 个位地址，30H7FH 共 80 个单元为用户 RAM 区，作堆栈或数据缓冲用，片内 RAM 不够用时，须扩展片外数据存储器。此时单片机通过P2 口和 P0 口选出 6 位地址，使用 ALE 作低 8 位的锁存信号，再由 P0 口写入或读出数据。写时用，读时用做外部数据存储器的选通信号（5）特殊功能寄存器 SFR

43、8051 片内 RAM 的高 128 单元地址为 80HFFH，是供给专用寄存器SFR（Special Function Register，也称特殊功能寄存器）使用的。8051 有 21 个专用寄存器，他们是用来管理 CPU 和 I/O 口以及内部逻辑部件的，在指令中专用寄存器是以存储单元方式被读写的，专用寄存器虽有名称，但寻址时都做专用寄存器用，它们的地址是与片内 RAM 的地址相连的。下面就专用寄存器作以简单的介绍：累加器 A：在绝大多数情况下它参与运算的一方并存放运算的结果。寄存器 B：进行乘除运算时，寄存器 B 有特定的用途，在乘时存放一个乘数以及积的最高位，A 中存放另一个乘数以及积

44、的低位。除法时，B中存放除数及余数，而在 A 中存放被除数和商，其他情况可作为普通寄存器用。堆栈指针 SP：在子程序调用或中断时，用来暂存数据和地址，它按先进后出的原则存储数据，它是一个八位寄存器它指出堆栈顶部在片内RAM 中的位置，系统复位后，SP 变成 07H，使堆栈从 00 单元开始。数据指针 DPTR：由两个字节组成，DPH 字地址由 83H，DPL 由 82H，存放一个 16 位的二进制数做地址用。程序状态字 PSW：七位用来表征各种标志。C：进位标志位，用于表示加减运算时最高位有无进位和借位，在加法运算中，若累加器最高位有进位则 CY=1，否则 CY=0，在减法时则有借位 CY=1

45、，否则 CY=0，在执行算术逻辑运算时可以被硬件或软件置位或清除，CPU 在进行移位操作也会影响该位。AC：当进行加法或减法运算时并产生由低四位向高四位的进位或借位时，AC 置 1，否则清 0。若 AC=0 时则在加减过程中 A3 没有向 A4 进位或借位，否则正好相反。F0：F0 常不是由机器来指令执行中形成的，而是用户根据程序的需要进行设置的，这个位一经确定就可通过软件测试来决定用户程序的流向。RS1，RS0：8031 有四个 8 位工作寄存器 R0R7，用户可以改变 RS1和 RS0 的状态来决定 R0R7 的物理地址。OV：用以指示运算是否发生溢出，由机器执行指令自动形成，若机器河南工

46、业职业技术学院毕业论文18在执行指令过程中累加器 A 超过 8 位，则 OV=1 否则为 0。P：用来来表示累加器 A 中的值为 1 的二进制位的奇偶数，若1的个数为奇数 P=1，为偶数 P=0。在串行通信中常用奇偶校验数据传输结果的正确性。（6）工作方式它的工作方式可以分做复位，掉电和低功耗方式等。 复位方式当 MCS-5l 系列单片机的复位引脚 RST(全称 RESET)出现 2 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作

47、。常用的上电复位电路如图 2.12a)中左图所示。图中电容 C1 和电阻 R1 对电源十 5V 来说构成微分电路。上电后，保持 RST 一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻 R1，也能达到上电复位的操作功能，如图 (2.12a)中所示。上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。常用的上电或开关复位电路如图 (2.12b)所示。上电后，由于电容 C3 的充电和反相门的作用，使 RST 持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键 K 后松开，也能使 RST 为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。根

48、据实际操作的经验，下面给出这两种复位电路的电容、电阻参考值。 图 2.12 单片机的复位电路图(2.12a)中：Cl10-30uF，R11kO河南工业职业技术学院毕业论文19图(2.12b)中：C：1uF，RllkO，R210kO 掉电和低功耗方式人们往往在程序运行中系统发生掉电的故障，使 RAM 和寄存器中的数据内容丢失，使人们丢失珍贵的数据而束手无策，8051 有掉电保护，是先把有用的数据保存，再用备用电源进行供电。河南工业职业技术学院毕业论文20第三章 系统硬件设计经分析，将系统分为两个部分，一个是由温湿度传感器组成的检测部分，另一个是由单片机和 LED 数码管组成的主控与显示部分。如图

49、 DHT11温湿度检测电路将检测到的数送到单片机，单片机对接收到的数据进行处理并送到 LED 数码管，5V 稳压电源给各个部分供电。系统整体组成框图如图 4.1 所示： 图 3.1 系统整体组成框图3.1 系统工作原理图本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以对外界温度发生感应并能记录，我设计了以 8051 基本系统为核心的一套检测系统，其中包括单片机最小系统（复位电路、时钟电路） 、温湿度检测电路、数码显示电路、报警电路、系统软件等部分的设计。因此，基于单片机控制的仓库温度监控系统的电路原理图如图 3.2 所示：显示电路电源DHT11温湿度检测单片机报警电路单片机最小系

50、统河南工业职业技术学院毕业论文21图 3.2 基于单片机控制的仓库温度监控系统的电路原理图电路原理图分析：单片机：进行 C 语言编写程序控制整个系统；温湿度传感器 DHT11：采集外界环境温湿度并分析处理温湿度；数码管：把所测到的温湿度用数字形式显示在数码管上；蜂鸣器：当温湿度传感器测量到的数据超过预设值时进行报警。3.2 系统的各模块电路设计3.2.1 时钟电路设计时钟电路是用来产生 8051 单片机工作时所必须的时钟信号，8051 本身就是一个复杂的同步时序电路，为保证工作方式的实现，8051 在唯一的时钟信号的控制下严格的按时序执行指令进行工作 ，时钟的频率影响单片机的速度和稳定性。通常

51、时钟由于两种形式：内部时钟和外部时钟。我们系统采用内部时钟方式来为系统提供时钟信号。8051 内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚为XTAL1 和 XTAL2，它们跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，便构成了河南工业职业技术学院毕业论文22一个自激励振荡器。电路中的 C1、C2 的选择在 30PF 左右，但电容太小会影响振荡的频率、稳定性和快速性。晶振频率为在 1.2MHZ12MHZ 之间，频率越高单片机的速度就越快，但对存储器速度要求就高。为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的 NPO 电容，采用的晶振频率为 12MHZ。时钟电路如图3.3 所示：图3.3 系统时钟

52、电路3.2.2 复位电路的设计无论是在单片机刚接上电源是时，还是断电后或者发生故障后都要复位。单片机复位是使 CPU 和系统的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，使单片机从程序存储器的第一个单元指令执行。单片机复位电路的条件是：必须使 RST（第 9 引脚）加上持续两个周期（即 24 个震荡脉冲周期）以上接高电平。若时钟频率为 122MHz，每个机器周期为 1us，为需要加上持续 2us 以上时间高电平，其系统的复位电路如图 3.4 所示：河南工业职业技术学院毕业论文23图3.4 系统的复位电路3.2.3 温湿度检测电路温湿度监测电路是有数字温湿度传感器 DHT11

53、与单片机系那个连接，数字温湿度传感器 DHT11 来检测外界环境的温湿度进行数据采集处理分析信号，单片机用来编写程序，系统的温湿度检测电路如图 3.5 所示。河南工业职业技术学院毕业论文24图 3.5 系统温湿度监测电路3.2.4 显示电路设计在单片机应用系统设计中，一般都是把键盘和显示器放在一起考虑。本设计是利用 8051 的串行口实现数码管显示器接口。当 8051 的串行口未作它用时，使用 8051 的串行口来外扩键盘/显示器。应用 8051 的串行口方式 0 的输出方式，其数码管显示电路如图 3.6所示。河南工业职业技术学院毕业论文25图3.6 数码管显示电路3.2.5 报警电路设计在微

54、型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机采集的数据或记过计算机进行数据处理、数字滤波，标度变换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示和控制。本设计采用峰鸣音报警电路。峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过 MCS-51 的 1 根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需 10mA 的驱动电流，可以使用 TTL 系列集成电路7406 或 7407 低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在图中，P

55、3.2接晶体管基极输入端。当 P3.2 输出高电平“1”时，晶体管导通，压电蜂河南工业职业技术学院毕业论文26鸣器两端获得约+5V 电压而鸣叫；当 P3.2 输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声，图 3.7 是一个简单的使用三极管驱动的峰鸣音报警电路。图3.7 报警电路河南工业职业技术学院毕业论文273.2.6 电路元器件功能分析由系统的硬件设计以及电路原理图的基于单片机的仓库温度监控系统元件清单表如表 3.1 所示。序号名称参数数量1单片机AT89C511 个2晶振12KMHz1 个3温湿度传感器DHT111 个4八段数码管6 个5三极管80507 个6电容30pf2 个7电容10

56、41 个8电容22pf1 个9电阻10K7 个10电阻5K1 个11蜂鸣器1 个表 3.1 基于单片机的仓库温度监控系统元件清单表电路元器件的作用功能分析：单片机：编写 C 语言程序；晶振：构成了片内的震荡器；信号；温湿度传感器：检测环境温湿度；八段数码管：显示温湿度；三极管：驱动蜂鸣器或数码管；电容: 充放电；电阻：上电或阻抗；蜂鸣器：报警。河南工业职业技术学院毕业论文28河南工业职业技术学院毕业论文29第四章 系统软件设计4.1 系统软件分析单片机应用系统的程序设计，可以采用汇编语言也可以采用 C 语言实现。汇编语言对单片机内部资源的操作直接、简洁、代码紧凑。但是 C 语言的可读性、移植性

57、和基本的硬件操作能力强，且 C 语言应用比较广泛，因此，此系统采用 C 语言进行编程。本系统采用单片机 AT89C51 进行控制，利用 DHT11 对温湿度的采集、并通过控制八段数码管显示。但采集的系统温度超过系统设定的温度范围（0-30）时，单片机控制蜂鸣器发出报警。当温度回到正常预设的温度范围时，警报停止，系统进入正常工作状态。系统对单片机的 I/O 资源非常节省对内部资源利用也相当节省并没有中断系统和串行通行的资源，通过对几个 I/O 口的操作就可以完成对系统的控制，系统中的 P3.1 脚控制蜂鸣器，并通过 P3.6 控制温度传感器，通过单片机的 P2 口完成对数码管显示的控制。4.2

58、系统软件设计软件程序设计流程顺序为：开始数码管初始化，温湿度传感器初始化，启动温湿度转换并显示、温湿度是否超过预设的范围，超过预设的范围则发出报警且，不超过预设的温度范围则停止报警，返回程序初始化详细流程图如图 4.1 所示。河南工业职业技术学院毕业论文30图 4.1 系统流程图河南工业职业技术学院毕业论文31第五章 总结经过近一个月的努力，终于顺利完成了毕业设计本温湿度计的制作基本上达到了题目要求的技术指标，温度测量范围为-30-+50，温度测量误差为0.5，湿度检测范围为 10%-100%RH，湿度测量误差为1%RH，实现了量程自动转换功能。毕业设计是每个大学生必须面临的一项综合素质的考验

59、，培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 回顾起此次单片机毕业设计，我仍感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，在接近一个月的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。首先，学习能力得到了提高。在毕业设计中，完成硬件电路的设计、单片机软件编写等。在这些过程中

60、，遇到许多困难，但通过书籍或网络查阅了很多相关文章和向导师请教后终于解决了。比如仓库实际工作环境和要求，是课堂上接触不到的。过这次毕业设计，我不仅对理论有了更深一步的认识，增强了和外界技术的沟通，还培养了自学能力和分析解决问题的能力，更重要的是，培养了克服困难的勇气和信心。其次，培养了自己的市场观念。一个商品是否能够抢占市场，除了必须的功能和质量要求外，其价格是最大的竞争优势。如何在保证质量和完成同等功能的情况下，把产品的成本降到最低并符合用户的实际使用习惯。是每个设计人员在作出方案时首要考虑的因素。设计产品时要联系实际，不能闭门造车，实际情况有时候和我们的理解差距很大！再次，则是人际交流能力