畢業論文(無源程序)倉庫溫濕度監測系統設計

1、<p>　　蟻裊莇蚇螃肀芃蚆羅袃艿蚅蚅膈膄蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羂羀芅螂蟻膅膁螁螄羈蒀螀袆膃莆蝿肈羆莂蝿螈節羋蒞袀肄膄莄羃芀蒂莃螞肅莈莃螅羋芄蒂袇肁膀蒁罿襖蕿蒀蝿聿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蕆蚃羀膃蕆螆膆蒁薆袈罿莇薅羀膄芃薄蝕羇腿薃袂膂膅薂羄肅蒄薁蚄芁莀薁螆肄芆薀衿艿膂蠆羈肂蒁蚈蟻裊莇蚇螃肀芃蚆羅袃艿蚅蚅膈膄蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羂羀芅螂蟻膅膁螁螄羈蒀螀袆膃莆蝿肈羆莂蝿螈節羋蒞袀肄膄莄羃芀蒂莃螞肅莈莃螅羋芄蒂袇肁膀蒁罿襖蕿蒀蝿聿蒅葿袁羂莁蒈羄

2、膈芇蕆蚃羀膃蕆螆膆蒁薆袈罿莇薅羀膄芃薄蝕羇腿薃袂膂膅薂羄肅蒄薁蚄芁莀薁螆肄芆薀衿艿膂蠆羈肂蒁蚈蟻裊莇蚇螃肀芃蚆羅袃艿蚅蚅膈膄蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羂羀芅螂蟻膅膁螁螄羈蒀螀袆膃莆蝿肈羆莂蝿螈節羋蒞袀肄膄莄羃芀蒂莃螞肅莈莃螅羋芄蒂袇肁膀蒁罿襖蕿蒀蝿聿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蕆蚃羀膃蕆螆膆蒁薆袈罿莇薅羀膄芃薄蝕羇腿薃袂膂膅薂羄肅蒄薁蚄芁莀薁螆肄芆薀衿艿膂蠆羈肂蒁蚈蟻裊莇蚇螃肀芃蚆羅袃艿蚅蚅膈膄蚅螇羈蒃蚄袀膇荿蚃羂羀芅螂蟻膅膁螁螄羈蒀螀袆膃莆蝿肈羆莂蝿螈

3、節羋蒞袀肄膄莄羃芀蒂莃螞肅莈莃螅羋芄蒂袇肁膀蒁罿襖蕿蒀蝿聿蒅葿袁羂莁蒈羄膈芇蕆蚃羀膃蕆螆膆蒁薆袈罿莇薅羀膄芃薄蝕羇腿薃袂膂膅薂羄肅蒄薁蚄芁莀薁</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內容，是衡量倉庫管理質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加

4、強倉庫內溫度與濕度的監測工作。但傳統的方法是用與濕度表、毛發濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。</p><p>　　本文介紹了數字傳感器SHT11的特點和功能，并與89C51單片機、顯示器LCD組成數字溫濕度計，在Proteus仿真軟件的基礎上，給出了硬件電路圖，軟件流程圖和

5、主要的程序。</p><p>　　關鍵詞：89C51單片機；溫濕度傳感器SHT11；顯示器LCD；Proteus仿真軟件；流程圖；硬件電路 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Moisture, mildew, corrosion, explosion-proof warehouse 

6、;daily work is an important indicator to measure the quality of warehouse management. It directly affects the life and reliability of the stockpile.&#

7、160;In order to ensure the daily work, the primary issue is to strengthen the monitoring of temperature and humidity inside the warehouse. However, traditional methods

8、60;with the hygrometer, hair hygrometer, bi-metal gauges and humidity test strips and other test equipment, manual testing, ventilation,</p><p>　　T

9、his article describes the features and functions of the warm humidity sensor SHT 11, and 89C51, monitor, LCD digital thermometer, Proteus simulation software based o

10、n the given hardware schematics and software flowcharts and procedures.</p><p>　　Keyword: Single chip 89C51; warm humidity sensor SHT 11; LCD panel;Simulation Software named Proteu

11、s；flow chart；software circuit.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><

12、p><b>　　1.1 緒論1</b></p><p>　　1.2 國內外發展情況1</p><p>　　1.3 論文組織方式2</p><p>　　2 傳感器的選擇3</p><p>　　2.1 方案比較3</p><p>　　2.2 SHT11傳感器介紹3</p>

13、<p>　　3 系統硬件設計7</p><p>　　3.1 單片機89C517</p><p>　　3.1.1 單片機應用領域7</p><p>　　3.1.2 單片機的類型8</p><p>　　3.1.3AT89C51介紹8</p><p>　　3.2 LCD顯示電路10</p&

14、gt;<p>　　3.2.1 方案比較10</p><p>　　3.2.2 LM016L介紹10</p><p>　　3.3 報警電路11</p><p>　　3.4 按鍵電路12</p><p>　　3.5 系統硬件電路12</p><p>　　4 軟件部分設計14</p>&

15、lt;p>　　4.1 主程序14</p><p>　　4.2 子程序15</p><p>　　4.2.1 鍵盤程序15</p><p>　　4.2.2 數值轉換16</p><p>　　4.2.3 LCD顯示程序17</p><p>　　4.2.4 SHT11程序18</p><p

16、><b>　　5 調試20</b></p><p>　　5.1 proteus 軟件20</p><p>　　5.2 keil c51 軟件21</p><p>　　5.3 兩者聯調21</p><p>　　5.3.1 proteus的使用21</p><p>　　5.3.2 Ke

17、il C51 的使用23</p><p>　　5.3.3 Proteus和Keil的聯調23</p><p><b>　　6 結論25</b></p><p>　　6.1 畢業設計總結25</p><p><b>　　6.2 展望25</b></p><p><

18、;b>　　謝辭26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 緒論</b></p><p>　　防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內容，是衡量倉庫管理

19、質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監測工作。但傳統的方法是用與濕度表、毛發濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導體二極管作為溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。由于溫度過高或過低引起的庫存品失

20、效或由于環境濕度過高而引起的事故時有發生，甚至危及到人員的安全。所以實施對溫濕度的監控十分重要，同時有利于促進企業管理建設與高新科技的結合，把企業倉庫監測等監控管理行業發展成為功能豐富多彩的數字家園。</p><p>　　對倉庫溫濕度監測系統除了應用于倉庫還可以應用于其他行業。例如像紡織工藝對溫濕度有嚴格要求，紡織廠空調系統的可靠性和安全性直接影響正常生產和經濟效益。目前紡織廠大部分空調系統控制方式落后、操作不方

21、便。而且空調系統能耗大、機器受損嚴重、運行成本較高。因此，設計一個操作方便、功能完善、工作可靠的溫濕度監控系統，對提高設備的工作效率、降低事故率有積極作用。</p><p>　　1.2 國內外發展情況</p><p>　　目前，國內外倉庫調節控制環境溫濕度措施包括：裝備集中式中央空調系統；局部空間使用恒溫恒濕機、空調器、去濕機、加濕機和使用調濕材料等。被調節控制的溫濕度環境是否達到儲備物資

22、保存環境的標準，需用溫濕度測量儀表測定。通常使用的溫濕度測量儀表有：液體膨脹式溫度計、固體膨脹式溫度計、毛發濕度計、自動記錄溫濕度計、微電子溫濕度記錄器等。溫濕度測量儀表分布在各個倉庫中，采集溫濕度監測數據的傳統手段是人工巡檢記錄，然后進行匯總，記錄存檔。由于倉庫數量多、面積大，工作人員完整巡檢一遍需要大量時間。因此，利用人工抄表的方式，每日記錄溫濕度的次數極為有限，而且在夜間也無法巡查記錄。</p><p>　

23、　現如今，濕度傳感器有Vaisala公司的HMW系列產品 、E+E公司的EE10系列產品、長英科技LTM8901系列等產品。而全新的數字化溫濕度傳感器LTM8901是全新概念的溫濕度傳感器，采用了智能線性化技術，使用了全新的生產工藝，發揚長英科技數字化、網絡化的特點，實現高精度、高互換性、方便的現場校準/安裝，是經濟性、方便性和先進性的統一。傳感器與傳感器之間可聯網，也可以單只使用。使得系統更簡單，更具兼容性，更易擴展。 LTM-890

24、1使用數字化技術，使得系統精度不受傳輸影響；無需A/D等繁瑣電路，數據由傳感器出來直接進入采集器，系統可能發生故障的環節少，便于維護。 LTM-8901不是簡單的濕敏元件，而是傳統濕敏元件與濕度變送器的融合體，本身具有很強的抗靜電、抗干擾、抗反接等保護能力，而且具有很強的結露恢復能力，并對腐蝕性氣體有一定的抵御能力（2003年曾通過等同于國家糧食儲備庫熏蒸試驗環境的檢驗）。 LTM-8901只需5V供電，峰值電流為9mA，極低的工耗符合

25、節電、低熱的環保要求。</p><p>　　1.3、論文組織方式</p><p>　　本篇論文由六章組成，第一章緒論介紹本課題研究的意義及國內外研究狀況；第二章傳感器選擇介紹本課題可以采用的兩大類傳感器并介紹了相關方案和具體的SHT11傳感器；第三章介紹了總系統硬件電路及硬件電路的各個模塊相關器件；第四章軟件部分主要闡述軟件部分各個模塊的流程圖，介紹設計思路；第五章介紹keil c51和p

26、roteus兩個軟件的使用和聯調；第六章畢業設計的總結和展望未來。</p><p><b>　　2 傳感器的選擇</b></p><p>　　本次課題選用的是溫濕度傳感器，首先我們來進行方案的比較，再介紹具體的傳感器。</p><p><b>　　2.1 方案比較</b></p><p><b

27、>　　方案一：</b></p><p>　　首先我們考慮到使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行溫度數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D轉換電路，感溫電路比較麻煩，同時加上濕度模塊就更加復雜了。模擬電路的累加對后期我們的數據采集精度也很能達標。</p><p>

28、;<b>　　方案二： </b></p><p>　　其次我們考慮到用溫度傳感器再加上濕度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，溫度傳感器可以采用一線制DS18B20，這個傳感器可以在proteus元件庫中找到方便后期仿真模擬，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。</p><p><b>　　方案三：

29、</b></p><p>　　隨著技術發展，溫濕度一體的傳感器也越來越多，并且性價比也越來越低，例如DHT90、91、95系列價格在四五十左右或者更低。經過搜找，我發現在proteus元件庫中的SHT11這款溫濕度傳感器。它具有前兩個方案的優點又克服了前兩個方案的缺點。同時它也符合參數要求。</p><p>　　從以上三種方案，很容易看出，采用方案三，電路比較簡單，同時可以保證

30、精度故采用了方案三。</p><p>　　2.2 SHT11傳感器介紹</p><p>　　SHT11傳感器的元件圖如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1 proteus中sht11元件</p><p>　　SHT11溫濕度傳感器的主要特性如下：</p><p>　　(1) 將溫濕度傳感器、信號放大調理、A/D轉

31、換、I2C總線接口全部集成于一芯片（CMOSens TM技術）；</p><p>　　(2) 可給出全校準相對濕度及溫度值輸出；</p><p>　　(3) 帶有工業標準的I2C總線數字輸出接口；</p><p>　　(4) 具有露點值計算輸出功能；</p><p>　　(5) 具有卓越的長期穩定性；</p><p>

32、　　(6) 濕度值輸出分辨率為14位，溫度值輸出分辨率為12位，并可編程為12位和8位；</p><p>　　(7) 小體積（7.65×5.08×23.5ｍｍ），可表面貼裝；</p><p>　　(8) 具有可靠的CRC數據傳輸校驗功能；</p><p>　?。?）片內裝載的校準系數可保證100%互換性；</p><p>

33、　?。?0）電源電壓范圍為2.4~5Ｖ；</p><p>　?。?1）電流消耗,測量時為550μＡ，平均為28μＡ，休眠時為3μＡ。</p><p>　　具體的SHT11的內部結構如圖2-2所示，SHT11的性能參數如表2-1所示，SHT11相對溫度、濕度、露點的精確曲線如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-2 SHT11內部結構</p><

34、;p>　　表2-1 SHT11性能參數表</p><p>　　圖2-3 SHT11相對溫度、濕度、露點的精確曲線</p><p>　　SHT11 傳感器共有5條用戶命令,具體命令格式見表 2-2。下面介紹一下具體的命令順序及命令時序。</p><p>　　(1) 傳輸開始:初始化傳輸時,應發出“傳輸開始”命令,具體為SC K 是高電平時,DA TA由高電平變為

35、低電平,并在下一個 SCK 為高時將 DATA 升高。接著傳輸開始下一個命令包含三個地址位（目前只支持“000”）和 5個命令位,通過 DATA 腳的ack位處于低電位表示SHT11正確收到命令。 </p><p>　?。?) 連接復位順序 如果與 SH T 11 傳感器的通訊中斷,下列信號順序會使串口復位 : 當使DATA線處于高電平時, 觸發SCK 9次以上含9次,并發一個前述的“傳輸開始”命令。</p

36、><p>　　表2-2 SHT11傳感器命令列表</p><p><b>　　3 系統硬件設計</b></p><p>　　3.1 單片機89C51</p><p>　　3.1.1單片機應用領域</p><p>　　單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器C

37、PU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。</p><p>　　目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的

38、各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 </p><p>　　單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇：</p&g

39、t;<p>　　(1) 在智能儀器儀表上的應用 </p><p>　　單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計

40、，示波器，各種分析儀）。</p><p>　　(2) 在工業控制中的應用 </p><p>　　用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。</p><p>　　(3) 在家用電器中的應用 </p><p>　　可以這樣說，現在的家用電器基本上都采

41、用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。</p><p>　　(4) 在計算機網絡和通信領域中的應用 </p><p>　　現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓

42、宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 </p><p>　　(5) 單片機在醫用設備領域中的應用 </p><p>　　單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。 </p><p>　?。?）在各種大型電器中的模塊化應用 </p>

43、<p>　　某些專用單片機設計用于實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 </p><p>　　在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電

44、路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 </p><p>　　(3) 單片機在汽車設備領域中的應用 </p><p>　　單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基于CAN總線的汽車發動機智能電子控制器，GPS導航系統，abs防抱死系統，制動系統等等。</p><p>　　此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用

45、途。</p><p>　　3.1.2單片機的類型</p><p><b>　　STC單片機 </b></p><p>　　STC公司的單片機主要是基于8051內核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統8051,速度快8～12倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強。 </p><p>

46、　　(1) PIC單片機： </p><p>　　是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。 </p><p>　　(2) EMC單片機： </p><p>　　是臺灣義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品

47、的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差。 </p><p>　　(3) ATMEL單片機(51單片機)： </p><p>　　ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態時鐘模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機。

48、</p><p>　　(4) PHLIPIS 51PLC系列單片機(51單片機)： </p><p>　　PHILIPS公司的單片機是基于80C51內核的單片機，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求， </p><p>　　(5) HOLTEK單片機： </p>&l

49、t;p>　　臺灣盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費類產品。</p><p>　　(6) TI公司單片機(51單片機)： </p><p>　　德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式,適用于復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度

50、較高的16位低功耗單片機,特別適用于要求功耗低的場合 </p><p>　　(7) 松翰單片機（SONIX）： </p><p>　　是臺灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與PIC 8位單片機兼容，價格便宜，系統時鐘分頻可選項較多，有PMW ADC 內振 內部雜訊濾波。缺點RAM空間過小，抗干擾較好。</p><p>　　本仿真主要用到的單片機是ATMAL公司

51、生產的AT89S51單片機。</p><p><b>　　AT89C51介紹</b></p><p>　　在運用的proteus軟件中AT89C51引腳圖如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1 proteus中AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C51各個引腳介紹：</p><p&

52、gt;　　VCC/GND：供電電源。</p><p>　　P0口：可以被定義為數據/地址的低八位，能夠用于外部程序/數據存儲器。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：標準輸入輸出I/O，P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。<

53、/p><p>　　P2口：既可用于標準輸入輸出I/O，也可用于外部程序存儲器或數據存儲器訪問時的高八位地址。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：既可以作標準輸入輸出I/O，也可作為AT89C51的一些特殊功能口，</p><p><b>　　管腳 備選功能</b></p><

54、p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）

55、</p><p>　　P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。</p><p>　　在FLASH

56、編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。</p><p>　　但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。</p><p>　　/EA / VPP：當/EA保持

57、低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p

58、><p>　　3.2 LCD顯示電路</p><p>　　3.2.1 方案比較</p><p>　　方案一：選用液晶顯示器(LCD)，LCD具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優點，近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產品中。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數字

59、的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點 陣式LCD不僅可以顯示字符、數字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現屏幕上下左右滾動，動畫功能，分區開窗口，反轉，閃爍等功能，用途十分廣泛。 </p><p>　　LCD產品制造涉及光學、半導體、電機、化工、材料等各項領域，上下游所需技術層面極廣，極少有單一廠商能從材料到成品全部都做，因此各領域分工明顯。 LCD產業上游材料包括玻璃基板、ITO導電玻璃

60、、偏光板、彩色濾光片、背光模塊、液晶、半導體制造工序所需光罩，液晶驅動IC、印刷電路板（PCB）等；中游則集合各種材料，制造LCD面板和模塊，提供給下游應用廠商使用。</p><p>　　方案二：選用LED顯示器，LED是英文light emitting diode（發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震

61、性能好。 </p><p>　　發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正

62、向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。</p><p>　　綜上所訴，結合proteus的元件庫，我們選擇方案一，因其可以同時顯示多個數據，故選之。</p><p>　　3.2.2 LM016L介紹</p><p>　　Proteus軟件中LCD屏選用的元器件如圖3-2所示</p><

63、;p><b>　　圖3-2 LCD屏</b></p><p><b>　　引腳說明</b></p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度 最高，

64、對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫

65、入數據。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。</p><p><b>　　3.3 報警電路</b></p><p>　　報警電路由二極管紅燈、黃燈與擴音器組成。在監測值低于下限時黃燈亮，在監測值高于上限

66、較危險時紅燈亮，擴音器響。報警電路結構及布局如圖3-3所示</p><p><b>　　圖3-3 報警電路</b></p><p><b>　　3.4 按鍵電路</b></p><p>　　按鍵部分共有五個按鍵分別是上下限選擇按鍵，按一下從上限設置切換到下限設置或者是下限設置切換到上限設置此時可更改上下限值；加一按鍵，減一

67、按鍵，根據需要更改上下限值；開關按鍵，只有此按鍵按下時才能更改上下限，更改上下限時不測量，測量時不能更改上下限；溫濕度切換按鍵，切換溫度上下限還是濕度上下限。具體電路如圖3-4所示</p><p><b>　　圖3-4 按鍵部分</b></p><p>　　3.5 系統硬件電路</p><p>　　總體電路圖如圖3-5所示，即以上各個模塊的綜合

68、。</p><p>　　圖3-5 系統硬件電路</p><p><b>　　4 軟件部分設計</b></p><p><b>　　4.1 主程序</b></p><p>　　本課題的主要思路如下，通過傳感器監測各點溫濕度值，傳到單片機處理是否越過上下限，并LCD屏顯示。主程序框圖、流程如圖4-1、圖

69、4-2所示。</p><p>　　圖4-1 主程序框圖</p><p>　　圖4-2 主程序流程圖</p><p><b>　　4.2 子程序</b></p><p>　　4.2.1 鍵盤程序</p><p>　　五個按鍵程序流程如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-

70、3 鍵盤子程序</p><p>　　4.2.2 數值轉換</p><p>　　程序中SHT11傳感器中A/D轉換部分的程序流程如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 數值轉換流程圖</p><p>　　4.2.3 LCD顯示程序</p><p>　　LCD屏顯示程序流程如圖4-5所示。</p>&

71、lt;p>　　圖4-5 LCD顯示流程圖</p><p>　　4.2.4 SHT11程序</p><p>　　溫濕度測量時序當發出了溫濕度測量命令后,控制器就要等到測量完成后才開始動作。使用8/12/14 位的分辨率測量分別需要大約 11/55/210ms。為表明測量完成 ,SH T 11 會使 DATA 為低電平,此時控制器必須重新啟動SCK ,然后 SHT11傳送兩字節測量數據與

72、1字節CRC校驗和到控制器,控制器必須通過使 DATA為低來確認每一字節,通訊在確認CRC數據位后停止。如果沒有用CRC8校驗和 ,則控制器就會在測量數據LSB后,保持 ack為高時停止通訊 ,SHT11在測量和通訊完成之后會自動返回睡眠模式。需要注意的是,為使 SH T 11 溫升高低于0.1℃,則此時工作頻率不能大于15 % 如:12 位精確度時,每秒最多進行3次測量）。SHT11流程圖如圖4-6所示，測量溫度和測量濕度命令所對應的

73、時序如圖4-7所示。</p><p>　　圖4-6 SHT11流程圖</p><p>　　圖4-7 SHT11時序圖</p><p>　　由于微處理器通過二線串行數字接口訪問濕度傳感器SHT11，而訪問協議是芯片生產商定義的，所以需要用通用I/O 口模擬該通信協議。我們選用Atmel公司的微處理器ATmega128。通過對I/O 口寄存器的編程，該處理器的I/O 口

74、可以根據需要設置成輸入、輸出、高阻等狀態。這為模擬該通信協議提供了條件。在軟件實現過程中，通過宏定義來實現I/O 口狀態的改變。 </p><p>　　#define set_data_0() DDRB|=(1<<PB5);PORTB&=~(1<<PB5) //DATA 輸出 0 </p><p>　　#define set_data_1()

75、 DDRB|=(1<<PB5);PORTB|=(1<<PB5) //DATA 輸出 1 </p><p>　　#define release_data_1() DDRB&=~(1<<PB5) //釋放總線，總 DATA 設為輸入狀態，因為外接上拉電阻，DATA 總線被上拉為高電平 </p><p>　　#define set_sck_outp

76、ut() DDRB|=(1<<PB4) //設置 SCK 為輸出 </p><p>　　#define set_sck_1() PORTB|=(1<<PB4) //SCK 輸出高電平 </p><p>　　#define set_sck_0() PORTB&=~(1<<PB4) //SCK 輸出為低電平

77、</p><p>　　通過以上宏定義，可以實現SCK和DATA總線的各種輸入和輸出狀態。為了模擬該二線串行數字協議，還需要一個延時函數。WINAV庫函數提供了一個延時函數_delay_loop_2(unsigned char s)，該延時函數運行用4個時鐘周期?；谝陨虾甓x和延時函數，可以方便地使SCK和DATA總線輸出持續一定時間的高電平或低電平，從而可以模擬SHT11的讀寫協議。</p>&l

78、t;p><b>　　5 調試</b></p><p>　　5.1 proteus 軟件</p><p>　　原先我們在校期間繪電路圖學的protel，但是proteus軟件可以進行仿真這樣可以大量減少電路板調試的時間，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus從原理圖布圖、代碼調試到單片

79、機與外圍電路協同仿真，可以一鍵切換到PCB設計。它的基本操作：①選擇元件：P按鈕。②選擇要使用的元件：在Pick Device窗口雙擊相應元件名稱，即可將元件添加到主界面左側的列表中。③放置元件到繪圖區：單擊列表中的元件，然后在右側的繪圖區單擊，即可將元件放置到繪圖區。每單擊一次鼠標就繪制一個元件，在繪圖區空白處單擊右鍵結束這種狀態。④刪除元件、連線：右擊元件一次表示選中（被選中的元件呈紅色），選中后再一次右擊則是刪除。⑤ 移動元件：右

80、擊選中，然后用左鍵拖動。⑥旋轉元件：左下角旋轉工具欄。⑦元件連線：在引腳上鼠標指針變成X狀，單擊，移動到目的引腳，再次單擊。⑧繪制電源和地。這些基本操作都和protel里的操作類似十分易上手。</p><p>　　Proteus軟件處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086、Cortex、DSP和MSP430等。在編譯方面，它也支持IAR、

81、Keil和MPLAB等多種編譯器。它的主要特點有互動的電路仿真，用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。仿真處理器及其外圍電路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。</p><p>　　配合系統配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Prot

82、eus建立了完備的電子設計開發環境。它共有四大模塊：</p><p>　　(1) 智能原理圖設計（ISIS）具有超過27000種元器件，可方便地創建新元件；自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；通過設置，可以生成印刷質量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。</p><p>　　(2) 完善的電路仿真功

83、能（Prospice）基于工業標準SPICE3F5，實現數字/模擬電路的混合仿真；超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，可導入第三方發布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入； 13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數字圖

84、案發生器、頻率計/計數器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等；用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析； </p><p>　　(3) 獨特的單片機協同仿真功能（VSM）支持主流

85、的CPU類型，支持通用外設模型，還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現雙向異步串行通信；支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環境（如IAR、Keil和Hitech）結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試；</p

86、><p>　　(4) PCB設計平臺：原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設計完成后，一鍵便可進入ARES的PCB設計環境。先進的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理；完整的PCB設計功能：最多可設計16個銅箔層，2個絲印層，4個機械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設置，自動設計規則檢查，3D 可視化預覽；多種輸出格式的支持：可以輸出

87、多種格式文件，包括Gerber文件的導入或導出，便利與其它PCB設計工具的互轉（如protel）和PCB板的設計和加工。 </p><p>　　隨著科技的發展，“計算機仿真技術”已成為許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活，結果、過程的統一的特點?？墒乖O計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。使用Proteus 軟件進行單片機系統仿真設計，是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用，有

88、利于培養我們的電路設計能力及仿真軟件的操作能力。</p><p>　　5.2 keil c51 軟件</p><p>　　Keil C51 軟件是眾多單片機應用開發的優秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編,PLM 語言和C 語言的程序設計，界面友好，易學易用。</p><p><b>　　5.3 兩者聯調</b></p>

89、;<p>　　Proteus和Keil的使用與聯調</p><p>　　5.3.1 proteus的使用</p><p><b>　　(1) 軟件打開</b></p><p>　　雙擊桌面上的Professional ISIS 7圖標如圖5-1，就進入了Proteus ISIS集成環境。</p><p>　

90、　圖5-1 、proteus ISIS集成環境</p><p><b>　　(2) 工作界面</b></p><p>　　Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。</p><p

91、>　?、?將所需元器件加入到對象選擇器窗口。</p><p>　　在“Results”欄中的列表項中，雙擊“AT89C51”，則可將“AT89C51”添加至對象選擇器窗口。 接著在“Keywords”欄中重新輸入LED，如圖所示。雙擊“LED-BLUE”，則可將“LED-BLUE”(LED數碼管)添加至對象選擇器窗口。</p><p>　　經過以上操作，在對象選擇器窗口中，已有了AT

92、89C51、LED-BLUE兩個元器件對象，若單擊AT89C51，在預覽窗口中，見到AT89C51的實物圖，單擊其他兩個器件，都能瀏覽到實物圖。此時，我們已注意到在繪圖工具欄中的元器件按鈕 處于選中狀態。</p><p>　?、?放置元器件至圖形編輯窗口</p><p>　　在對象選擇器窗口中，選中AT89C51，將鼠標置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標左鍵，該對象被完成放置。同理

93、，將LED-BLUE放置到圖形編輯窗口中。若對象位置需要移動，將鼠標移到該對象上，單擊鼠標右鍵，此時我們已經注意到，該對象的顏色已變至紅色，表明該對象已被選中，按下鼠標左鍵，拖動鼠標，將對象移至新位置后，松開鼠標，完成移動操作。</p><p>　?、?放置總線至圖形編輯窗口</p><p>　　單擊繪圖工具欄中的總線按鈕 ，使之處于選中狀態。將鼠標置于圖形編輯窗口，單擊鼠標左鍵，確定總線

94、的起始位置；移動鼠標，屏幕出現粉紅色細直線，找到總線的終了位置，單擊鼠標左鍵，再單擊鼠標右鍵，以表示確認并結束畫總線操作。此后，粉紅色細直線被藍色的粗直線所替代。</p><p>　?、?元器件之間的連線</p><p>　　Proteus的智能化可以在你想要畫線的時候進行自動檢測。例如將電阻R1的上端連接到D1數碼管下端。當鼠標的指針靠近R1上端的連接點時，跟著鼠標的指針就會出現一個“&

95、#215;”號，表明找到了R1的連接點，單擊鼠標左鍵，移動鼠標(不用拖動鼠標)，將鼠標的指針靠近D1的下端的連接點時，跟著鼠標的指針就會出現一個“×”號，表明找到了D1的連接點，同時屏幕上出現了粉紅色的連接，單擊鼠標左鍵，粉紅色的連接線變成了深綠色，那么，就完成了本次連線。</p><p>　　Proteus具有線路自動路徑功能(簡稱WAR)，當選中兩個連接點后，WAR將選擇一個合適的路徑連線。WAR可

96、通過使用標準工具欄里的“WAR”命令按鈕 來關閉或打開，也可以在菜單欄的“Tools”下找到這個圖標。</p><p>　　同理，我們可以完成其它連線。在此過程的任何時刻，都可以按ESC鍵或者單擊鼠標的右鍵來放棄畫線。</p><p>　?、?元器件與總線連接</p><p>　　單擊繪圖工具欄中的導線標簽按鈕 ，使之處于選中狀態。將鼠標置于圖形編輯窗口的元件的一端

97、，移動鼠標，然后連接到總線上，在接著移動鼠標到元件與總線連接線上的某一點，將會出現一個“×”號，如圖所示。</p><p>　　表明找到了可以標注的導線，單擊鼠標左鍵，彈出編輯導線標簽窗口。 </p><p>　　在“string”欄中，輸入標簽名稱(如P2.7)，單擊“OK”按鈕，結束對該導線的標簽標定。同理，可以標注其它導線的標簽。注意，在標定導線標簽的過程中，相互接通的導線

98、必須標注相同的標簽名。我們知道，具有相同的標號，電氣是連接的，這一點在protel繪制原理圖時，體現得尤為明顯。至此，我們便完成了整個電路圖的繪制。</p><p>　　5.3.2 Keil C51 的使用</p><p><b>　　(1) 軟件的打開</b></p><p>　　雙擊桌面上的Keil uVision4 圖標，如圖5-2所示。

99、</p><p>　　圖5-2 、Keil uVision4</p><p><b>　　(2) 工作界面</b></p><p>　　Keil uVision4的工作界面是一種標準的Windows界面，標題欄、主菜單、標準工具欄、代碼窗口等。</p><p><b>　?、?建立一個新工程</b>

100、</p><p>　　單擊Project菜單，在彈出的下拉菜單中選中New Project選項。</p><p>　?、?確定之后選擇你要保存的路徑,輸入工程文件的名字,比如保存到“f1”目錄里,工程文件的名字為“f1”，然后點擊保存。</p><p>　?、?隨后會彈出一個對話框，要求你選擇單片機的型號，你可以根據你使用的單片機來選擇，KeilC51幾乎支持所有的

101、單片機，由于Proteus選用AT89C51原理圖，那么選擇AT89C51之后，右邊欄是對這個單片機的基本的說明,然后點擊確定即可。</p><p>　?、?完成上一步驟后，工程到此就已經創建起來了。</p><p>　?、?工程雖然已經創建好，即已經建立好了一個工程來管理項目，但我們還沒寫一行程序，因此還需要建立相應的C文件或匯編文件。下面我們就來新建一個C文件，新建之后并保存。 <

102、;/p><p><b>　?、?添加文件到工程</b></p><p>　　把剛才新建的text.c添加到工程來</p><p>　?、?打開text.c文件，輸入C代碼，完成之后</p><p>　?、?單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“option for target” 在下圖中，單擊“Output”中單

103、擊“Create HEX File” 選項，使程序編譯后產生HEX代碼，以便在Proteus里加載可執行代碼，并單擊“Target”選項，更改晶振頻率（使用12M晶振）。</p><p>　　到此，設置工作已完成，下面我們將編譯、鏈接、轉換成可執行文件（.HEX的文件）。</p><p>　?、?編譯、鏈接、生成可執行文件</p><p>　　依次單擊如果沒有語法錯

104、誤，將會生成可執行文件，即本例可執行文件為“f1.hex”。</p><p>　　5.3.3 Proteus和Keil的聯調</p><p>　　(1) 假若Keil C51與Proteus均已正確安裝在C:\Program Files的目錄里，把C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\MODELS\VDM

105、51.dll復制到C:\Program Files\keilC\C51\BIN目錄中，如果沒有“VDM51.dll”文件，那么去網上下載一個。</p><p>　　(2) 用記事本打開C:\Program Files\keilC\C51\TOOLS.INI文件，在[C51]欄目下加入：</p><p>　　TDRV5=BIN\VDM51.DLL ("Proteus VSM Sim

106、ulator ")</p><p>　　其中“TDRV5”中的“5”要根據實際情況寫，不要和原來的重復即可。</p><p>　?。ú襟E1和2只需在初次使用設置。）</p><p>　　(3) 需要設置KeilC的選項</p><p>　　單擊“Project菜單/Options for Target”選項或者點擊工具欄的“opti

107、on for target”按鈕 ，彈出窗口，點擊“Debug”按鈕。</p><p>　　在出現的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus VSM Simulator”。并且還要點擊一下“Use”前面表明選中的小圓點。然后點擊“OK”按鈕。最后將工程編譯，進入調試狀態，并運行。設置完之后，請重新編譯、鏈接、生成可執行文件。</p><p>　　(4) Proteus的設置<

108、;/p><p>　　進入Proteus的ISIS，鼠標左鍵點擊菜單“Debug”， 選中“use romote debuger monitor”。此后，便可實現KeilC與Proteus連接調試。</p><p>　　(5) Proteus里加載可執行文件 類似XX.HEX</p><p>　　(6) KeilC與Proteus連接仿真調試</p><

109、;p>　　單擊仿真運行開始按鈕 ，我們能清楚地觀察到每一個引腳的電頻變化，紅色代表高電頻，藍色代表低電頻。</p><p><b>　　6 結論</b></p><p>　　6.1 畢業設計總結</p><p>　　本文重點介紹了單片機和數字傳感器SHT11的原理和功能，并用SHT11與AT89S51單片機、顯示器LCD組成溫濕度監測裝置

110、。文中還介紹了Proteus仿真軟件的原理和操作方法，在Proteus中對組成的溫濕度監測裝置的電路進行了仿真。</p><p>　　在本次設計的過程中，我發現很多的問題，因為以前也沒有做過這樣的設計但這次設計真的讓我長進了很多，單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前進行過單片機的實習，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事。它需要你先搭好整體的框架，然后在添磚加瓦。在做整體設計

111、時你得為后面的每一步都留好空間，就拿最基本的硬件電路設計來說，電路圖我最少也畫了二三十遍。經常是少考慮了一個小器件，導致重畫。</p><p><b>　　6.2 展望</b></p><p>　　這次的畢業設計的課題具體內容，在以后的發展道路中是會得到具體應用的。首先proteus這個軟件就是十分實用，還有跟keil c51 的聯調。掌握這個小本領就使我十分開心。在

112、未來各個領域都朝著智能化、現代化、科技化的發展道路上，本課題可以被運用到方方面面，不僅僅是在倉庫監管方面。例如，藥房，灌溉農業，圖書館。當然本課題還是可以進一步完善的。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　感謝我的指導老師程繼紅老師，這篇論文的每個細節和每個程序，都離不開你的細心指導。而你開朗的個性和嚴謹的態度，幫助我按時按量按質的完成。。&