基于单片机的储藏室温湿度检测系统设计

中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）题目：基于单片机的储藏室温湿度检测系统设计学习中心： 内蒙古学习中心 学 号： 090F31143028 姓 名： 杨峰 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 王江河 2016 年 8 月 11 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名： 杨峰 学号： 090F31143028 专业： 电气工程及其自动化 毕业设计（论文）题目： 基于单片机的储藏室温湿度检测系统设计 指导教师意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）该生设计的题目是基于单片机的储藏室温湿度检测系统设计，选题正确，具有一定的实用性，符合电气工程与自动化专业的要求。论文格式基本规范，条理基本清晰， 特别硬件设计叙述的比较全面，所引用的资料准确，工作量符合要求。不足是没有程序，也没有致谢。指导教师结论： 合格 （合格、不合格）指导教师姓名王江河所在单位包头职业技术学院指导时间2016.10.4中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓名： 杨锋 学号： 090F31143028 专业： 电气工程及其自动化 毕业设计（论文）题目： 基于单片机储藏室温湿度检测系统设计 评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。）杨锋同学的基于单片机储藏室温湿度检测系统设计一文，观点明确；内容充实；选题及内容有一定的理论性；论证较为严谨，逻辑性较强；文章结构完整，层次清楚，语言流畅，格式较规范。本文采用AT89S52单片机为控制核心，由DHT11温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成温湿度采集及实时显示系统，实现对测量对象的温湿度精确测量与自动控制。本系统由上位机和下位机构成，下位机主要完成食品温湿度的采集与处理，将其传至1602液晶显示，并做出判断实现超限报警。同时，下位机还通过RS232总线将温湿度数据传至上位机，上位机可实时显示当前的温湿度值。实验结果表明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，具有一定的实用价值。不足之处在于缺乏原创性的工作，望完善。修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。）毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）： 85 评阅结论： 同意答辩 （同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）评阅人姓名马钊所在单位中国地质大学（武汉）评阅时间201610.20论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文基于单片机的储藏室温湿度检测系统设计，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）：杨锋 日期： 2016年9月11日3摘 要温湿度是影响货物存储质量的重要因素。本课题设计的是一种基于单片机的绿色食品去湿干燥智能控制系统，实现了对食品温度和湿度的实时检测，使管理人员可以实时监控食品温湿度情况以便确定合适的温湿度指标进行储藏。本文采用AT89S52单片机为控制核心，由DHT11温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成温湿度采集及实时显示系统，实现对测量对象的温湿度精确测量与自动控制。本系统由上位机和下位机构成，下位机主要完成食品温湿度的采集与处理，将其传至1602液晶显示，并做出判断实现超限报警。同时，下位机还通过RS232总线将温湿度数据传至上位机，上位机可实时显示当前的温湿度值。实验结果表明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，具有一定的实用价值。关键词：1、单片机 2、温湿度 3、AT89S52 4、RS232 目 录一、 绪论1 （一）课题的背景及意义1 （二）国内外发展现状11、 国外温度测量发展现状12、 我国温度测量发展现状2 （三）本文的主要内容2二、 系统整体方案设计4 （一）设计要求4 （二）方案设计41、 单片机的选择42、 显示器的选择53、 传感器的选择54、 键盘模块的选择55、 报警模块的选择5三、 硬件系统设计7 （一）系统芯片介绍7 （二）硬件电路设计71、 AT89S52的标准功能72、 单片机AT89S52最小系统83、 单片机的控制接口9 （三）显示模块91、 1602液晶简介102、 1602液晶显示特性103、 1602液晶物理特性104、 1602液晶管脚功能105、 1602液晶字符集116、 1602液晶与AT89S52接口电路12 （四）温湿度采集模块121、 DHT11温湿度传感器简介122、 DHT11引脚及接口13 （五）键盘模块131、 键盘控制电路132、 各功能键作用分配13 （六）报警模块14 （七）串口通信模块141、 RS-232C简介152、 MAX232简介153、 74HC573简介16四、 软件程序设计18 （一）系统控制流程图18 （二）控制程序的设计191、 温湿度采集子程序设计192、 液晶显示子程序设计203、 键盘扫描软件设计214、 串行通信模块23五、 结论25参考文献26 261、 绪论（一）课题的背景及意义 单片机是为满足工业控制而设计的，具有良好的实时控制性能和灵活的嵌入品质，近年来在智能仪器仪表、机电一体化产品、实时工业控制、分布系统的前端模块和家用电器等领域都获得了极为广泛的应用。防腐、防潮、防霉、防爆是食品日常存储工作的重要内容，是衡量食品储藏质量的重要指标，它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强物品温度与湿度的监测工作。但传统的方法是利用人工通过双金属式、湿度表测量计、温度计和湿度试纸等测试器材来进行检测，对不符合温湿度要求的食品进行干燥、通风等工作。这种人工测试方法不高效、工作效率低，且测试的温度及湿度误差较大，不稳定，因此我们需要采用一种成本低且准确的温湿度测量控制仪。（二）国内外发展现状目前温湿度检测技术和物品智能去湿干燥系统的研究已具备温湿度检测、超温报警、自动生成各种报表、自动存储历史数据并据此自动生成温湿度变化曲线等功能，供仓储管理人员查询分析之用。1、国外温度测量发展现状温度是一个重要的物理量，其检测方法有多种，常用的有电阻式、热电偶式、PN结型温度式传感器、石英谐振型温度式传感器以及光线传感器等，它们都是基于温度变化的方式。目前在国外的超高温度精度测量中，大部分使用标准的铂电阻温度市传感器。例如：美国国家实验室（NSIT）的测试采用测试精度为0.001的标准的铂电阻温度传感器对纳米测试装置的工作腔。近年来，湿度传感器的研究和开发在国内外取得了长足的进步。从简单的湿度传感器、湿度传感器趋近集成化，智能化，多参数检测的快速发展的方向，将湿度测量技术提升一个新水平。湿度传感器最简单的传感器是湿敏元件。湿敏元件主要是电阻式电容式两类。湿敏传感器的种类很多，大体上可以分为三类：半导体陶瓷湿度传感器以及有机高分子聚合物湿度传感器和电解质湿度传感器、。（1）电解质湿度传感器，早在1938 年就已经被开发出来了，例如：聚醋酸乙烯（polyvinyl acetate）混合的感湿材料与氯化锂（LiCl），其制作方式是在聚苯乙烯（polystyrene）圆筒上，以二条钯（Pd）线平行卷绕成电极，再涂上聚醋酸乙烯（polyvinyl acetate）与氯化锂（LiCl）水溶液的混合物，经过干燥处理，即成感湿材料。（2）半导体陶瓷湿度传感器，如铬酸二氧化钦镁湿度传感器和钒酸狸二氧化钒钦湿度传感器。它们主要是利用陶瓷烧结体微结晶表面在吸湿和脱湿过程处理电阻变化的电极来检测相对湿度之间的关系。这类传感器适合于高温和高湿领域中使用。（3）高分子材料湿敏传感器，如聚酸胺、醋酸纤维素等材料制成的传感器，精度精良、响应快，但是抗污染能力和耐老化成都较陶瓷传感器差些。国外在湿度传感器研制方面起步较早，目前日本等国家处于国际领先地位，测量范围广并精度可达到士2%RH。在二十世纪八十年代，国内才着手湿度传感器研制与生产方面，且研究单位多于生产厂家，多数从事陶瓷类和高分子类传感器、电解质的研发。2、我国温度测量发展现状国内方面，清华大学则可以测出0.001的温度变化量的石英晶体传感器作为测量温度元件，通过测量温度变化的模拟量从而转化为石英晶体振荡频率的数字量的频率来计算出温度值。许多类型的温度传感器，测量温度范围也比较广，可达几千度，绝对零度的低可及性，但在测量精度，稳定性和抗干扰性，还是有很多问题。如铂电阻温度计，虽然测量范围广，精度高，但抗震性较差；高灵敏度热敏电阻温度计，体积小，响应速度快，但其稳定性差；热电偶温度传感器的缺点是灵敏度低。因此，进一步改进生产工艺和传感元件的结构，充分利用数字微处理技术的开发，集成和温度传感器的自动化，同时探索新的敏感机理，同时也征求了温度的新的发展方向敏感元件的温度传感器。3、本文的主要内容本文研究的是基于单片机的储藏室温湿度检测系统设计。全文共分为五章，各章内容简介如下：第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；第二章系统整体方案设计；对设计要求和方案设计进行阐述，主要包含单片机、显示器、传感器、键盘模块和报警模块的选择等内容。第三章硬件系统设计；对系统芯片和硬件电路设计进行分析，并且对其他必要的硬件进行设计。第四章软件程序设计；对系统控制流程图和控制程序的设计进行分析，主要包含温湿度采集程序、液晶显示程序、键盘扫描软件程序以及串行通信模块等内容。第五章为结论；对全文进行总结。并指出了研究课题的未来发展方向。2、 系统整体方案设计（一）设计要求温湿度测量系统设计主要是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号等，本系统主要包括主控模块、温湿度采集模块、显示模块、报警模块、键盘模块以及系统软件等部分的设计。（二）方案设计1、单片机的选择本系统采用本系统采用美国Atmel公司生产的AT89S52单片机作为控制核心，对温湿度传感器采集到的温湿度数字信号进行分析处理，然后输出到LCD液晶显示器显示其温、湿度值。本设计可以通过键盘手动设置温度/湿度的上、下限值，该设定值为系统阈值。温湿度传感器将检测到的值传输给单片机，通过分析比较，当检测数值超出阈值时，驱动蜂鸣器报警，以便管理人员及时切断电源，实现系统的保护。系统硬件结构框图见图2-1。单片机是整个系统的控制核心，它空值周围器件协调工作，从而完成特定的功能。采用AT89S52。AT89S52是美国Atmel公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术；片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，编程Flash可利用灵巧的8位CPU，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，具有价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强等特点。单片机AT89S52数字温湿度传感器矩阵键盘TTL232转换电路MAX232上位机LCD显示报警图2-1 仓库温湿度检测系统硬件结构框图2、显示器的选择1602液晶屏。液晶显示的原理是液晶的物理性能，通过在其显示区域中的电压控制，有一个电显示，从而使该图形可以显示出来。液晶显示器具有轻薄，适合于大规模集成电路直接驱动，易于实现功能全彩显示屏的显示，目前已广泛应用于手提电脑，数码相机，PDA移动通信工具的许多领域。3、传感器的选择实现测量与控制的首要环节是传感器，传感器是检测系统的关键部件。使用DHT11温湿度传感器。 DHT11数字温湿度传感器是温度和湿度的组合传感器的校准数字信号输出的专用模块采集技术和数字式温湿度传感器技术，以确保其产品具有高可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个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、抗干扰性强、响应速度快以及性价比高等优点。4、键盘模块的选择采用矩阵式键盘。矩阵式键盘通常是由若干个键按行，列排成矩阵而组成，在行列的交点处对应有一个按键，共16个按键，通常情况下，在按键数量较多或者输入接口资源紧张的情况下通常采用行列式键盘电路。5、报警模块的选择使用压电式蜂鸣器，像其蜂鸣器的直流电源电压的集成电子结构，广泛应用于计算机，报警器，电子玩具，汽车电子设备，计时器等电子产品的声音设备。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。压电蜂鸣器是一种电 - 声转换装置。压电材料附着到穿过压电材料施加电压后的金属片两端，由于压电效应，蜂鸣器会产生可听见的机械变形。该产品电路设计简单，操作更加方便，而且具有很高的性价比。3、 硬件系统设计（一）系统芯片介绍本系统主控模块采用美国Atmel公司生产的AT89S52单片机作为控制核心，通过DHT11温湿度传感器专用的数字模块采集温度及湿度传感技术和工艺，所收集的温湿度输出到1602LCD显示数字信号，用来显示它的温湿度值。本设计可以手动设定温湿度上和下限值，只要有值不符合设定的时间，温湿度过高或过低时，系统会发出蜂鸣报警并自动启动空调设备去进行湿干燥工作，实现系统的智能化。单片机AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术；片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案，具有价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强等特点。（二）硬件电路设计1、AT89S52的标准功能AT89S52具有8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52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内容保存-振荡器冻结-单片机停止工作-下一个中断或硬件复位为止。2、单片机AT89S52最小系统图3-1 AT89S52最小系统原理图AT89S52引脚功能说明：VCC：电源GND：接地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I / O端口。作为输出端口，每个端口可驱动8个TTL逻辑电平。对P0口写入1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动AT89S52引脚图 PLCC封装4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3、单片机的控制接口AT89S52单片机作为系统的控制核心，P0口控制1602液晶显示温度和湿度值。键盘控制采用P1口，其中P1.0是温度的设置，P1.1是湿度的设置，分别对温度与湿度的上、下限值进行设置。P2.0是DHT11温湿度传感器的接线口。（三）显示模块液晶显示器（LCD）具有功耗低，体积小，重量轻，厚度薄和许多其他显示器无法比拟的优点，近年来已广泛应用于微处理器控制的智能仪器，仪表和低功耗电子产品。通过在直接存储访问的形式数据总线和控制信号微控制器及I / O设备访问形式控制液晶显示模块。本设计采用1602液晶屏，液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，通电后就可以显示出图形、文字。在本设计中，应用1602显示方便且工作稳定。1、1602液晶简介1602字符型液晶是工业字符型液晶，能够同时显示162即32个字符（16列2行）。注：为了表示的方便，后文皆以1表示高电平，0表示低电平。2、1602液晶显示特性（1）内置192种字符（160个57点阵字符和32个510字符）；（2）单5V电源电压，功耗低、寿命长、可靠性高；（3）具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义八个58点阵字符；（4）显示方式：STN、半透、正显；（5）驱动方式：1/16DUTY，1/5BIAS；（6）视角方向：6点；（7）背光方式：底部LED；（8）通讯方式：4位或8位并口可选；（9）标准的接口特性，适配MC51和M6800系列MPU的操作时序。3、1602液晶物理特性表3-1 1602液晶物理特性外形尺寸803614（mm）可视范围64.6（W）16.0（H）显示容量16字符，2行点尺寸0.550.75（mm）点间距0.08（mm）4、1602液晶管脚功能1602字符型LCD通常有14或16条引脚线的LCD，两条多出来的背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），与14脚的LCD控制的原理一致。表3-2 1602液晶管脚功能管脚号符号功能1VSS电源接地（GND）2VDD电源电压（+5V）3V0V0为对比度调整端口，正电源-弱，接地电源-高4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR-读、W-写信号线，高电平（1）-采取读操作，低电平（0）-采取写操作。6E使能信号输入端，输入MPU读/写模块操作使能信号。读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿有效。7DB0低4位三态、向数据总线 0位（低）8DB1低4位三态、 1位9DB2低4位三态、 2位10DB3低4位三态、 3位11DB4高4位三态、 4位12DB5高4位三态、 5位13DB6高4位三态、 5位14DB7高4位三态、双向数据总线 7位（高）15A背光电源正端+5V16K背光电源负端0V5、1602液晶字符集1602液晶模块内部的字符发生存储器存储160个不同的点阵字符图形，字与字母同ASCII码兼容。比如大写的英文字母B的代码是0110 0010（42H），显示时模块把地址42H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母B。6、1602液晶与AT89S52接口电路图3-2 1602LCD与单片机接口电路图（四）温湿度采集模块比较传统的模拟温度湿度传感器，和硬件设计要求在本设计中采用DHT11数字式温湿度传感器。1、DHT11温湿度传感器简介DHT11温湿度传感器 ， 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 湿元件和一个NTC 测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接。2、DHT11引脚及接口图3-3 DHT11引脚及接口原理图（五）键盘模块键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。在本设计中由于按键较多，因此选用矩阵式键盘。1、键盘控制电路本系统中键盘的作用是实现人机交互功能，通过键盘设置温度湿度的上、下限值。键盘控制电路如下图所示：图3-4 键盘控制电路2、各功能键作用分配（1）开/关机键：主要控制硬件系统的开/关机。（2）数字设置键：S0和S1分别为温度1+和温度1-，用来设置温度的下限值；S2和S3分别为湿度1+和湿度1-，用来设置湿度的下限值；S4和S5分别为温度2+和温度2-，用来设置温度的上限值；S6和S7分别为湿度2+和湿度2-，用来设置湿度的上限值。当传感器采集到的温度、湿度值中有一样超出所设定的区间，即温度/湿度过高或过低，则该系统会发出蜂鸣报警并启动空调系统。（3）复位键：在测温湿度过程中，若需要中断正在运行的测试状态，则按下复位键，系统重新初始化。另外，在设定仓库允许的温湿度上、下限值时，若一不小心输入错误，想重新输入，则亦可按复位键进行修改。（4）开报警键：SE为开报警键，当温/湿度值超过设定值而报警时，则可以按该键取消报警。（5）关报警键：SF为关报警键，用来关闭蜂鸣报警。（六）报警模块本系统采用蜂鸣器作为报警装置，蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、电子玩具、报警器等电子产品中作发生器件。在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。本设计采用峰鸣音报警电路，其工作过程就是把传感器采集的数据通过单片机处理后与该参数上下限给定值进行比较，如果超过限定值则进行报警，否则就显示正常值。在本系统采用压电式蜂鸣器鸣响警报蜂鸣器设计接口电路，经由哔声端口线路驱动器的驱动器AT89S52。压电式蜂鸣器约为10mA的驱动电流，可以用一个晶体管驱动器，如图3-5。在该图中，连接到晶体管的基极P2.7输入端。当P2.7输出高电平1时，晶体管导通，压电蜂鸣器约+5 V的电压鸣叫声，当0低电平时，P2.7输出低电平，三极管截止，蜂鸣器停止发声。（七）串口通信模块为了对采集到的数据进一步处理，需要将单片机采集的温度和湿度数据传输到上位机，利用单片机的 RXD、TXD接口连接到RS232串行口接收或发送数据和指令，但是单片机的TTL与RS232不兼容，因此使用了MAX232进行电平转换，AT89S52具有CRT终端和计算机与外围设备，如全双工异步通信系统的串行通信接口（SCI）使用了RS-232C接口模式，传输波特率为9600位。接口使用了MAX232芯片，这种芯片可以实现TTL与RS-232C接口中电平的转换，以确保PC机和 AT89S52 单片机串行通信的顺利进行。1、RS-232C简介在单片机通信中，谈到串口通信，必然涉及RS-232C。RS-232C总线标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL公司一起开发并于1969年公布的通信协议，该总线是广泛使用在微机数据终端设备DTE和数据通信设备DCE之间的外部总线接口。RS是英文推荐标准的缩写，232是标志号，C表示修改的次数。RS232C总称数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准（一个25个脚的DB25连接器），对各种信号的电平及引脚信号加以规定。一般只使用3-9条引线。当PC机与单片机进行通信时，其接口就不能直接相连，必须经过电平转换，否则就会损坏设备。当微机配备了RS-232接口后，它不仅可以与多种仪器和外设连接，而且，通过它还可以在两台微机之间进行近程和远程的通信。定时总线：该信号是确定数据位的中心，不向外部提供；信号地线：RS-232C采用负逻辑工作，即逻辑l电平为-5V-15V，逻辑0的电平为+5V-+15V。RS-232C总线是以异步串口的方式工作，异步串行通信具有异步和串行两个特点。2、MAX232简介本系统采用的是MAXIM公司生产的MAX232接口芯片，该芯片就是MAXIM公司专门为PC机RS2232标准串口设计的电平转换电路。MAX232芯片与TTL/COMS电平兼容，片内有2个发送器，2个接收器，且使用+5V单电源供电，使用非常方便。MAX232芯片能够同时满足TTL向RS232C和RS232C向TTL电平转换的功能。同时，MAX232具有士15V防静电释放功能，能保持在士15V的静电释放的情况下正常工作，不损坏两端的器件，提高了系统工作的可靠性。MAX232可分为三部分：（1）电荷泵。电荷泵的主要任务是将直流5V电源转换为10V的电源，以满足TTL/CMOS转换成RS23的电平需要，它主要由1-6脚和外接的4个电容（C1-C4）组成。（2）将TTL/CMOS转换成为RS232电平。主要由11（T1IN）脚、10脚（T2IN）、14脚（T1OUT）和7（T2OUT）脚构成。在实际应用中，常将11脚（或10脚）与AT89S52单片机的串行发送端TXD相连接，而将14脚（或7脚）与RS232相连接。这样从单片机输出的 TTL/CMOS 电平，经过 MAX232 内部电路，转换成了RS232所需要的电平，由14脚（7脚）送至RS232。（3）将10V的RS232转换成为TTL/CMOS的电平。RS232电平由13脚（R1IN）或8脚（R2IN）输入，经过转换后的 TTL/CMOS 电平由12脚（R1OUT）或9脚（R2OUT）输出，送至AT89S52单片机的接收端RXD。16脚（VCC）电源端，+5V直流电源供电；15脚（ GND），电源接地。MAX232 芯片控制电路及接口如下图所示：图3-6 MAX232 芯片控制电路3、74HC573简介74HC573是一款高速CMOS器件，74HC573引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。其引脚功能图如下所示：图3-7 74HC573引脚图74HC573包含八路D型透明锁存器，每个锁存器具有独立的D型输入以及适用于面向总线的应用的三态输出。所有锁存器共用一个锁存使能（LE）端和一个输出使能（OE）端。锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。还有些芯片具有锁存器，比如芯片74LS244就具有锁存的功能，它可以通过把一个引脚置高后，输出就会保持现有的状态，直到把该引脚清0后才能继续变化。4、 软件程序设计在该系统软件设计当中，硬件与软件结合，充分考虑硬件电路采用AT89S52单片机以及温度和湿度传感器DHT11的许多优良的特性，实现温度和湿度的高精度测量相结合。系统软件是模块化设计，分成相互独立的多个功能模块中的主程序，如温度和湿度的数据采集，液晶显示器，键盘输入，串行通信模块等该系统。该系统使用C语言编写、Keil uVision3开发环境系统的微控制器代码。系统程序由主程序，温湿度采集子程序，键盘扫描子程序，液晶显示子程序，报警子程序，串口发送和接收程序和其他组件。其中，主系统的设计主要完成系统的初始化，中断优先级设置和判断调用每个模块程序，连接程序的各个模块。只是温度/湿度据此设计的收集和处理，可以进行实时LCD显示当前的温度和湿度值。蜂鸣器报警只需连接MCU的I / O端口，并且可以通过编程来完成它的接口键盘控制整个控制系统的软件设计。（一）系统控制流程图食品温、湿度测控系统软件设计主要由系统初始化、温湿度数据采集、液晶显示、键盘扫描处理、数据通信等几部分组成。程序设计思想：首先要对系统进行初始化，主要完成对单片机初始状态的配置的各个功能部件。然后通过键盘的控制信号到现场处理模块设置上下限、设定温度和湿度，即，报警范围；同时，键盘模块也处理的特殊情况下，完成该操作信号被实施，例如复位时，打开/关闭警报等。接下来的由温度和湿度传感器的数据采集模块以完成环境温度和湿度，实时数据采集和相关处理。最后，该网站通过液晶屏显示温度和湿度参数，从而实现对温度和湿度参数的实时显示。这是由微控制器的现场温度，湿度进行实时参数及温、湿度控制参数设置检测进行比较，如果现场发现监测值超过设定范围时，蜂鸣器报警。此外，数据通信完成温、湿度检测系统与上位PC机之间的协议化通信，以便上位PC机能够定时读取测控系统的温、湿度参数。系统程序流程图如图4-1所示：开始系统初始化设定报警范围读取温、湿度控制参数键盘扫描温、湿度数据采集显示温湿度参数温湿度是否超出范围报警发送温湿度到上位机while图4-1 温湿度检测系统程序流程图（二）控制程序的设计1、温湿度采集子程序设计本设计中温湿度检测模块采用数字温湿度传感器DHT11，当用户MCU发送一次开始信号后，DHT11由低到高转换模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送。响应信号，发送40bit数据并触发信号采集一次，用户可以选择读取一些数据。在这种模式下，DHT11接收启动信号触发一个温湿度采集，如果没有收到，主机发送一个开始信号，DHT11采集数据后转换到低速模式，不会主动采集温湿度。DHT11工作过程如下：当总线空闲状态为高电平时，为了保证DHT11能检测到起始信号，单片机等待DHT11响应并把总线拉低且必须大于18毫秒。开始后，等待单片机信号的结束，此时发送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，然后读取DHT11的响应信号，单片机机发送开始信号后，可以切换到输入模式或者输出高电平，总线由上拉电阻拉高。当总线为低电平时，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，高电平的长短决定了数据位是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高进入空闲状态。2、液晶显示子程序设计本设计中采用标准的1602液晶显示屏。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了192种字符（160个57点阵字符和32个510点阵字符），这些字符包括阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。本模块字符在LCD显示屏上的显示位置与该字符的字符代码在显示缓冲区DDRAM内的存储地址一一对应。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，即告诉模块在哪个位置显示字符。1602液晶显示流程图如下图4-2所示，入口对1602初始化，写入显示命令延时检测忙信号获得显示RAM地址延时写入相应数据Sta7=0？数据显示完毕？返回主程序图4-2 液晶显示流程图3、键盘扫描软件设计在单片机应用系统中，扫描键盘只是CPU的工作任务之一。在实际应用中，要想做到既能及时响应键操作，又不过多地占用CPU时间，就要根据应用系统中CPU的忙闲情况，选择好键盘的工作方式。键盘的工作方式一般有编程扫描方式和中断扫描方式两种，由于本设计中可以利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序，来响应键输入要求，因此可以选用编程扫描方式。（1）键盘扫描功能：本设计中键盘扫描程序具备下述四个功能：1.判别键盘上有无键按下。其方法为：扫描口输出全扫描字0（即各列均为低电平），读各行的状态，若全为1，则键盘无键按下，若不全为1，则有键按下。2.去除键的抖动影响。其方法为：判别到有键按下后，软件延时一段时间（本设计为10ms）后，在判断键盘状态，如果仍有键按下状态，则认为有一个确定的键被按下，否则按键抖动处理。3.求按键位置。根据前面介绍的键扫描方法，逐行逐列进行扫描，最后确定按下键的键号。确定键号的方法为：闭合键的键号处于低电平的行首键号加上处于低电平的列号。此外，闭合键的键号也可以用计算的方法获得，计算公式为：处于低电平的行号4+低电平的列号。4.判别按键是否释放。键闭合一次仅进行一次键功能操作，等键释放以后再将键值送入累加器A中，然后执行键功能操作。（2）键盘扫描工作原理：键盘中行线通过上拉电阻接+5V，平时无按键动作时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，则对应的行线与列线短接，行线电平状态由与此行线相连的列线电平决定。本设计中对键盘的扫描方式为行扫描，即将行线接到单片机的输入口线，列线接到单片机的输出口线，在单片机的控制下，即可判别键盘中究竟是哪一个按键被按下。其方法是：先令第一列列线为低电平（0），其余3根列线为高电平，读行线状态。如果第1、2、3、4行都为高电平，则第一列没有键闭合；如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线与第一列相交的键处于闭合状态。如果第一列没有键闭合，接着使第二列为低电平，其余列线为高电平。用同样的方法检查第二列上有无键闭合，依此类推，最后使第四列为低电平，其余列为高电平，检查第四列有无键闭合。（3）键盘扫描流程图开始扫描键盘判断是否有键按下延时10ms判断是否真的有键按下判断是哪一个键启动系统工作图4-3 键盘扫描流程图4、串行通信模块（1）起始位：因为起始位总是规定为0，而在无传输时，通讯线一直处于1状本设计采用异步串行通信方式，其优点是只需一对传输线，占用硬件资源少，从而降低了传输成本。异步串行通信包括异步和串行通信两方面。所谓的串行装置是用于在一个二进制位的每一个传输单一数据线的发送端和接收数据之间。所谓的异步是指相同的数据内的字符的定时和顺序是严格的，并且暂停两个相邻的数据字符之间的时间可以长短不一。为了实现数据的异步发送和接收，收发双方必须遵守某种通信协议，的通信协议，例如传输帧的一个特点是数据字符的单元。帧由以下四个部分有序状态的，从而使接收器检测到起始位是一帧的开始，以确保一帧的传输过程中发送者和接收者之间的同步。 （2）数据位：该数据表示该数据字符本身。一般由七，八个数据位二进制组件。 （3）奇偶校验：接收器可以判断的基础上的校验位接收器是正确的，奇偶校验都可以使用。 （4）停止位：停止位可以保证两帧之间的时间间隔的存在。因为它始终是一个制度，没有统一的传输通信状态 ，所以在多个帧连续传输的过程中也能识别出起始位。一般停止位为一位或两位。串口发送和接收子程序功能为：完成上下机位的通信。单片机读取的温湿度值通过发送子程序发送给上位机等待命令，继续测量前收到的订单。接收子程序系统自检，参数校正通过接收上位机发送命令。从主机使用10ms间隔重复发送方式发送命令，直到单片机将接收到的命令返回。如果计算机没有在1秒的响应，然后设置超时，此时系统复位。5、 结论随着通信、计算机网络、数据库技术的发展，仓库的日常管理工作正朝着信息化、自动化的方向发展。基于单片机技术的食品温湿度测控系统已成自动控制领域的重要应用之一，对这个方向的研究具有重要的理论意义和现实意义。本文设计的温、湿度智能测控系统采用AT89S52单片机为测控核心，以数字式温度传感器DHT11为温、湿度数据采集器件，通过PC机作为人机接口，实现了数据采集与测控指令参数的设置。显示部分已标准的1602液晶为显示屏，具有显示质量高、体积小、功耗低等优点。本系统整体设计具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高、电路简单、功能强、性能可靠、成本低等特点。在本文中，设计了一个温湿度监控系统，实现管理的标准化和自动化，逐步趋近了信息技术，计算机技术在自动控制领域的发展趋势，它给储藏室办公室信息化工作提供了良好的解决方案，成为协助储藏室的日常管理的最佳途径之一。 然而，由于需要参与这项研究，计算机硬件和计算机软件，其中包含的复杂的技术和更广泛的知识内容，工作量较大，是一项复杂而艰巨的系统工程，需要长期的努力，使之功能制度的完善，因此，尽管我努力学习的研发和设计，但仍有很多不足之处，有待进一步完善和改进。例如该系统只实现了温度、湿度的测量，还应该有烟感和二氧化碳含量等参数，安全性方面考虑较少，有待进一步完善。尽管目前该系统在使用过程中仍存在一些不尽人意的地方，但随着信息技术、人工智能技术、多媒体技术和数据库技术的不断发展，上述限制将逐步得到解决，本系统的前景较为乐观。参考文献1.刘志强.一种智能化温度检测系统的设计J.中国测试技术.2013(1):55-59.2.刘少强.精密铂电阻测温方法J.传感器技术.2014(7):21-24.3.陈焕生.温度测试技术及仪表M.北京:水利电力出版社.2014.56-59.4.高光天.传感器与信号调理器件应用技术M.北京:科学技术出版社.2014.2-6.5.钟丽.温度补偿技术的研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学.2014.6-9.6.丁英丽.光纤传感器智能温检测统的设计J.计量与测试术.2014(12):79-82.7.阳成军.单总线器件组建温湿度测控系统硬件设计J.传感器世界.2014(1):12-15.8.秦永和.湿度传感器测试系统D.哈尔滨:哈尔滨工程大学.2014.7-99.张毅刚.单片机原理与应用设计M.北京:电子工业出版社.2014.11-1410.郑争兵.基于单片机与AD590的温度测量报警系统J.国外电子测量技术.2014(7):79-82.11.王魁汉.温度检测技术现状与展望J.基础自动化.2014(3):l-3.12.孙良彦.国外湿度传感器发展动态J.传感器技术.2014(5):2-3.13.张毅刚.单片机原理与应用设计M.北京:电子工业出版社.2014.36-39.14.石东海.单片机数据通信技术M.西安:西安科技大学出版社.2014.100-104.15.李宁.温度测试仪表M.长春:吉林大学出版社.2014.111-114.