畢業(yè)論文-基站節(jié)能裝置中的測控模塊軟、硬件設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　2012年06月01日</p><p>　　基站節(jié)能裝置中的測控模塊軟、硬件設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　基站對室內(nèi)的環(huán)境要求很高，它對室內(nèi)的溫度、濕度等的要求也是比一般的設(shè)備高很多。因此實時對

2、基站的溫濕度進行監(jiān)控與控制尤為重要。本設(shè)計為基于單片機的溫濕度檢測與控制系統(tǒng)，采用模塊化、層次化設(shè)計。采用新型的智能溫溫度傳感器DHT21/AM2301主要實現(xiàn)對溫度、濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進行信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將信號傳送至單片機STC89C54RD+進行數(shù)據(jù)的分析和處理，為顯示和溫濕度控制電路提供信號，實現(xiàn)對基站溫濕度的檢測和控制?；镜臏囟?、濕度檢測與通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)，形成基站機房環(huán)境智能監(jiān)測控制系統(tǒng)

3、，智能開啟或者關(guān)斷通風(fēng)系統(tǒng)或者空調(diào)，可達到省電的目的。系統(tǒng)電路簡單、集成度高、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、檢測精度高，具有實用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溫濕度；DHT21/AM2301；單片機；STC89C54RD+；節(jié)能</p><p>　　The Soft, Hardware Design of Measuring And Control Module of Base Station

4、 Energy Conservation Device </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Base station on the indoor environment is demanding, it is the indoor temperature, humidity, and other requirements are

5、 much higher than the average equipment. Real-time temperature and humidity of the base station to monitor and control is particularly important. The design is based on microcomputer temperature and humidity measurement

6、and control system, modular, hierarchical design. Using a new type of intelligent temperature sensor DHT21/AM2301 to achieve temperature, humidity detection，The </p><p>　　Key words: Temperature and humidity

7、; DHT21/AM2301 ;Microcomputer; STC89C54RD+; Energy conservation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題提出的意義1</p><p>　　1.2

8、 現(xiàn)狀分析1</p><p>　　1.3 新風(fēng)節(jié)能技術(shù)1</p><p>　　1.4 采取的有效措施1</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計3</p><p>　　2.1 設(shè)計的主要內(nèi)容及要求3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)原理3</p><p>　　2.3 系統(tǒng)工作流程4

9、</p><p>　　2.4 主要技術(shù)性能特點5</p><p>　　2.5 系統(tǒng)運行邏輯5</p><p>　　第三章 基站節(jié)能測控模塊的硬件電路設(shè)計6</p><p>　　3.1 芯片介紹6</p><p>　　3.1.1 STC89C54RD+介紹6</p><p>　　3.1.

10、2 1602字符型LCD簡介8</p><p>　　3.1.3 ULN2003驅(qū)動芯片介紹11</p><p>　　3.1.4 DHT21/AM2301溫濕度傳感器12</p><p>　　3.2模塊功能介紹18</p><p>　　3.2.1單片機基本外圍電路18</p><p>　　3.2.2顯示電路設(shè)計

11、20</p><p>　　3.2.3按鍵控制電路21</p><p>　　3.2.4溫濕度采集電路21</p><p>　　3.2.5擋風(fēng)板電路21</p><p>　　3.2.6風(fēng)機和空調(diào)繼電器電路23</p><p>　　3.3 整體電路圖25</p><p>　　第四章 軟件設(shè)

12、計部分26</p><p>　　4.1軟件介紹26</p><p>　　4.2主程序流程圖28</p><p>　　4.3節(jié)能控制程序流程框圖29</p><p>　　4.4溫濕度采集流程圖30</p><p>　　4.5 LCD顯示框圖31</p><p><b>　　結(jié)

13、 論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　圖表清單</b></p><p>　　圖2-1 基站節(jié)能裝置系統(tǒng)組成示意圖4</p><p&g

14、t;　　圖2-2 基站節(jié)能測控裝置系統(tǒng)控制框圖4</p><p>　　圖3-1 STC89C54RD+引腳圖6</p><p>　　圖3-2 LCD1602引腳功能圖9</p><p>　　圖3-3 ULN2003每部結(jié)構(gòu)圖11</p><p>　　圖3-4 ULN2003芯片引腳圖12</p><p>　　

15、圖3-5 DHT21/AM2301實物圖13</p><p>　　圖3-6 DHT21/AM2301引腳分配圖14</p><p>　　圖3-7 DHT21/AM2301單總線典型電路16</p><p>　　圖3-8 DHT21/AM2301單總線分解時序圖18</p><p>　　圖3-9 單總線分解時序圖18</p>

16、;<p>　　圖3-10 STC89C54RD+單片機的引腳排列及基本外圍電路圖19</p><p>　　圖3-11 實時溫濕度顯示電路20</p><p>　　圖3-12 按鍵控制電路21</p><p>　　圖3-13 溫濕度采集電路21</p><p>　　圖3-14 四相步進電機步進示意圖及實物圖22</

17、p><p>　　圖3-15 步進電機工作時序波形圖23</p><p>　　圖3-16 用步進電機模擬擋風(fēng)板電路連接圖23</p><p>　　圖3-17 小功率繼電器結(jié)構(gòu)原理圖24</p><p>　　圖3-18 空調(diào)和風(fēng)機繼電器電路24</p><p>　　圖3-19 基站節(jié)能裝置中測控模塊的整體電路設(shè)計25

18、</p><p>　　圖4-1 Keil uvision4 編輯界面圖27</p><p>　　圖4-2 主程序流程框圖28</p><p>　　圖4-3節(jié)能控制程序序流程圖29</p><p>　　圖4-4 DHT21/AM2301傳感器單總線讀取流程圖30</p><p>　　圖4-5 LCD顯示流程圖3

19、1</p><p>　　表3-1 1602LCD引腳接口說明表9</p><p>　　表3-2 1602LCD控制命令表10</p><p>　　表3-3 ULN2003在常溫下的極限值12</p><p>　　表3-4 DHT21/AM2301引腳分配表13</p><p>　　表3-5 DHT21/AM23

20、01相對濕度性能表14</p><p>　　表3-6 DHT21/AM2301溫度性能表14</p><p>　　表3-7 DHT21/AM2301的電氣特性15</p><p>　　表3-8 DHT21/AM2301具體通信格式說明16</p><p>　　表3-9 DHT21/AM2301單總線信號特性17</p>

21、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題提出的意義</p><p>　　我國是能源資源嚴重短缺的國家，節(jié)能工作已成為全社會共同參與的國事、大事，新《節(jié)約能源法》已成為我國的基本國策。</p><p>　　當(dāng)今時代是信息高速發(fā)展的時代，人類社會對溝通的需求在不斷的增加，為達到任何時間、任何地點與任何人

22、都能溝通的目標，通信服務(wù)商（SP/ISP）不斷地擴大網(wǎng)絡(luò)投入，增加網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，這樣，移動基站的數(shù)量迅猛增加。</p><p>　　移動通訊接入使用了成千上萬的基站，基站能耗以電為主。隨著電力成本的增加，移動網(wǎng)絡(luò)的擴大，基站機房電費支出逐漸增大，根據(jù)資料顯示，以某地區(qū)的基站為例，其年度電費支出為2.5萬元之多，基站空調(diào)電費支出所占比例較大。據(jù)統(tǒng)計分析，平均每個基站空調(diào)的電費支出約占整個基站電費支出的54%左右，空調(diào)

23、成為基站機房中的主要耗電設(shè)備。</p><p><b>　　1.2 現(xiàn)狀分析</b></p><p>　　目前的移動通訊基站機房均為全封閉機房，機房內(nèi)的電源設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、傳輸設(shè)備等都是較大的發(fā)熱體。要保持機房一定的工作環(huán)境溫度（基站環(huán)境標準GB50174-93規(guī)定長年基站溫度18°C-28°），主要靠空調(diào)來實現(xiàn)。一年365天大部分時間空調(diào)均處于運

24、行狀態(tài)（制冷），即使是夏天，有時夜間溫度在20°C左右（此溫度也滿足室內(nèi)通訊設(shè)備工作環(huán)境要求），空調(diào)也是開啟的。這樣，冬、春、秋三季及夏早晚時段的室外低溫可散熱降溫的有利條件被忽視，導(dǎo)致電能不必要的浪費，運營成本高居不下。據(jù)此，本基站節(jié)能系統(tǒng)，能與機房空調(diào)配合聯(lián)動起來，利用智能新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的原理來達到機房降溫的目的，既環(huán)保節(jié)能又延長空調(diào)壽命。</p><p>　　1.3 新風(fēng)節(jié)能技術(shù) 

25、60;新風(fēng)節(jié)能技術(shù)是目前應(yīng)用比較多的節(jié)能方法，一些運營商已有多例采用新風(fēng)節(jié)能的成功案例。此技術(shù)主要通過在機房內(nèi)引入室外溫度較低的自然風(fēng)來帶走機房內(nèi)的熱量，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。此方案實施方法簡單尤其在室內(nèi)外溫差大的北方地區(qū)節(jié)能效果明顯，而且可以通過傳感器有效精準的采集溫濕度。</p><p>　　1.4 采取的有效措施 </p><p>　　目前我國大部分省、市用電形勢嚴峻，出現(xiàn)了拉閘限電的

26、情況。在用電緊張的情況下，各地開始實施計劃用電。節(jié)約用電，可以彌補運營商自身電力供應(yīng)不足。讓電于民，可以帶來顯著的社會效益。隨著電信運營市場競爭日益激烈，電信運營業(yè)務(wù)收入增長緩慢，開源節(jié)流成為提高經(jīng)營收益的有效辦法。各大運營商一方面要通過挖掘網(wǎng)絡(luò)潛力、發(fā)展新業(yè)務(wù)來增加業(yè)務(wù)收入，另一方面要想盡一切辦法減少運營支出，特別是降低電費支出。根據(jù)試驗站的對比統(tǒng)計分析表明，一個采用了基站節(jié)能控制系統(tǒng)和空調(diào)聯(lián)合運行的基站機房電費支出只有單一采用空調(diào)的

27、基站機房的46％，電費支出大大減少，提高了經(jīng)營收益。如果采用基站節(jié)能控制系統(tǒng)作為基站空調(diào)的補充，并根據(jù)基站室內(nèi)外的溫濕度條件對空調(diào)進行自動控制（可根據(jù)基站的實際需要增設(shè)除濕機），使電子設(shè)備在更加合理的溫濕度環(huán)境下運行，進一步提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p>　　2.1 設(shè)計的主要內(nèi)容及要求</p><p>　　設(shè)計一

28、單片機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)基站節(jié)能裝置中測控模塊的功能。設(shè)計者應(yīng)完成以下電路的原理設(shè)計、軟件設(shè)計及系統(tǒng)的連接、調(diào)試。</p><p>　　單片機系統(tǒng)電路及總體運行程序；</p><p>　　溫、濕度傳感器和單片機的接口電路及程序；</p><p>　　空調(diào)、擋板及風(fēng)機的控制電路和程序。</p><p>　　設(shè)計應(yīng)滿足以下指標：</p>

29、<p>　　溫度測量誤差應(yīng)小于0.5℃ ；</p><p>　　系統(tǒng)能對室內(nèi)外溫濕度進行實時檢測；</p><p>　　系統(tǒng)可按照指令改變控制參數(shù)。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)原理</b></p><p>　　基站節(jié)能智能通風(fēng)系統(tǒng)其設(shè)備主體部分是由主控制箱和通風(fēng)執(zhí)行系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，根據(jù)通信基站、機

30、房室內(nèi)外的環(huán)境條件溫差引入室外清潔的冷空氣對通信基站、機房內(nèi)進行自然降溫，同時排出基站、機房內(nèi)的熱空氣，從而達到在常年大多數(shù)條件下替代空調(diào)制冷的效果，避免了空調(diào)長時間的運行所造成的電能浪費，有效降低通信機房空調(diào)的運行時間，達到降低通信機房電能消耗的目的。</p><p>　　基站節(jié)能通風(fēng)系統(tǒng)適合于無人職守的通信基站、機房和設(shè)備中心，本系統(tǒng)有著系統(tǒng)完善、性能可靠、安裝簡單、操作方便等優(yōu)點，是目前通信運營商最佳的基站

31、節(jié)能溫度控制產(chǎn)品[1]。</p><p>　　基站節(jié)能系統(tǒng)主要由主控制器、新風(fēng)機、排風(fēng)機、室外溫、濕度傳感器、室內(nèi)溫、濕度傳感器，等組成。如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 基站節(jié)能裝置系統(tǒng)組成示意圖</p><p>　　2.3 系統(tǒng)工作流程</p><p>　　通過主控機設(shè)置，系統(tǒng)定時檢測溫、濕度，在設(shè)定的工況下，自動控制風(fēng)機和

32、空調(diào)的啟停，對室內(nèi)除濕、降溫，從而達到節(jié)能的最佳效果。檢測的數(shù)據(jù)有：室外溫度、室外濕度、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、空調(diào)運轉(zhuǎn)狀況等。</p><p>　　系統(tǒng)的控制框圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 基站節(jié)能測控裝置系統(tǒng)控制框圖</p><p>　　2.4 主要技術(shù)性能特點</p><p>　　1、實時監(jiān)測室內(nèi)室外溫度、濕度。當(dāng)室外溫

33、度低于某個設(shè)定值，控制器開啟新風(fēng)機引入室外新風(fēng)，關(guān)閉機房空調(diào)達到節(jié)能效果。在確保機房環(huán)境的前提下，依據(jù)室內(nèi)外溫濕度，控制風(fēng)機、空調(diào)的切換運行。當(dāng)室內(nèi)外溫差達到某個設(shè)定值且室內(nèi)溫度高于某設(shè)定值，同時室外濕度滿足要求時，控制器開啟新風(fēng)機引入室外新風(fēng)。</p><p>　　2、延時啟動功能。系統(tǒng)具備有效防止風(fēng)機與空調(diào)頻繁切換的功能，新風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)切換設(shè)置有延遲功能，延遲溫濕度范圍可調(diào)。</p><p

34、>　　3、系統(tǒng)具備與空調(diào)聯(lián)動的功能：智能新風(fēng)與局站原有空調(diào)聯(lián)動，智能新風(fēng)優(yōu)先啟動，以保證最大的節(jié)能；在智能新風(fēng)不滿足室內(nèi)熱負荷條件下，發(fā)出信號啟動空調(diào)；當(dāng)智能新風(fēng)滿足室內(nèi)熱負荷要求時，應(yīng)發(fā)出信號并停止空調(diào)運行。</p><p>　　4、系統(tǒng)采用主動進風(fēng)，被動排風(fēng)的方式，進、排風(fēng)量的控制保證室內(nèi)正壓。</p><p>　　5、顯示功能。系統(tǒng)具備LCD顯示屏中文漢字顯示功能，操作清新簡便

35、，并可進行參數(shù)設(shè)置。可設(shè)置的參數(shù)有：室內(nèi)最高溫度，室內(nèi)最低溫度，室內(nèi)最高濕度、室內(nèi)最低濕度。</p><p>　　6、控制與顯示。系統(tǒng)中溫度顯示精度為±0.1度，控制精度為±0.1度；濕度顯示精度為±1RH，控制精度為±5RH，控制可靠。</p><p>　　2.5 系統(tǒng)運行邏輯</p><p>　　根據(jù)《YD/T 1821-

36、2008 通信中心機房環(huán)境條件要求》通信機房的溫度、相對濕度及溫度變化率可根據(jù)通信設(shè)備自身的技術(shù)要求及對環(huán)境的不同要求而確定。</p><p>　　通信機房內(nèi)的溫度劃分為三類：</p><p>　　一類通信機房：10℃ ～ 25℃；二類通信機房：10℃ ～ 28℃；三類通信機房：10℃ ～ 30℃。</p><p>　　通信機房內(nèi)的相對濕度劃分為三類：</p&

37、gt;<p>　　一類通信機房：40% ～ 70%；二類通信機房：20% ～ 80%（溫度≤28℃，不得凝露）；三類通信機房：20% ～ 85%（溫度≤30℃，不得凝露）。通信機房內(nèi)的溫度、濕度的變化率應(yīng)＜5℃ /h（不得凝露）。</p><p>　　為了方便控制，保證設(shè)備的正常運行本設(shè)計中設(shè)置室內(nèi)溫度為：溫度：10℃ ～30℃ 濕度：20%～70%。</p><p>　　空

38、調(diào)默認為開啟狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)前的實時室外溫度大于室外溫度低限且小于室外溫度高限，同時，當(dāng)前的實時室外濕度高于室內(nèi)溫度底限且低于室內(nèi)濕度高限，四個條件同時滿足，開啟風(fēng)機，開擋風(fēng)板，關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)前室外實時溫濕度不在室內(nèi)設(shè)定的溫濕度范圍內(nèi)。開啟空調(diào)，關(guān)閉風(fēng)機，關(guān)閉擋風(fēng)板。利用室內(nèi)外溫差、強制通風(fēng)對流散熱。充分利用自然資源，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，達到省電、節(jié)能目的。</p><p>　　為免

39、閉循環(huán)或連續(xù)開關(guān)風(fēng)機，本控制系統(tǒng)設(shè)定1攝氏度及5RH的差值。</p><p>　　第三章 基站節(jié)能測控模塊的硬件電路設(shè)計</p><p>　　此系統(tǒng)采用了以含有A/D轉(zhuǎn)換器的STC89C54RD+單片機為核心控制器件,以高靈敏度傳感器 DHT21/AM2301為溫濕度獲取元件,用LCD1602作為顯示設(shè)備。該系統(tǒng)主要由STC89C54RD+單片機電路、溫濕度采集路、鍵盤控制電路、LCD顯示

40、電路、風(fēng)機和空調(diào)繼電器電路以及擋風(fēng)板電路組成[2]。</p><p><b>　　3.1 芯片介紹</b></p><p>　　3.1.1 STC89C54RD+介紹</p><p>　　STC89C54RD+引腳排列如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 STC89C54RD+引腳圖</p>&l

41、t;p>　　STC89C54RD+芯片有40個引腳，其功能分別為：</p><p>　　VCC 電源電壓。</p><p>　　VSS 接地。</p><p>　　XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。</p><p>

42、　　ALE/PROG：地址鎖存控制/片內(nèi)EPROM編程脈沖輸入信號。 </p><p>　　ALE(Address Lock Enable)功能是在訪問外部存儲器時，P0口做為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口，ALE信號用于鎖存低8位地址。當(dāng)ALE信號為高電平時，P0口上的信息為低8位地址，在ALE信號的下降沿時將P0口上的低8位地址送到地址鎖存器鎖存起來。在ALE為低電平期間P0口上的信息為指令或數(shù)據(jù)信息。在ALE為低電平期

43、間P0口上的信息為指令或數(shù)據(jù)信息，以實現(xiàn)低位地址與數(shù)據(jù)的分離。值的注意的是，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，會缺少一個ALE脈沖。</p><p>　　當(dāng)不訪問外部存儲器時，該信號也以晶振頻率的六分之一固定輸出正脈沖信號，可以作為外部的定時脈沖使用。如果想禁止ALE的輸出可在SFR（特殊功能寄存器）8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時才起作用。</p><p>　　PR

44、OG功能用于EPROM型的單片機（如8751），在對EPROM進行編程時，該引腳作為編程脈沖的輸入端。</p><p>　　RST/Vpd:復(fù)位信號/備用電源輸入。 </p><p>　　RST功能用于輸入單片機的復(fù)位信號。當(dāng)在該引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期以上的高電平時，單片機進入復(fù)位狀態(tài)，完成初始化操作。</p><p>　　Vpd功能用于當(dāng)電源引腳Vcc的電壓突

45、然下降或掉電時，在Vpd端接的+5V備用電源會通過該端引入片內(nèi)，以保障片內(nèi)RAM的數(shù)據(jù)不會丟失，復(fù)位后可以繼續(xù)工作。</p><p>　　EA/Vpp:訪問外部程序存儲器控制信號/片內(nèi)EPROM編程電源輸入 </p><p>　　當(dāng)EA為低電平時，CPU只訪問外部程序存儲器；</p><p>　　當(dāng)EA為高電平時，CPU訪問芯片內(nèi)部的4KB程序存儲器和片外4K地址以

46、上的高60KB程序存儲器單元。</p><p>　　Vpp用于EPROM型單片機編程時，在該腳加21V編程電壓。</p><p>　　PSEN:外部程序存儲器讀選通信號 </p><p>　　當(dāng)訪問外部擴展的程序存儲器時，當(dāng)該項引腳信號為低電平時，才能選通外部程序存儲器并對其進行讀操作。</p><p>　　P0口功能：P0口具有兩種功能：第

47、一，P0口可以作為通用I/O接口使用，P0.7—P0.0用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)時可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖。第二，P0.7—P0.0在CPU訪問片外存儲器時用于傳送片外存儲器的低8位地址，然后傳送CPU對片外存儲器的讀寫。</p><p>　　P1口 功能：P1口的功能和P0口的第一功能相同，僅用于傳遞I/O輸入/輸出數(shù)據(jù)。 </p><p>

48、　　P2口的功能：2口的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O使用。它的第二功能和P0口引腳的第二功能相配合，作為地址總線用于輸出片外存儲器的高8位地址。 </p><p>　　P3口功能：P3口有兩個功能：第一功能與其余三個端口的第一功能相同；第二功能作控制用，每個引腳都不同。 </p><p>　　P3.0—RXD串行數(shù)據(jù)接收口。 </p><

49、p>　　P3.1—TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送口。 </p><p>　　P3.2—INT0外中斷0輸入。 </p><p>　　P3.3—INT1外中斷1輸入。</p><p>　　P3.4—T0計數(shù)器0計數(shù)輸入。 </p><p>　　P3.5—T1計數(shù)器1計數(shù)輸入。 </p><p>　　P3.6—WR外部RAM寫

50、選通信號。 </p><p>　　P3.7—RD外部RAM讀選通信號。</p><p><b>　　內(nèi)部介紹</b></p><p>　　運算器以完成二進制的算術(shù)/邏輯運算部件ALU為核心。它可以對半字節(jié)、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行操作。例如，能完成加、減、乘、除、加1、減1、BCD碼十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算，完成與、或、異或、求反、循環(huán)等邏輯操作，操

51、作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。</p><p>　　運算器還包含有一個布爾處理器，用以處理位操作。它以進位標志位C為累加器，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、位判斷轉(zhuǎn)移，可在進位標志位與其他可位尋址的位之間進行位數(shù)據(jù)傳送等操作，還可以完成進位標志位與其他可位尋址的位之間進行邏輯與、或操作。</p><p>　　程序計數(shù)器PC是一個16位的計數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為64kB，P

52、C有自動加1功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其內(nèi)容自動加1。</p><p>　　指令寄存器用于存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，完成指令功能。</p><p>　　存儲器是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都

53、保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。</p><p>　　特殊功能寄存器的地址范圍為80H～FFH。在MCS－51中，除程序計數(shù)器PC和四個工作寄存器區(qū)外，其余21個特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號和地址見附表2。其中帶＊號的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PS

54、W便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實際上是4個八位鎖存器（每個I/O口一個），每個鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個并行口。MCS－51共有P0～P3四個這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、標志寄存器PSW、數(shù)據(jù)指針DPTR等的功能前

55、已提及[6]。</p><p>　　3.1.2 1602字符型LCD簡介</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。</p><p>　　3.1.2.1 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：&

56、lt;/p><p>　　顯示容量:16×2個字符；</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V；</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)；</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V；</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm；</p>

57、;<p>　　LCD1602引腳功能如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 LCD1602引腳功能圖</p><p>　　1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3-1所示[12]:</p><p>　　表3-1 1602LCD引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：VSS為

58、地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最 高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p&g

59、t;　　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(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p>

60、;<p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負極。</p><p>　　3.1.1.2 1602LCD的指令說明及時序</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3-2所示：</p><p>　　表3-2 1602LCD控制命令表 </p><p&

61、gt;　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　3.1.3 ULN2003驅(qū)動芯片介紹</p><p>　　3.1.3.1 ULN2003特點</p><p>　　ULN2003是一個單片高電壓、高電流的達林頓晶體管陣列集成電路。它是由7對NPN達林頓管組成的，它的高電壓輸出特性

62、和陰極箝位二極管可以轉(zhuǎn)換感應(yīng)負載。單個達林頓對的集電極電流是500mA。達林頓管并聯(lián)可以承受更大的電流。此電路主要應(yīng)用于繼電器驅(qū)動器，字錘驅(qū)動器，燈驅(qū)動器，顯示驅(qū)動器（LED氣體放電），線路驅(qū)動器和邏輯緩沖器。ULN2003的每對達林頓管都有一個2.7kΩ串聯(lián)電阻，可以直接和TTL或5V CMOS裝置。該芯片內(nèi)部電路的特點如下圖3-3所示[3]：</p><p>　　圖3-3 ULN2003每部結(jié)構(gòu)圖</p

63、><p>　　ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封裝。</p><p>　

64、　ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列,由七個硅NPN達林頓管組成。 該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　ULN2003 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應(yīng)于各類要求高速大功率

65、驅(qū)動的系統(tǒng)。 ULN2003芯片引腳分布如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 ULN2003芯片引腳圖</p><p>　　3.1.3.3 極限值</p><p>　　ULN2003在25℃下的極限值如表3-3所示：</p><p>　　極限值（若無其他規(guī)定，Tamb=25℃）</p><p>　　表3-3

66、ULN2003在常溫下的極限值</p><p>　　3.1.4 DHT21/AM2301溫濕度傳感器</p><p>　　3.1.4.1 產(chǎn)品概述 </p><p>　　DHT21/AM2301濕敏電容數(shù)字溫濕度模塊是一款含有己校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一

67、個電容式感濕元件和一個高精度測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。每個傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在單片機中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。標準單總線接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為3引線（單總線接口）連接

68、方便。DHT21/AM2301實物圖如圖3-5所示[4]。</p><p>　　圖3-5 DHT21/AM2301實物圖</p><p>　　3.1.4.2 應(yīng)用范圍 </p><p>　　暖通空調(diào)、除濕器、測試及檢測設(shè)備、消費品、汽車、自動控制、數(shù)據(jù)記錄器、家電、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、氣象站、及其他相關(guān)濕度檢測控制等。 </p><p>　　3

69、.1.4.3 DHT21/AM2301優(yōu)勢</p><p>　　超低能耗、傳輸距離遠、全部自動化校準、采用電容式濕敏元件、完全互換、標準數(shù)字單總線輸出、卓越的長期穩(wěn)定性、采用高精度測溫元件。 </p><p>　　3.1.4.4 單總線接口定義 </p><p>　　DHT21/AM2301引腳分配如表3-4所示；引腳分配圖如圖3-6所示：</p>&

70、lt;p>　　表3-4 DHT21/AM2301引腳分配表</p><p>　　圖3-6 DHT21/AM2301引腳分配圖</p><p>　　DHT21/AM2031的供電電壓范圍為3.5V - 5.5V,建議供電電壓為5V。 </p><p>　　SDA引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀、寫傳感器數(shù)據(jù)。具體的通信時序，見通信協(xié)議的詳細說明。</p>&

71、lt;p>　　3.1.4.5 傳感器性能</p><p><b>　　A 相對濕度</b></p><p>　　DHT21/AM2301相對濕度性能如表3-5所示：</p><p>　　表3-5 DHT21/AM2301相對濕度性能表</p><p><b>　　B 溫度</b></p&

72、gt;<p>　　HT21/AM2301溫度性能如表3-6所示：</p><p>　　表3-6 DHT21/AM2301溫度性能表</p><p>　　3.1.4.6 電氣特性 </p><p>　　電氣特性，如能耗，高、低電平，輸入、輸出電壓等，都取決于電源。表3-7詳細說明了 DHT21/AM2301的電氣特性，若沒有標明，則表示供電電壓為5V。若

73、想與傳感器獲得最佳效果，設(shè)計時嚴格遵照表3-7的條件設(shè)計。</p><p>　　表3-7 DHT21/AM2301的電氣特性</p><p>　　3.1.4.7 單總線通信（ONE-WIRE） </p><p>　　微處理器與 DHT21/AM2301的連接典型應(yīng)用電路如圖3-7所示。單總線通信模式時，SDA上拉后與微處理器的I/O端口相連[8]。 </p&g

74、t;<p>　　單總線通信特殊說明： </p><p>　　典型應(yīng)用電路中建議連接線長度短于30米時用5.1K上拉電阻，大于30米時根據(jù)實際情況降低上拉電阻的阻值；使用3.3V電壓供電時連接線長度不得大于30cm。否則線路壓降會導(dǎo)致傳感器供電不足，造成測量偏差；讀取傳感器最小間隔時間為2S；讀取間隔時間小于2S，可能導(dǎo)致溫濕度不準或通信不成功等情況；每次讀出的溫濕度數(shù)值是上一次測量的結(jié)果，欲獲取實時

75、數(shù)據(jù)，需連續(xù)讀取兩次，建議連續(xù)多次讀取傳感器，且每次讀取傳感器間隔大于2秒即可獲得準確的數(shù)據(jù)[5]。</p><p>　　圖3-7 DHT21/AM2301單總線典型電路</p><p>　　DHT21/AM2301 器件采用簡化的單總線通信。單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由數(shù)據(jù)線完成。設(shè)備（微處理器）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋

76、放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常要求外接一個約 5.1kΩ的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機呼叫傳感器時，傳感器才會應(yīng)答，因此主機訪問傳感器都必須嚴格遵循單總線序列，如果出現(xiàn)序列混亂，傳感器將不響應(yīng)主機。 </p><p>　　SDA用于微處理器與DHT21/AM2301之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次傳送40位數(shù)據(jù)，高位先出。具體通信格式說明如表3-8

77、所示：</p><p>　　表3-8 DHT21/AM2301具體通信格式說明</p><p>　　用戶主機（MCU）發(fā)送一次起始信號（把數(shù)據(jù)總線SDA拉低至少800μs）后，DHT21/AM2301從休眠模式轉(zhuǎn)換到高速模式。待主機開始信號結(jié)束后， DHT21/AM2301發(fā)送響應(yīng)信號，從數(shù)據(jù)總線SDA串行送出40Bit 的數(shù)據(jù)，先發(fā)送字節(jié)的高位；發(fā)送的數(shù)據(jù)依次為濕度高位、濕度低位、溫度高

78、位、溫度低位、校驗位，發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束觸發(fā)一次信息采集，采集結(jié)束傳感器自動轉(zhuǎn)入休眠模式，直到下一次通信來臨。詳細時序信號特性見表3-9。 </p><p>　　表3-9 DHT21/AM2301單總線信號特性</p><p>　　主機和傳感器之間的通信可通過如下三個步驟完成讀取數(shù)據(jù)。 </p><p>　　步驟一 ：DHT21/AM2301上電后要等待2S以越過不穩(wěn)定狀

79、態(tài)，在此期間讀取設(shè)備不能發(fā)送任何指令），測試環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)，此后傳感器自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。DHT21/AM2301的SDA數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平，此時 DHT21/AM2301的SDA引腳處于輸入狀態(tài)，時刻檢測外部信號。 </p><p>　　步驟二: 微處理器的I/O設(shè)置為輸出，同時輸出低電平，且低電平保持時間不能小于800us，典型值是拉低1MS，然后微處理器的I/O設(shè)置為輸入狀態(tài)，釋

80、放總線，由于上拉電阻，微處理器的I/O即 DHT21/AM2301的SDA數(shù)據(jù)線也隨之變高，等主機釋放總線后， DHT21/AM2301發(fā)送響應(yīng)信號，即輸出80微秒的低電平作為應(yīng)答信號，緊接著輸出80微秒的高電平通知外設(shè)準備接收數(shù)據(jù)，信號傳輸如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 DHT21/AM2301單總線分解時序圖</p><p>　　步驟三: DHT21/AM2301發(fā)送完

81、響應(yīng)后，隨后由數(shù)據(jù)總線SDA連續(xù)串行輸出40位數(shù)據(jù)，微處理器根據(jù)I/O電平的變化接收40位數(shù)據(jù)。 </p><p>　　位數(shù)據(jù)“0”的格式為：50微秒的低電平加26-28微秒的高電平； </p><p>　　位數(shù)據(jù)“1”的格式為：50微秒的低電平加70微秒的高電平； </p><p>　　位數(shù)據(jù)“0”、位數(shù)據(jù)“1”格式信號如圖3-9所示：</p>&l

82、t;p>　　圖3-9 單總線分解時序圖</p><p>　　DHT21/AM2301 的數(shù)據(jù)總線SDA 輸出40 位數(shù)據(jù)后，繼續(xù)輸出低電平50微秒后轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，由于上拉電阻隨之變?yōu)楦唠娖?。同時 DHT21/AM2301 內(nèi)部重測環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)，測試記錄結(jié)束，單片機自動進入休眠狀態(tài)。單片機只有收到主機的起始信號后，才重新喚醒傳感器，進入工作狀態(tài)。</p><p><

83、b>　　3.2模塊功能介紹</b></p><p>　　3.2.1單片機基本外圍電路</p><p>　　該檢測儀的設(shè)計是以STC89C54RD+單片機為核心部件，STC89C54RD+系列單片機是單時鐘/機器周期(1T)的兼容8051內(nèi)核單片機，是高速/低功耗的新一代 8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。擁

84、有4路 PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換。工作電壓：5.5V ～ 3.8V（5V 單片機），工作頻率范圍：0～35MHz，用戶應(yīng)用程序空間10K字節(jié)，E2PROM功能。</p><p>　　STC89C54RD+單片機的引腳排列及基本外圍電路如圖3-10所示[10]。</p><p>　　圖3-10 STC89C54RD+單片機的引腳排列及基本外圍電路圖</p><p&

85、gt;　　運用STC89C54RD+單片機的輸入/輸出接口P1.4和P1.5定時采集溫度測量電路電壓信號和相對濕度測量電路輸出的頻率信號，并對濕度的頻率進行線性化處理和溫度補償，從而獲得溫度和相對濕度數(shù)據(jù)，分別將這些數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)存儲器中，然后再通過P1.0和P1.1口把芯片處理的數(shù)據(jù)送入顯示模塊電路進行顯示。單片機通過模擬輸入口P1.3連接鍵盤，用戶可以通過鍵盤輸入實現(xiàn)人機交換。STC89C54RD+單片機的P3.0、P3.1口與RS

86、-232串行接口相連實現(xiàn)與PC機的串行通信。</p><p>　　STC89C54RD+單片機片內(nèi)的時鐘產(chǎn)生方式采用的是內(nèi)部時鐘方式，即在XLAT1和XLAT2兩個引腳間外接石英晶體和電容構(gòu)成一個自激振蕩器，從而向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。震蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可在1.2～12MHz之間任選。通過改變電容C1、C2的值進行微調(diào)，通常取30pF左右。本設(shè)計中晶體的振蕩頻率取11.0592MH

87、z，電容的值取30pF。</p><p>　　51單片機采用高電平復(fù)位，即正常工作時復(fù)位引腳為低電平，按下復(fù)位鍵時，復(fù)位引腳為高電平。阻容復(fù)位的特點是成本低、連接方便。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。本設(shè)計中STC89C54RD+單片機的復(fù)位電路采用的是開關(guān)

88、復(fù)位電路，如圖2-1所示，開關(guān)未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同。隨著電容的充電，RST腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時使RST端有兩個機器周期以上的高電平，從而使STC89C54RD+內(nèi)部復(fù)位。SW1按下時是按鍵手動復(fù)位電路，RST端通過R1與VCC電源接通，提供足夠時間的復(fù)位電平，使單片機復(fù)位。</p&g

89、t;<p>　　3.2.2 顯示電路設(shè)計</p><p>　　顯示電路部分是由LCD1604芯片組成的實時溫濕度顯示的電路部分[13]。如圖3-11所示。LCD1604是一個四行每行16字的液晶顯示屏，D0-D7接P0口，RS、RW、E 接P3.5、P3.6、P3.7 起控制作用。LCD128×64 組成部分是用來顯示“溫度和濕度的控制與測量”的，其作用是讓人了解此實驗的目的，作用不明顯，

90、這里不做重點介紹。</p><p>　　圖3-11 實時溫濕度顯示電路</p><p>　　3.2.3按鍵控制電路</p><p>　　圖3-12 按鍵控制電路</p><p>　　3.2.4 溫濕度采集電路</p><p>　　室內(nèi)外溫濕度傳感器的SDA腳分別接單片機的P2.3和P2.7端口，用來采集室內(nèi)外溫濕度信

91、息，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送到單片機[1]。如圖3-13所示：</p><p>　　圖3-13 溫濕度采集電路</p><p>　　3.2.5 擋風(fēng)板電路 </p><p>　　步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它

92、就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。該四相反應(yīng)式步進電機工作原理示意圖如圖3-14所示。 </p><p

93、>　　圖3-14 四相步進電機步進示意圖及實物圖</p><p>　　開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相 繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生

94、錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。</p><p>　　單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序

95、與波形分別如圖3-15中的a、b、c所示：</p><p>　　a單四拍 b雙四拍 c八拍</p><p>　　圖3-15 步進電機工作時序波形圖</p><p>　　本設(shè)計通過控制步進電機的旋轉(zhuǎn)方向以及轉(zhuǎn)數(shù)來實現(xiàn)擋風(fēng)板的開啟和關(guān)閉功能。設(shè)計電路如圖3-16所示[3]：</p><p>　　圖3

96、-16 用步進電機模擬擋風(fēng)板電路連接圖</p><p>　　3.2.6 風(fēng)機和空調(diào)繼電器電路</p><p>　　繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。</p><p>　　

97、磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)

98、分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)原理圖如圖3-17所示：</p><p>　　圖3-17 小功率繼電器結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　其中1、2是線圈，3是動觸點，4是常閉觸點，5是常開觸點。</p>&l

99、t;p>　　電空調(diào)和風(fēng)機繼電器電路如圖3-18所示[9]：</p><p>　　圖3-18 空調(diào)和風(fēng)機繼電器電路</p><p><b>　　3.3 整體電路圖</b></p><p>　　基站節(jié)能裝置中測控模塊的整體電路設(shè)計如圖3-19所示：</p><p>　　圖3-19 基站節(jié)能裝置中測控模塊的整體電路設(shè)計&

100、lt;/p><p>　　第四章 軟件設(shè)計部分</p><p><b>　　4.1 軟件介紹</b></p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和

101、一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)

102、試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 </p><p>　　Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Win

103、dows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器

104、使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　優(yōu)點：1.Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。2.與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工

105、具，全Windows界面。Keil uvision4 編輯界面如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 Keil uvision4 編輯界面圖</p><p><b>　　4.2主程序流程圖</b></p><p>　　該設(shè)計的主程序流程框圖如圖4-2所示</p><p>　　4.3 節(jié)能控制程序流程框圖</

106、p><p>　　該設(shè)計的主程序流程框圖如圖4-3所示</p><p>　　4.4 溫濕度采集流程圖</p><p>　　DHT21/AM2301 傳感器讀單總線的流程圖示意圖如圖4-4所示。</p><p>　　4.5 LCD顯示框圖</p><p>　　LCD顯示流程圖如圖4-5所示：</p><p&

107、gt;<b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　在設(shè)計中，主要是以STC89C54RD+單片機為核心，對溫度和濕度的檢測與控制智能化進行了簡單的設(shè)計與闡述。對單片機系統(tǒng)的溫濕度檢測控制原理與結(jié)構(gòu)進行了論述。本次設(shè)計可以說是軟硬結(jié)合，又以硬件為主，軟件程序為輔。給出了檢測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的各部分電路以及相對應(yīng)的程序。采用模塊化、層次化設(shè)計。用新型的智能集成溫溫度傳感器DHT21/AM230

108、1主要實現(xiàn)對溫度、濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進行信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再運用單片機STC89C54RD+進行數(shù)據(jù)的分析和處理，為顯示和報警電路提供信號，實現(xiàn)對溫濕度的控制報警。報警系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定報警的上下限值實現(xiàn)報警功能，顯示部分采用字符型LCD1602液晶顯示所測溫濕度值。實驗證明該設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)了對環(huán)境溫濕度精確控制，達到了相應(yīng)的效果，系統(tǒng)電路簡單、集成度高、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、檢測精度高，具有一定的實用價值。</

109、p><p>　　單片機的應(yīng)用如今已經(jīng)在工業(yè)、電子等方方面面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機在設(shè)計電路逐漸成了趨勢，它與外圍的簡單電路再加上優(yōu)化程序就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計成為現(xiàn)實。隨著單片機的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計增加更多精彩。 </p><p>　　在設(shè)計過程中，由于時間和本人能力的限制，設(shè)計中存在一些需要改進和優(yōu)化的地方。測量精度有待進一步提高，軟件設(shè)計也

110、存在不合理之處。但從設(shè)計過程中，對于單片機有更進一步的認識，對用于單片機仿真的軟件操作能力也明顯提高，通過此設(shè)計，本人受益頗豐。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計是在我的導(dǎo)師xx老師的精心指導(dǎo)及全力支持下完成的。本系統(tǒng)的設(shè)計成功與xx老師的幫助是密不可分的，再加上自身的努力才能圓滿地完成預(yù)期的目標。xx老師對知識，事物有自己

111、獨到的理解，這深深的影響了我對學(xué)習(xí)的態(tài)度，將使我終生難忘。他一絲不茍的工作態(tài)度和認真負責(zé)的敬業(yè)精神同樣給了我巨大的收益和鼓舞。這些都將使我受益匪淺。xx老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。同時還要感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝！&