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1、便携式土壤温湿度测量仪的设计学生：XX，指导教师：XXX(安徽农业大学 信息与计算机学院 合肥 230036) 摘 要：在影响环境的众多因素中温湿度是至关重要的， 本文设计了一种基于STC89C51单片机的温湿度测量仪，通过终端传感器检测环境中的温度和湿度的变化，并对采集到的数据进行处理和传输。终端传感器采用精确度较高的TDR-5土壤温湿度传感器，该传感器适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域。本文给出了系统硬件电路的设计和软件程序的设计，实现了土壤温湿度的实时自动检测的功能。实践证明该温湿度测量仪具有测量精度高、通用性强等特点，具有一定的实用价值
2、。关键词：TDR-5土壤温湿度传感器，A/D转换器，STC89C51，LCD显示1 引言随着人们生活水平的提高，人们对食品的绿色健康更加关注，如何培育出优良品种的植株，一直是人们不断研究的课题。因而基于单片机的温湿度测量系统对解决这些问题有着非常重大的意义。以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度测量仪是一种24小时不间断监控并记录温度和湿度的仪器，被广泛的应用于农业研究、食品、医药、化工、气象、环保、电子、实验室等众多领域。目前，随着工业控制自动化进程的加快
3、，它的使用越来越普遍，并且在不断的延伸。在日常的生产生活中，经常需要检测环境中的温湿度，而运用到工农业生产领域则要求更为严格。随着科技的发展，环境监测在农业领域的应用越来越广泛，例如要确定某些幼苗的生长特性与温度、湿度有什么样的关系等。这些都需要利用温湿度的实时记录才能实现。继而温湿度测量仪被广泛应用于粮仓、种植园、温室大棚、自动控制等众多领域。可以对环境的温度和湿度进行检测和控制,以实现数据采集、温湿度调节以及超限报警等各项功能，为此设计了一种基于STC89C51单片机的温湿度测量仪。2 系统的设计要求与设计思路2.1 本系统所要实现的功能1.能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。2.对采
4、集到的温湿度值进行存储，便于准确的判断标准值与当前值之间的差异，并采取后续措施。2.2 本系统的设计思路在单片机构成的测控系统中，测量或控制的参数有时是一些连续变化的非电量模拟信号，如温度、湿度、压力等。这类信号必须通过传感器转换成为电信号后，再由A/D转换器转换成为数字量信号送入单片机进行处理，最后通过LCD完成温湿度值的显示。本系统设计的一种基于STC89C51单片机的便携式温湿度测量仪，温度的测量范围为-3070，湿度测量范围为0100%。模拟温湿度传感器TDR-5首先将温湿度信号转换成电压信号后，经过12V转5V的电路对该电信号进行处理，再送入ADC0804进行A/D转化，单片机对送入
5、的数字量信号进行处理后，通过LCD显示测量的温湿度值。2.3 系统设计的原则要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊判断功能等。在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，要尽可能减少人机交换接口，多采用操作内置或简化的方法。单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被
6、广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，再设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。3 系统的硬件设计与实现3.1 系统框图系统主要由单片机模块、温湿度检测模块、显示模块、A/D转换模块和电源模块组成，其整体框图如图1所示。 图3-1 系统框图3.2系统主要硬件部分设计3.2.1 STC89C51单片机STC89C51 RC/RD+系列单片机是STC推出的新一代高速低功耗超强抗干扰的单片机1，指令代码完全兼容传统8051单片机，它是一个40引脚的集成电路芯片，采用DIP（双列直插）形式封装。51系列单片机：集成
7、 8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。1. 主电源引脚Vcc（40脚）：接5V电源正端.Vss（20脚）：接-5V电源地端.2. 外接晶体或外部振荡器引脚XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，此引脚要接地。XTAL2（18脚）：接外部晶振的另一个引脚。在片内接至反相放大器的输出端和内部时钟电路的输入端。当采用外部振荡器时，此脚应接外部振荡器的输出端。图3-2 STC89C51外形示意图3.
8、 控制信号线RST/VPD（9脚）：复位信号输入端，复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端VPP（31脚）：访问外部存储器允许/编程电压输入。EA为高电平时，访问内部存储器；低电平时，访问外部存储器。对片内EPROM编程时，此脚接21V编程电压。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外
9、部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如果禁止ALE的输出可在SFR8EH上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才其作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EAVPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此期间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也
10、用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。4. 多功能I/O口引脚STC89C52单片机设有4个双向I/O口（P0、P1、P2、P3），每一组I/O口线都可以独立地用作输入或输出口。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。表3-1 P3口第二功能各引脚功能定义管脚功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0计时器0外部输入P3.5T1计时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通 由图3-4
11、可知，单片机集成了中央处理器（CPU）、存储器系统（RAM和ROM）、定时/计数器、并行接口、串行接口、中断系统及一些特殊功能寄存器（SFR）2。他们通过内部总线紧密地联系在一起。它的总体结构仍是通用CPU加上外围芯片的总线结构。只是在功能部件的控制上与一般微机的通用寄存器加接口寄存器控制不同，CPU与外设的控制不再分开，采用了特殊功能寄存器集中控制，使用更方便。内部还集成了时钟电路，只需要外接石英晶体就可形成时钟。图3-3 单片机结构示意图CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器。RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据。RO
12、M：用以存放程序、一些原始数据和表格。I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出。T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式。3.2.2 主控电路一个单片机嵌入式系统的核心，其实就是一个单片机的最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最小的元件组成的单片机可以工作的系统。由图2-4可知最小系统应由时钟电路和复位电路构成。如图3-5所示，STC89C51单片机芯片内部集成了振荡电路，它是利用一个高增益反相放大器构成的振荡电路，引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中，片
13、内的放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。这个振荡器为单片机提供时序脉冲。而采用12MHZ的晶振，主要是为了方便定时操作3。图3-4 单片机最小系统电路单片机的复位是指使单片机进入初始化工作状态。当单片机的复位引脚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RESET持续为高电平，单片机将处于循环复位的状态。但是单片机本身不能自动复位，必须配合相应的外部电路才能实现复位操作。复位操作通常有两种基本形式：上电复位和开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。开关复位则是在单片机已运行时，按下复位键后松开，也能使RESET保持一段时间的高电平，
14、从而实现开关复位的操作。3.2.3 串行口通信电平转换电路MCS-51单片机有一个可编程的串行接口，它是一个全双工的通信端口，可以同时接收和发送数据。串行通信接口的优点在于使用较少的传输线即可完成数据的传输。MCS-51的通信端口有一个接收缓冲式的串行接口，在特殊功能寄存器中有一个串行数据缓冲器寄存器，专门供存放发送和接收的数据。RS-232C是EIA（美国电子工业协会）1969年修订RS-232C标准4。RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准。RS-232C采取不平衡传输方式，即单端通信。RS-232C标准规定其高电平为+3 +15V，低电平为-
15、3V-15V，噪声容限为2V。另外，该串口标准数据线传送采用负逻辑，即低电平表示1、高电平表示0；其他控制线采用正逻辑。因此，当单片机进行RS-232C通信时就需要通过电平转换电路，将RS-232C总线中的数据信号转换为TTL电平后才能接收，否则就会将TTL电路烧毁。另外，RS-232C的最大通信距离为15m,最高传输速率为20kbit/s，只能进行一对一的通信。1、机械特性RS-232C接口规定使用25针连接器，市场上常见的有25针串口和9针串口两种接口形式，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。图3-5 RS-232C接口2、 功能特性表3-2 RS-232C标准接口主要引脚定义
16、插针序号信号名称功能信号方向1PGND保护接地2TXD发送数据（串行输出）DTEDCE3RXD接收数据（串行输入）DTEDCE4RTS请求发送DTEDCE5CTS允许发送DTEDCE6DSRDCE就绪（数据建立就绪）DTEDCE7SGND信号接地8DCD载波检测DTEDCE20DTRDTE就绪（数据终端准备就绪）DTEDCE22RI振铃指示DTEDCE数字电路中只有两种电平：高和低。单片机为TTL电平：高电平 +5V，低电平 0V。计算机的串口为RS232电平：高电平 +12V，低电平-12V。所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片MAX232。MAX232是专用于串口电平转换的集成电
17、路，它不仅可以转换PC与单片机之间不同的电平，还可以降低232通信的误码率，提高通信性能。MAX232系列芯片由电压倍增器、电压反相器、RS-232发送器和RS-232接收器等四部分组成，电压倍增器利用电荷充电泵原理通过外接电容升压至+10V。电压反相器又通过外接电容将+10V电压转换为-10V电压存储到电容上。这样，通过单5V供电就可以满足所需要的转换电平。MAX232性能特点如下：1. 单+5V电源供电；2. 两个驱动器和两个接收器；3. 低电源电流：典型值为8mA;4. 工作温度在070。图3-6 MAX232电平转换电路3.2.4 电源电路USB称为通用串行总线。它是连接外部设备的一个
18、串口总线标准。USB最大的特点是支持热拔插和即插即用。USB为+5V供电，而本系统采用的模拟温湿度传感器需要+12V供电，因此需要接一个12V转5V的电路。图3-7 USB供电电路USB为+5V供电，而本系统采用的模拟温湿度传感器需要+12V供电，因此需要接一个12V转5V的电路。12V转5V电路采用的芯片是三端稳压集成电路L7805CV。三端是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是普通的三极管，TO- 220 的标准封装。用三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。在
19、实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。图3-8 12V转5V电路3.2.5 LCD显示电路液晶显示器简称LCD显示器，它是利用液晶经过处理后能改变光线的传输方向的特性来显示信息的。要使用点阵型LCD显示器，必须有相应的LCD控制器、驱动器来对LCD显示器进行扫描、驱动，以及一定空间的ROM和RAM来存储写入的命令和显示字符的点阵。现在往往将LCD控制器、驱动器、RAM、ROM和LCD显示器连接在一起，称为液晶显示模块。液晶显示模块是一种常见的人机界面，在单片机系统中的应用极其广泛。液晶显示模块既可以显示字符
20、，又可以显示简单的图形。本系统采用的是1602的LCD接口。1602是一种点阵字符型液晶显示模块，可以显示两行共32个字符。根据LCD型号的不同，所需要的背光电阻大小会不同，可自行调节。本系统采用的LCD为RT-1602C，其主要引脚的功能如下：RS：数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。RW：读/写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时，可以写入指令或者显示地址；当RS为低电平、RW为高电平时，可以读忙信号；当RS为高电平、RW为低电平时，可以写入数据。E：使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。图3-9 LCD
21、显示电路LCD显示部分程序：void write_command(uchar com)/lcd写命令 lcdrs=0; lcdwr=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;void write_data(uchar date)/lcd写数据 lcdrs=1; lcdwr=0; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;void init_lcd()/lcd初始化lcden=0;write_command(0x38);/设置16x2显示write_command(0x0e);/设置光标wri
22、te_command(0x06);/写字符指针加1,光标加1write_command(0x01);/清屏3.2.6 A/D转换电路模拟/数字转换就是我们通常所说的A/D转换，它将输入的模拟信号(如电压)转换成控制芯片(如单片机，ARM)所能识别的二进制形式，然后经过运算，既可以还原出输入模拟信号的值。A/D转换是一种非常重要的技术手段，是单片机等控制芯片与外界信号的接口部分，下图给出了一种常用的嵌入式设计模式。图3-10 一种常用的基于A/D芯片的嵌入式设计模式本系统设计了在没接入传感器之前的A/D转换的测试程序。首先通过调节滑动变阻器改变输入到ADC0804芯片的电压值（ADC0804芯片
23、的参考电压调节成0V5V,而滑动变阻器产生的电压范围也为0V5V，因此没有必要设计额外的模拟电路），然后通过单片机进行运算处理得到这个输入电压值，最后再通过LCD将这个电压值显示出来。图3-11 A/D转换的测试模式本系统采用的A/D芯片为ADC0804，它是CMOS 8位单通道逐次渐近型的模/数转换器。图3-12 ADC0804规格及引脚分配图其主要引脚的功能如下：CS：芯片片选信号，低电平有效，即CS=0该芯片才能正常工作，在外接多个ADC0804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。WR：启动ADC080
24、4进行ADC采样，该信号低电平有效，即WR信号由高电平变成低电平时，触发一次ADC转换。RD：低电平有效，即RD=0时，可以通过数据端口DB0DB7读出本次的采样结果。图3-13 A/D转换电路A/D转换部分程序void delay(uint z) /定义延时函数 uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void init_ad() /AD初始化csad=0;void start_ad() /AD启动wrad=1;wrad=0;wrad=1;void main()while(1) start_ad(); /启动一次ADC0804采样 delay(1
25、0); /延时10ms，等待采样结束 AdcRead(); /完成一次采样后，从ADC0804的DB引脚读取采样值 Display(); /将采样结果在LCD上显示出来3.2.7 传感器模块现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。在传感器的选择上，首先要根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。需要根据被测量对象的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感
26、器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量，在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。TDR-5土壤温湿度传感器是将土壤水分和土壤温度传感器集中于一体，方便土壤墒情，土壤温度的测量研究，具有携带方便，密封，高精度等优点，是土壤墒情，土壤温度测量的理想选择。TDR-5土壤温湿度传感器可连接各种载有差分输入的数据采集器，数据采集卡，远程数据采集模块等设备。图3-14 TDR-5传感器的接线图图3-15 接线说明 TDR-5土壤水分部分是基于频域反射原理，利用高频电子技术制造的高精度、高灵敏度的测量土壤水分的传感器。通过测量土
27、壤的介电常数，能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。 测量时，传感器产生的高频电磁波沿传输线进行传播，在末端经过周围有土壤介质的反射并在传输线上形成驻波，驻波的电压随着探针和周围土壤介质阻抗的变化而变化，通过测量传输线两端的电压差即可测出土壤的介电常数，从而测出土壤的含水量，可测量土壤水分的体积百分比，是目前国际上最流行的土壤水分测量方法。图3-16 土壤容积含水量转换图TDR-5土壤温度部分是由德国Heraeus公司进口A级ST-1-PT1000精密铂电阻和高精度变送器两部分组成。变送器部分由电源模块、温度传感模块、变送模块、温度补偿模块及数据处理模块等组成，彻底解决铂电阻因自身特点导入的
28、测量误差，变送器内有零漂电路和温度补偿电路，对使用环境有较高的适用性。 土壤温度变送器应用广泛，可测量多种粉末状多孔介质，液体的温度，精度高，不锈钢探针稳定性好，耐腐蚀，并且可做成多种外形，是测量温度的理想选择。土壤温度转换公式：T 61.5V55.87 T：土壤温度；V：采集器采集到的电压值图3-17 土壤温度转换图TDR-5土壤温湿度传感器的优点：1、本传感器体积小巧化设计，测量精度高，响应速度快，互换性好。2、密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蚀。3、实时温湿度监测功能，可测量不同深度土壤的温温度。4、土质影响较小，应用地区广泛。5、测量精度高，性能可靠，确保正常工作，响应速度快，
29、数据传输效率高。4 系统的软件设计与实现便携式温湿度测量仪的程序主要包括转换数据读取程序、将读取的数字量转换成温湿度值程序、显示温度值程序等。4.1 系统软件设计流程图图4-1 系统软件设计主程序图4-2 ADC0804完成单次采样的软件控制流程图4.2 单片机C51语言编程C51是在通用C语言的基础上开发出的专门用于51系列单片机编程的C语言。由于C51语言相对单片机汇编语言具有可读性强, 可移植性强, 易学易用, 便于修改维护等优点,因此本设计采用C51 进行软件编程。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。重要的是Keil C51生成的目标
30、代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。Keil C51完全支持C的标准指令和很多用来优化8051指令结构的C语言扩展指令5。此外，Keil C51不但具有ANSIC的所有标准数据类型，为了更加有效地利用8051的结构特点，又加入了一些特殊的数据类型。5 设计的调试与分析5.1 硬件电路的调试此部分的任务是在系统连接好后,调试各个组件能否正常工作,能否实现软件设计的预期目标。其步骤如下：1、按照系统设计，将系统需要的各个组件连接好。2、根据芯片说明书，了解各个组件的工作原理，开始着手调试各功能模块。3、把各个功能模块编写成单独的源文件进行调试，调试成功以后，再将各部分联合在一起
31、。4、调试了各模块之后，接下来的工作就是将各源程序段连接起来，进行综合调试了，综合调试需要我们特别注意细节部分，这样才能尽可能的减少错误的产生。图5-1 电路板各模块整体图图5-2 A/D转换功能调试图5.2 设计过程中遇到的问题1、A/D转换模块是一个比较重要的模块，在调试的阶段遇到的问题较多，由于它是程序运行的瓶颈，如果这一部分通不过的话，那么程序就无法执行下去，本系统采用的是延时的方法。2、LCD显示模块，根据LCD型号的不同，所需要的背光电阻大小会不同，可自行调节。若电阻选择过大，则背光灯不能点亮。3、电源电路12V转5V中电容的选取不仅要考虑电容的大小，也要考虑所选电容电压的大小，电
32、压小于12V会导致L7805CV芯片过烫，甚么使电容爆炸。4、电路板焊接时一定要仔细，以免造成虚焊。整体布局和布线要事先规划好，使得各模块能正常工作，不受干扰。6 结束语6.1 本文工作总结从论文选题、搜集资料到论文定题，从硬件设计、论文初稿到反复修改，期间经历了紧张、忧虑和收获的喜悦。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。虽然这个设计做的比较简单，很多东西都考虑的不是周到，例如，在选择AD芯片的时候选择了单通道的ADC0804，因此不能同时转化温度和湿度值。电源部分也没有采用电池供电，而是使用了可调电源，因此也没有达到便携的目的。但是我用了很多精力来
33、完成这篇论文，鉴于个人水平和时间的关系所以并没有把自己当初设想的所有情况都考虑进去，在做毕业设计的两个月里我学到了很多东西，从最初连单片机的最小系统都不了解到现在能够独立完成这个设计，我也付出了很多努力。同时也让我认识到自己学的知识太少，学无止境，所以要更加努力才行。6.2 后期展望在答辩过后我将继续完善这个设计，因为从一开始做的时候便是考虑到实用性，希望这个便携式温湿度测量仪能够运用到实际的测量和学习中，我将从以下几个方面来改进和完善。1、A/D转换芯片将改为8通道8位逐次逼近型A/D转换器ADC0809。ADC0809由一下两部分组成：其一为8通道多路模拟开关、地址锁存和译码电路；另一为逐
34、步逼近A/D转换器，它包括比较器、三态输出缓冲器、控制逻辑、逐步逼近寄存器、树状开关和256R电阻网。ADC0809的8路输入信号经过一个8路模拟开关选择后送到A/D转换器的输入比较器，8路信号的选择是通过地址锁存与译码器来实现的，也就是说8路输入信号分时共用一个A/D转换器。内部的A/D转换器是一个逐次逼近型的A/D转换器，转换器的基准电压是由外部供给的；它的数据输出带有三态输出锁存器，转换结束时，可由CPU打开三态门，读出8位的转换结果。内部的三态缓冲器由OE控制，当设置OE为低电平时，三态缓冲器处于阻断状态，内部数据对外部的数据总线没有影响。2、电源供电部分采用充电电池供电，使得整个设备
35、轻便易携带。3、增加存储器的部分，用于存储采集到的温湿度信息。数据存储区扩展模块的设计，主要是实现RAM扩展，C51单片机总共支持64KB的片外数据存储区。数据存储区扩展程序主要完成RAM数据复制。在MCS-51单片机应用系统中，RAM扩展对于数据存储量需求较大的应用系统是不可缺少的，数据存储器的容量随应用系统的要求可随意设置。选择6264静态随机存储器芯片来实现这个模块。4、增加其他传感器的接口部分，通过查找资料了解到市面上大多数传感器采用12V供电、5V供电、3.3V供电，本温湿度测量仪现有的功能可以接收12V供电的传感器、5V供电的传感器传输的数据。因此需要设计5V转3.3V的电路来为其
36、他的传感器供电，可以采用电阻分压的方法来实现。5、完成PCB板的设计，PCB的设计流程可分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出等步骤。在PCB图的设计过程中要考虑到元器件的布局、电子电路性能、生产装配技术等。6、对此次学习和应用单片机进行一个总结，在学校学习的单片机知识偏重于理论而不是应用，通过做毕业设计的这个机会，我把理论联系到了实际。通过学习一个完整的单片机设计过程所需要的知识，可使我以独立设计和完成一个简单的单片机控制系统，体验了从原理图的设计、电路板的制作和单片机系统的调试的整个过程。参考文献1 刘坤. 51单片机典型应用开发范例大全M. 北京：中国铁道出版社,20
37、11:94-96.2 汤竞南，沈国琴. 51单片机C语言开发与实例M. 北京：人民邮电出版社，2008:8-20.3 边春元，李文涛，江杰等. C51单片机典型模块设计与应用M. 北京：机械工业出版社，2008:17-19.4 Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal. 2008:96-128.5 V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer
38、 and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ ,2002:65-78.英文摘要The Design of A Portable Soil Temperature and Humidity Measuring InstrumentFan Qiong(School of Information & Computer, Anhui Agricultural University, Hefei 230036)Abstract:Among the many environmental factors, temperature and h
39、umidity factors are most important. A temperature and humidity measuring instrument based on STC89C51 microcontroller is designed in the paper. Through the change of the terminal sensors to detect the temperature and humidity, process and transmit of the data. TDR-5 soil temperature and humidity sen
40、sor with high accuracy is used as the terminal instrument , The sensor is suitable for agricultural water-saving irrigation, greenhouse vegetables, flowers, grass pastures, soil test, plant cultivation, scientific experiments and other fields. This paper gives the design of software and hardware which realizes the real-time automatic detection of temperature and humidity . The practice has proved that the temperature and humidity measuring instrument has high measuring accuracy, generality, and a certain practical value.Key words：TDR-5 sensor, A/D converter, STC89C51 , LCD display
