基于51的湿度检测器(利用YL69) - 图文

5系统调试

5.1 硬件调试

在安装前要做好检查工作，确保元器件质量功能可靠，尤其要注意晶体管的型号，电容器的耐压和极性，按照原理图组装电路,使元件安装的位置、极性正确、布局合理；整机清洁无污物，导线不杂乱。由于电路的要求，所以我们按照单元电路逐级安装，逐级调试然后联合调试的方法。在安装调试过程中用到的仪器主要有示波器，万用表。 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。

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。 下图为主控硬件调试完成后无误的硬件图片。

图5.1.1 硬件调试结果图

5.2 软件调试

在Keil软件中完成设计程序的编写以后，按照要求进行编译、连接、调试、仿真等，然后分别由C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。再由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器使用进行源代码级调试，可由仿真器使用直接对程序进行调试，也可以直接写入单片机程序存贮器中验证。

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6系统功能及结论

6.1 系统功能实现情况

本次课题设计了一种基于单片机技术的土壤湿度监测仪。该设计是通过以STC89C52单片机为工作处理器中心，以土壤湿度传感器为核心，实现本次设计目标。

土壤湿度传感器用于土壤的湿度检测，可以宽范围控制土壤的湿度。通过模块中蓝色的电位器调节土壤湿度相应阀值，随着电阻值的变化，电路的输出也跟着变化，调节电阻值的大小，可得到想要的湿度控制范围，满足电路的需求顺时针调节，控制的湿度范围会越大，逆时针时控制的湿度范围越小。

数字量输出D0因为直接与单片机相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度，湿度低于设定值时，DO输出高电平，此时单片机控制LCD1602分两行显示“Humidity: Normal”；高于设定值时，DO输出低电平，此时单片机控制LCD1602分两行显示“Humidity: Deviant”，并且蜂鸣器鸣叫报警。

6.2设计中遇到的问题及解决

在本次土壤湿度检测系统的设计制作过程中，都十分注意每个工作步骤的检查，确保制作成功。比如在合理布线、检查装配无误的情况下，如果还出现电路无输出的情况，那么可以肯定是原理图错误，这是要回到原理图进行检查，总体检查顺序我们采用的顺序是原理图、原件选用情况、焊接工艺等。在这个过程中所遇到的问题或可能遇到的问题及解决方法做一下总结。

1、单片机最小系统的时钟模块中，如采用内部时钟模块，在单片机的输入引脚XTAL1，输出引脚XTAL2，这两个引脚跨界石英晶体和微调电容时，石英晶体和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定、可靠的工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性较好的电容。

2、LCD显示模块，为防止直接加5V电压烧坏背光灯，在15脚串接一个10欧姆电阻用于限流。液晶对比度调节端，通过一个10k欧姆电位器接地来调节液晶显示对比度。首次使用时，在液晶上电状态下，调节至液晶上面一行显示出黑色小格为止。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、蜂鸣器的正极性的一端联接到5V电源上面，另一端接到三极管的集电极，三极管的基极由单片机的一个管脚通过一个与门来控制，当管脚为低时，与非门输出高电平，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当管脚为高时，与非门输出低电

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平，三极管截至，蜂鸣器不发出声音。我们设计中时用单片机输出高电平驱动三极管导通时，NPN型三极管没有导通，后来才发现单片机引脚输出电流太小，驱动不了。将三极管换成PNP型，低电平驱动蜂鸣器发声。

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。

5、应尽量做到降低成本和避免复杂的电路，应此选用一些常用的电子器件，使系统具有实用性，小型化等特点。

6.3后期展望

在本次设计过程中，从一开始的只考虑功能的实现性，希望这个湿度测量仪能够运用到实际的测量和学习中，到中间思维的拓展和延伸，在这次课程设计后，我们将从以下几个方面来改进和完善。

1、电源供电部分采用充电电池供电，使得整个设备轻便易携带。

2、加入A/D转换模块，将接收到的所测土壤环境的湿度信号，在数模转换模块的处理后，通过1602液晶显示器显示出土壤实际湿度数据，实时监控环境的湿度数据。让该该湿度测量仪具有测量精度高、通用性强特点。

3、增加存储器的部分，用于存储采集到的湿度信息。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。

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，本湿度测量仪现有的功能可以接收5V供电的传感器传输的数据。因此需要设计5V转3.3V、12V的电路来为其他的传感器供电，可以采用电阻分压的方法来实现。

5、完成PCB板的设计，本次设计虽然画了PCB板，但由于在焊接等方面出现问题，导致第一次焊接时出现问题，最后才采用万用板焊接实物。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。

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7总结与体会

对此次课程设计进行一个总结，因为我这次设计采用的是单片机为主的湿度检测，所以要求硬件和软件相结合，两者必须完整配合，协调一致。在学校学习的单片机知识偏重于理论而不是应用，通过做课程设计的这个机会，我把理论联系到了实际。通过一次的温习了以前学习的专业基础知识，可以使我们可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，给即将走向工作岗位的我又上了一堂精彩的课。

通过这次课程设计，系统的掌握了单片机、液晶显示、土壤湿度传感器、电容等元器件的工作原理及其应用；熟练的使用万用表、示波器等相关实验仪器和设备，能使用相关软件设计电路图并进行仿真；使我对模拟电子、数字电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解；对像Protues、Keil、Altium Designer等工程软件有了深入的了解，能独立完成电路图的绘制。在设计电路的过程中，充分了解了各元器件的功能作用，把课本知识变得生动有趣，当实验现象出现的那一刻，心中非常的激动，因为是我们独立完成的课程设计，所以很有成就感，同时这个设计也激发了我们对学习电子方面知识的积极性。

在编程过程中遇到很多麻烦，比如就是仿真与实际电路存在一定的差异，所以要根据实际的测量值来调试程序。但是都在我们积极地查阅资料与商讨中得到解决。在设计中除了学会许多专业知识外，在遇到困难时，积极的去请教我的指导老师，我通过看现有的教材、视屏，去图书馆查阅资料，去网上搜索相关信息这些方式，不仅完成了我的课程设计，而且大大增强了我的自学能力和求知心理，更重要的是我拓展了思路，开阔了视野，活跃了思想。学会了理论联系实际。

在这个阶段，我们在学习上和思想上都受益匪浅，这除了自身的努力外，与老师的支持和他的循循善诱是分不开的，其实在做这个设计的过程中我们也遇到了一些困难，有时候感到头疼，但是我没有灰心丧气，加上老师的细致指导，我们都一一克服，这些都是从这次设计中的收获，所以我们要感谢指导老师郑老师，他的严谨细致，一丝不苟的作风是我学习、工作中的榜样，他的不拘一格的思想也给予我无尽的启迪。

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