内容发布更新时间 : 2024/12/23 10:05:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
（2） 实现温度的实时提醒。
（3） 现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。
（4） 软件设计既要具有完成数据采集、处理的功能，其软件编程应具有功能
强大、界面友好、便于操作和执行速度快。
设计要求
（1） 测量范围： 湿度20-90%RH， 温度-20-80℃。 （2） 测量精度： 湿度±2%RH， 温度±0.5℃。 （3） 分 辨 率： 湿度0.1%RH， 温度0.1℃。
2.2 设计原则
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。设计原则有以下几个： （1） 可靠性高
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；进行软硬件滤波等。 （2） 操作维护方便
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，尽量减少对操作人员专业知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。 （3） 性价比高
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广泛应用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，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用软件功能取代硬件功能等。
2.3 方案的论证与选择
2.3.1 单片机的选择
方案一：STC89C52单片机
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 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内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。 优点：价格便宜。 缺点：运算速度较慢。
方案二：STC12C5A60S2单片机
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2是8051系列单片机，与普通51单片机相比有以下特点：
1、同样晶振的情况下，速度是普通51的8~12倍 2、有8路10位AD
3、多了两个定时器，带PWM功能 4、有SPI接口 5、有EEPROM 6、有1K内部扩展RAM 7、有WATCH_DOG
8、多一个串口
9、IO口可以定义，有四种状态 10、中断优先级有四种状态可定义 优点：运算速度快。 缺点：价格稍高。
综合本设计需要满足的技术指标以及硬件设计的性价比我们选择方案二。
2.3.2显示器的选择
方案一：数码管
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 （1）静态显示驱动
静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 （2）动态显示驱动
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的。
优点：数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。
缺点：对于温湿度的显示不太方便，而且连线复杂。 方案二：LCD 1602
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，有电就有显示，这样即可以显示出图形。1602具有轻薄短小、低压微功耗、体积小、无辐射、平面直角显示及影像稳定不闪烁等优点，且可视面积大、效果好、分辨率高、抗干扰能力强，适合用于显示字母、数字、符号等信息，而且不需要扩展过多外围电路，可由单片机直接进行控制输出显示。
优点：可视面积大、效果好、分辨率高、抗干扰能力强，适合用于显示字母、数字、符号等信息。
缺点：显示内容较少。 方案三：OLED 12864
OLED在工艺上只需用两层薄膜和玻璃或塑料基板，比LCD的工艺更加简单。OLED显示效果比LCD显示屏更明亮、更细腻，理论上也更省电。由于OLED材料具有自发光特性，无需背光模块及彩色滤光片，也不需要一般LCD面板的灌液晶工艺，所以制作上比采用液晶体发光的LCD少三道工序，量产后成本将明显降低。OLED具备有构造简单、自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广等优点。12864由128*64个点构成，相对于1602来说像素点更多，显示内容更丰富，可以显示汉字。
优点：显示内容丰富、自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广。 缺点：价格高、不带字库、驱动较为麻烦。
综合以上方案的优缺点，本设计选择方案三作为显示方案。
2.3.3 USB转串口芯片的选择
方案一：PL2303
PL2303内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART， 只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换，能够方便嵌入到各种设备；该器件作为USB/RS232 双向转换器，一方面从主机接收USB 数据并将其转换为RS232 信息流格式发送给外设；另一方面从RS232 外设接收数据转换为USB 数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。PL2303 的高兼容驱动可在大多操作系统上模拟成传统COM 端口,
并允许基于COM 端口应用可方便地转换成USB接口应用，通讯波特率高达6 Mb/s。在工作模式和休眠模式时都具有功耗低，是嵌入式系统手持设备的理想选择。该器件具有以下特征：完全兼容USB1.1协议；可调节的3～5 V 输出电压，满足3V、3.3V和5V不同应用需求；支持完整的RS232接口，可编程设置的波特率：75b/s～6 Mb/s，并为外部串行接口提供电源；512字节可调的双向数据缓存；支持默认的ROM和外部EEPROM存储设备配置信息,具有I2C总线接口,支持从外部MODEM 信号远程唤醒。 优点：成本低。
缺点：不稳定，丢包严重。 方案二：CP2102
CP2102其集成度高，内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线（UART），支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的USB器件。CP2102与其他USB-UART转接电路的工作原理类似，通过驱动程序将PC的USB口虚拟成COM口以达到扩展的目的。 优点：使用简单。 缺点：不太稳定。 方案三：CH340
CH340 是一个USB 总线的转接芯片，实现USB 转串口、USB 转IrDA 红外或者USB 转打印口。 在串口方式下，CH340 提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB 总线。 在红外方式下，CH340 外加红外收发器即可构成USB 红外线适配器，实现SIR 红外线通讯。 优点：使用简单，较为稳定。 缺点：兼容性差。 方式四：FT232RL
FT232RL芯片具有宽温、高速、稳定传输等特点，可从USB上取电，无需外加电源、兼容USB1.0/1.1/2.0、RS-422、RS-485标准，能够将USB信号及协议帧转换为平衡差分的RS-422或RS-485信号和UART协议帧，可实现星形USB网络到RS-422/RS-485网络的桥接，相当于一个网桥设备。可提供每线浪涌保护和600W防雷保护。采用TVS和热敏电阻双重防雷防浪涌技术能有效抗雷击以及各种原因在线