基于51单片机和上位机的湿度监测系统设计+源程序(3)
2.1.2 经济
经济原则要求在保证满足设计要求的情况下，应当尽量选择经济的元器件，在满足速度和性能要求的情况下应当尽量使用软件功能实现硬件功能，以降低成本。
2.1.3 易用性
易用性则是从操作人员的操作角度考虑，所设计的系统应当是操作友好的。应当减少操作人员对专业知识的要求，以便于系统的推广。操作接口应当尽量简化，以减少操作人员的要求。
2.1.4 可扩展性
所设计的系统应当具备一定的可扩展能力，以满足系统升级的要求，这体现在系统的软件和硬件的设计上，当然这需要满足经济原则的前提之下。
2.2 系统总体设计
系统总体设计如图2.1所示。系统主要由单片机和时钟电路、复位电路、湿度检测电路、显示电路和与上位机通讯等几个外围电路模块组成。系统的整个工作过程：湿度首先由湿度传感器监测到，得到的是一个电压量，此电压量作为ADC0809 A/D转换器的输入，经过A/D转化成相应的数字量。单片机通过I/O口采集此数字量，再经过一定的运算，将此数字量转化成相应得湿度值。最终将此湿度值显示在LED数码管上，并通过RS232串口将数据传送到上位机上。
2.1 系统总体方案设计图
2.3 元器件选择
2.3.1 控制芯片单片机
控制芯片是本系统的核心，选取需要满足之前的系统设计原则。而本系统所选取的单片机控制芯片使用Atmel公司的51系列单片机AT89C51，这款单片机性能能够满足使用要求且价格低廉，应用较为广泛。
2.3.2 湿度传感器
传感器是本系统的数据来源，在不同的车间对湿度有不同的要求，因此所使用的湿度传感器也不尽相同，但是大多数这样的湿度传感器除了性能和精度之类有些差别外，一般都是以电压量作为输出的，当然也有些湿度传感器直接以数字量输出。考虑存在通用性，湿度传感器的选取可以根据不同的要求进行选取，本系统使用的是HM1500湿度传感器，该传感器具有高精度、低功耗、响应块、抗化学性、稳定、漂移小等特点。能将湿度信号直接转为直流电压信号输出。
2.3.3 A/D转换器
在本系统中，考虑到湿度为缓变信号，湿度传感器的输出信号也为低电平的缓变信号，因此对于A/D转换的要求并不是很高，出于经济上的考虑，本系统选取较为廉价的ADC0809芯片。该芯片采用的是逐次逼近型A/D转换器，完全可以满足设计需求。其有8路输入信号，具备一定的扩展能力。
2.3.4 LED显示模块
LED显示模块所选用的是2个7SEG-BCD码显示的数码管。这种数码管能够直接显示BCD码，电路连接也较为简单、同时也方便编程、又符合经济要求，完全满足设计要求。
2.3.5 串口通信模块
单片机与PC进行串行通信是通过RS-232接口标准实现的，符合RS-232标准的典型芯片是MAX232[18]。单片机输出的TTL电平并不符合RS-232标准，因此需要电平的转换，此处选取的是较为常用的MAX232芯片。
2.3.6 其他元器件
其他一些元器件例如晶振、电阻、电容选取常用电容，具体将体现在具体硬件系统设计上。
3 硬件系统设计
本系统采用的模块化的设计方法，以单片机为核心，由传感器输入模块、复位模块、时钟模块、LED显示模块和串口通信模块5个模块组成。
3.1 AT89C51单片机简介
AT89C51是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机适用于许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。[19]