基于AVR单片机的防潮箱控制面板设计
摘 要
温湿度的采集检测和控制调节是很多行业的重要工作之一，现在很多产品的存储都要除湿干燥，所以电子防潮箱的应用越来越广泛。本次设计主要以AVR单片机为核心来设计一款电子防潮箱的控制面板，该方案的主要模块包括：温湿度检测模块、ATmega8L单片机控制模块、LED显示窗口模块，系统参数的设定和控制模块。该系统设计简单合理、体积小、功能齐全、精度高，成本低。
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关键字:ATmega8L单片机温湿度显示
目录
1绪论 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究目的与意义 1
2系统总体分析与设计 3
2.1方案论证 3
2.2方案选择 4
3硬件系统设计 5
3.1单片机选择与介绍 5
3.1.1主要性能 5
3.1.2端口介绍 6
3.2温度采集设计 7
3.3湿度采集设计 7
3.4按键控制设计 10
3.5显示控制设计 10
3.5.1 LED数码管 10
3.5.2 MC74HC164AN芯片 12
3.6元件清单 13
3.7网络标号 14
4软件设计 15
4.1主程序模块 15
4.2温湿度转换模块 16
4.3按键设定模块 19
4.4显示模块 21
4.5断电保护模块 22
4.6函数功能表 24
5.调试 25
5.1开发工具介绍 25
5.2硬件调试 25
5.2.1程序下载 26
5.2.2调试过程中的问题与解决方法 26
5.3调试结果 27
结束语 28
参考文献 29
1绪论
1.1课题背景
由日常生活经验，人们认识到霉变的根本原因是潮湿，保持物品储存保管环境的干燥、通风、降温十分重要。因为霉菌在潮湿的环境下会滋长,湿热条件更强化其霉菌生长。物质霉变的范围很广,不仅仅是食品、木材、纺织品等有机物,就是无机物,如镜头、胶片、照相机、摄像机、电器元件、硅晶片、量具、传感器等等,也能在表面滋生霉菌,影响品质；许多科研工作的试验样品在研究观察期内由于潮湿和霉变而变质，达不到实验目的，造成实验结果错误进而耽误后续实验的继续，所以，防潮箱不仅是理工实验室储存样品的必备设备,而且是研究开发的一种手段,现已在表面物理和材料研究方面广泛采用[1]。
随着高密度集成电路的发展，高集成度（IC）被广泛应用，随之而来的是对它们存储的要求越来越高，在存放电子产品的过程中发生失效的一个主要原因是潮湿引起的侵蚀，潮湿对器件设备的损害，已成为一个非常严重的事情，而且由于湿度敏感元件的增加利用，这个问题就更加严重。在国内外，多使用防潮处理组件，提高元器件的防护机能。然而，如果都是用湿热型元器件的话，成本较高，所以除了有特别要求，大多都使用普通器件，这就要求对器件存储箱进行防潮，要减小箱子里的相对湿度，可以通过对电阻丝采用加热干燥等方法来实现[2]。电子设备的稳定性、可靠性目都受到潮湿的影响。电子产品受到潮湿攻击会造成线路内部短路或短接故障，对电子产品造成损害，影响使用，因为潮湿可能会削弱电子器件之间的绝缘性能。电子工业产品的出产和成品保存环境的湿度应当低于40%，乃至一些种类的电子器件要求的湿度还要更低，因此，严格控制湿度是必不可少的，电子防潮箱就能够控制电子器件的保存湿度，是最佳的选择。
由于作原理的不同,防潮箱大致可分为以下几种类型：吸潮加热除湿型、电热防潮柜型、半导体冷冻除湿型。
1.2课题研究目的与意义
电予技术随着社会经济的发展和科学技术的不断进步，发展日益完善，温湿度控制系统的研究也慢慢成熟，温湿度的采集检测和控制调节是很多行业的重要工作之一，如果能被正确的测量，将会对生产和研究有着紧要的意义[3]。在生产中，产品的品质与温湿度的高低有着密切的关系，若如采用不能正确的控制温湿度，造成的经济损失将不可估量。以前大多采用人工测量，对不符合规定条件的生产车间或储存箱进行通风干燥和降温去湿，但这种传统的检测投入过大而且测量的结果误差大，对研究工作造成阻碍，改善和提高检测技术就至关重要，将复杂的模拟量检测向数字智能化检测发展，这样的检测系统它不仅节省了人力，简化了操作还直观便捷的实行实时监控和调节。
现在，人们做事讲究效率，对检测工具的要求越来越高，数字单片机的开发利用对人们的生活、学习、科研有着前所未有的优势，它组成了更好更方便的设备，一切以数字智能化为首要宗旨。
因为单片机其本身特征，在工业生产中被普遍运用，不仅可以用在控制系统中，也可以用在数据采集方面中。单片机有许多不同的类型，但各有千秋，如我们熟悉的51单片机，但它们都是比较简单的单片机，但是AVR系类单片机是目前常用的之一，它具有高的处理速度、丰富的功能、芯片的硬件资源丰富等优点，而不是单一的优势明显，可以作为真正意义上的单芯片微型计算机。
本次设计主要以AVR单片机为核心，经过与智能传感器连接，收集并保存智能传感器的测量数据来设计一款电子防潮箱的控制面板[5]，此系统能够有效地将温度与湿度检测并显示出来，而且用户可以通过控制面板对防潮箱进行湿度调节，实现电子元件的防潮储存。
2系统总体分析与设计
2.1方案论证
方案一：主要用温湿度传感器采集温度、湿度信号，再将采集到的模拟信号经过A/D转换电路转换成数字信号，通过液晶触摸屏显示，这样用户可以通过触摸屏直接设置湿度初值。如图2-1（a）所示。
2-1系统结构模块图（a）
方案二：主要用温湿度传感器实现温湿度数据的采集检测，将温湿度信号发送到ATmega8L单片机，通过单片机的控制运算，为数码管的显示提供信号，此处用户是用按键通过对数据的增减来设置湿度初值。如图2-1（b）所示。
（b）
图2-1系统结构模块图（b）
2.2方案选择
方案一的主控制中心是依靠51单片机。该款单片机简单易学，是一个基本单片机的学习入口，也是最广泛应用的一种，对初学者来说，非常容易使用，但也由于这个，51单片机的功能就相对单一，对于一些功能复杂的体系就不能满足。本次设计中涉及到信号的采集，而传感器采集的都是模拟信号，这些信号不便于观察，必须通过A/D转换电路转换才直观的数字信号，而51单片机没有数模转换功能，所以该方案中必须添加A/D转换电路，这就是的电路设计变得复杂。
此方案的优点在于选用了触摸屏控制模块，这不仅能直观的显示温湿度数值，还方便用户设定适度初始值，简化了操作。
方案二的核心是AVR单片机，这个单片机存储容量大，片内资源丰富，系统内能重 新编程，运算速度快，性价比高，工作电压宽，抗干扰能力强，比51单片机高级，一般系统的功能都能满足。特别是，它配备了一个数字模拟转换通道，来降低A/D转换电路的设计方案，简化了设计。此处采用简单的数码管和按键来实现显示与设定初值功能，虽然没有方案一那样方便用户，但对于开发设计者来说，降低了难度。
经过对比，此次设计采用方案二，设计要求如下：
1.经过编程用ATmega8L芯片控制温度与湿度的显示与调节
2.经过LED数码管来体现温度与湿度的数值
3.温度采集用热敏电阻来实现
4.湿度采集用霍尼韦尔湿度传感器来实现，衡量范围0-100％
3硬件系统设计
总体方案通过计划讨论之后，就要入手对硬件系统设计，硬件系统是应用系统的基础，软件系统设计的根据。所以下面主要是介绍电路中所选择元件的原理及应用和解析每一个单元电路。
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