單片機畢業設計-倉庫溫濕度的監測系統(完整版)

　　

【正文】 ，在指令中專用寄存器是以存儲單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時都做專用寄存器用，它們的地址是與片內 RAM 的地址相連的。 0013H 單元：外部中斷 1 入口地址。 8031 有一個全雙工串行口，這個串行口既可以在程序下把 CPU的 8 位并行數據變成串行數據一位一位的從發送數據線發送出去，也可以把串行數據接受進來變成并行數據給 CPU，而且這種串行發送和接收可以單 獨進行也可以同時進行。 XTAL2（ 18 引腳）在內部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當采用外部振蕩器時， 對 MCS51 系列該引腳接收外部震蕩信號，即把該信號直接接到內部時鐘的輸入端。 內存： 內部存儲器可分做程序存儲器和數據存儲器，但在 8031 中無片內程序存儲器 。對于 8031 單片機的應用系統來說， MC14433 可以直接和其 P1 口或擴展I/O 口 8155/8255 相連。 DS1 對應千位， DS4 對應個位。 C1 一般為 。轉換完的數據以 BCD碼的形式分四次送出（最高位輸出內容特殊，詳見表 33）。其它情況下，輸出端 OUT/IN 輸出端 OUT/IN和各通道的接通關系如下 表 32 輸入狀態 接通 通道 輸入狀態 接通 通道 INH C B A INH C B A 0 0 0 0 0 0 1 0 1 5 0 0 0 1 1 0 1 1 0 6 0 0 1 0 2 0 1 1 1 7 0 0 1 1 3 1 x x x 均不顯示 0 1 0 0 4 3． 2 信號分析與處理 3． 2． 1 A/D 轉換 一． A/D 轉換器的特點 為了把溫度、濕度檢測電路測出的模擬信號轉換成數字量送 CPU 處理，本系統選用了雙積分 A/D 轉換器 MC14433，它精度高，分辨率達 1/1999。 CD4051 的內部原理框圖如圖 39所示 。其中，充放電時間為 t充電 =C（ R4+R2） Ln2 t放電 =CR2 Ln2 因而，輸出的方波頻率為 f=1/(t 放電 +t 充電 )=1/[ C（ R4+R2） Ln2] 可見，空氣濕度通過 555 測量電路就轉變為與之呈反比的頻率信號，表 31 給出了其中的一組典型測試值。 2%RH；響應時間小于 5S；溫度系數為 pF/℃ 。 四 .多路檢測信號的實現 本設計系統為八路的溫度信號采集，而 MC14433 僅為一路輸入，故采用 CD4051組成多路分時的模擬量信號采集電路，其硬件接口如圖 36所示 圖 36 八路分時的模擬量信號采集電路硬件接口 3. 1. 2 濕度傳感器 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。但由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應對電路進行調更多資料 8 整，調整的方法為：把 AD590 放于冰水混合物中，調整電位器 R2，使 V0=+25=（ mV）。而C1 和 R4 則可用來防止寄生振蕩。圖 3中的電阻 R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準溫度下可得到 1μA ／ K的 I值。 ℃。 T—— 熱力學溫度，單位 K。 A D 5 9 0溫 度 檢 測C D4 0 5 1多 路開 關H S 1 1 0 0濕 度 檢 測 M C 1 4 4 3 3A / D 轉 換單 片 機串 行 口L E D 顯 示報 警 電 路C D4 0 5 1多 路開 關 圖 31 系統總體框圖 本設計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。 （ 3） 軟件簡單，各通道可以獨立編程。可見精度是較高的。 HOS201 濕敏傳感器為高濕度開關傳感器，它的工作電壓為交流 1V 以下，頻率為 50HZ～ 1KHZ，測量濕度范圍為 0～ 100%RH，工作溫度范圍為 0～ 50℃，阻抗在 75%RH（ 25℃）時為 1MΩ 。使用可靠。（ ℃ + |t|）， B級為177。工業生產過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產過程中的各種參量，使設備和系統正常運行在 最佳狀態，從而保證生產的高效率和高質量。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。 1． 2 設計過程及工藝要求 一、基本功能 ~ 檢測溫度、濕度 ~ 顯示溫度、濕度 ~ 過限報警 二、 主要技術參數 ~ 溫度檢測范圍 ： 30℃ +50℃ ~ 測量精度 ： ?℃ ~ 濕度檢測范圍 ： 10%100%RH ~ 檢測精度 ： ?1%RH ~ 顯示方式 ： 溫度：四位顯示 濕度：四位顯示 ~ 報警方式 ： 三極管驅動的蜂鳴音報警 更多資料 2 第二章 方案的比較和論證 當將單片機用作測控系統時，系統總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。 鉑的物理、化學性能極穩定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業檢測中高精密測溫和溫度標準。 M檔在測溫范圍內非線形誤差為177。 2. 2 濕度傳感器的選擇 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結構，由頂端接觸（ HS1100）和側面接觸（ HS1101）兩種封裝產品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。 這種結構的模擬量通道特點為： （ 1） 可以根據各輸入量測量的餓要求選擇不同性能檔次的器件。 （ 4） 軟件比較復雜。 AD590L， AD590M 一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖 32 所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1 腳為電 源正端 V＋； 2 腳為電流輸出端 I0； 3 腳為管殼，一般不用。 輸出電阻為 710MΩ。 T3 和 T4 的發射結電壓 UBE3和 UBE4經反極性串聯后加在電阻R上，所以 R上端電壓為 ΔU BE。 T6 可用來防止電源反接時損壞電路，同時也可使左右兩支路對稱。實際上就是利用激光修正 R5 以進行粗調，修正 R6以實現細調，最終使其在 250℃ 之下使總電流 I 達到 1μA ／ K。最后在室溫下進行校驗。圖 37b為濕度 電容響應曲線。 7端通過芯片內部的晶體管對地短路又構成了對 C 的放電回路，并將引腳 6 端相連引入到片內比較器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發生器。 在本設計中，由于采用了溫濕度雙量控制，所以在信號采集中將有兩個模擬量被提取，這時選用多路開關就是很必要的。 VDD（ 16）和 VSS（ 8）： VDD為正電源輸入端，極限值為 17V； VSS為負電源輸入端，極限值為 17V。在不要求高速轉換的場合，例如，在低速數據采集系統中，被廣泛采用。 更多資料 14 VR： 基準電壓。 DU： 啟動新的轉換，若 DU與 EOC 相連，每當 A/D 轉換結束后，自動啟動新的轉換。 Q2 表示極性， Q2=“ 1”為正極性，反之為負極性。 圖 314 8031 基本組成 CPU中央處理器： 中央處理器是 8031 的核心，它的功能是產生控制信號，把數據從存儲器或輸入口送到 CPU或 CPU 數據寫入存儲器或送到輸出端口。 3. 2. 2. 2 8031 的引腳 圖 315 8031 引腳圖 8031 的制作工藝為 HMOS，采用 40 管腳雙列直插 DIP 封裝，引腳說明如下： VCC（ 40 引腳）正常運行時提供電源。 /VPP（ 31 引腳）當 保持高電平時，單片機訪問內部存儲器，當 PC 值超過0FFFH 時，將自動轉向片外存儲器。 在程序存儲器中有六個單元有特定的含義： 0000H 單元：單片機復位后， PC=0000H 即從此處開始執行指令。 片內的 128B 的 RAM 地址為 00H～ 7FH，供用戶做 RAM 用，但是在這中間的前32 單元， 00H～ 1FH 即引用地址尋址做用戶 RAM 用，常常做工作寄存器區，分做四組，每組由 8 個單元組成通用寄存器 R0～ R7，任何時 候都由其中一組作為當前工作寄存器，通過 RS0， RS1 的內容來決定選擇哪一個工作寄存器。； 數據指針 DPTR：由兩個字節組成， DPH 字地址由 83H， DPL 由 82H，存放一個 16 位的二進制數做地址用。 P：用來來表示累加器 A 中的值為 1 的二進制位的奇偶數，若‘ 1’的個數為奇更多資料 21 數 P=1，為偶數 P=0。圖中電容 C1 和電阻 R1 對電源十 5V 來說構成微分電路。 更多資料 22 3. 2. 3 存儲器的設計 在 8031 芯片的外圍電路中必須對其進行程序存儲器的擴展，和根據系統的需要對其進行數據存儲器的擴展。被讀出到數據輸出端D0～ D7 上。與動態 RAM 相比，靜態 RAM 無須考慮保持數據而刷新電路，所以擴展電路較為簡單且能滿足系統的要求。 我們系統采用內部時鐘方式來為系統提供時鐘信號。這種靜態顯示方式亮度大，很容易作到顯示不閃爍。當 輸出高電平“ 1”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當 輸出低電平“ 0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發聲。高等教育出版社， 2020 22 楊振江等 .智能儀器與數據采集系統中的新器件及應用 .西安電子科技大學出版社， 23 周航慈 .單片機應用程序設計 .北京航空航天大學出版社， 24王毅 .單片機器件應用手冊 .人民郵電出版社 ,1994 25 ＜美＞ M考夫曼 、 AH 塞德 .電子計算手冊 .國防工業出版社， 1985 26 楊振江等 .智能儀器與數據采集系統中的新器件及應用 .西安電子科技大學出版社， 附錄 A 程序清單 主程序 。 第四章 軟件設計 溫度控制主程序的設計應考慮以下問題：（ 1）鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示；（ 2）溫濕度采樣，數字濾波；（ 3）越限報警和處理；（ 5）溫度標度轉換。 3. 3. 2 報警電路 在微型計算機控制系統中，為了安全生產，對于一些重要的參數或系統部位，都設有緊急狀態報警系統， 以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機的速度就越 快，但對存儲器速度要求就高。