畢業(yè)設(shè)計-基于mcs-51單片機的糧倉溫濕度實時檢測系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 s （ 8） ： VDD 為正電源輸入端，極限值為 17V； Vss 為負(fù)電源輸入端，極限值為 17V。 VGG (7)； 電平轉(zhuǎn)換器電源，通常接 +5V 或 5V。 CD4051 作為 8 選 1 功能時，若 A、 B、 C 均為邏輯“ 0（ INH=0） ，則地址碼00013 經(jīng)譯碼后使輸出端 OUT/IN 和通道 0 接通 [22]。其它情況下，輸出端 OUT/IN輸出端 OUT/IN 和各通道的接通關(guān)系如下表 所示。 表 ： 輸入狀態(tài) 接通 通道 輸入狀態(tài) 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 單片機系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)中，我們采用美國 ATMEL（ 愛特梅爾 ） 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機作為主控芯片。 AT89S52 單片機是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 8051 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適 于 常規(guī)編程器。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 ： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三 個 16 位定時器 /計數(shù)器， 一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu) 工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。圖 所示為 AT89S52 單片機最小系統(tǒng)原理圖 [23]。 第 15頁 共 45頁 圖 AT89S52 最小系統(tǒng) 其它外圍接口電路設(shè)計 RS232串口電路 AT89C51有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條 件，比如電腦的串口是 RS232電平的，而單片機的串口是 TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片 MAX232進行轉(zhuǎn)換 。 采用三線制連接串口，也就是說 單片機 和電腦的 9針串口只連接其中的 4根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD 與第 4 腳 。 具體電 路圖如圖 第 16頁 共 45頁 圖 串口通訊電路 鍵盤 及顯示電路 鍵盤 及顯示 系統(tǒng)采用 8279 芯片控制 16 鍵的鍵盤和 8 位七段數(shù)碼管 ，以實現(xiàn)用戶的輸入與數(shù)據(jù)輸出。 16 個鍵分別是 “ 0” 到 “ F” 飛對應(yīng)的鍵值是 0 到 15 不需 要 鍵值的轉(zhuǎn)換。七段數(shù)碼 管采用共陰極 ， 系統(tǒng)中使用的段碼如下表 所示。 表 ：段碼表 顯示 0 1 2 3 4 5 6 7 段碼 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 顯示 8 9 A B C D E F 段碼 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 8279 可編程鍵盤 /顯示器接口芯片 8279 使 Intel 公司為 8 位 微 處理器設(shè)討的 通 用鍵盤 /顯示 器接口芯片， 其功能主要體現(xiàn)在二個方面接收米自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)井作訊處理 : 數(shù)據(jù)顯示的信理和 數(shù)據(jù)顯示器的控制。單片機采用 8279 管理鍵盤和顯示器，可減少軟件程序，減輕負(fù)擔(dān)， 且 顯示穩(wěn)定，程序簡單。 第 17頁 共 45頁 圖 8279 管腳圖 8279 的引腳功能 （ 采用 40 線雙列直插式封裝 ）： ? DB0 ~ DB7： 雙向外部數(shù)據(jù)總線。用于傳送 8279 與 CPU 之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài) 。 ? CS 片選信號線，低電平布效。 ? A0， 區(qū)分信息 的特征位。當(dāng) A0 位置 1 時， CPU 寫入 8279 的信 息復(fù)位 命令， CPU 從 8279 讀出 的信息為 8279 的狀態(tài) ； 當(dāng) A0 為 0 時， I/O 信息都為數(shù)據(jù)。 ? RD， WR： 讀 和寫邊通信號線， 均為低電平有效。 ? I RQ： 中斷請求輸出線，高電平有效。 ? RL7 ~ RL0： 鍵盤回送線，平時為高電平，只有當(dāng)某一鍵閉合時， 其中 一條線才變低。 ? SL7 ~ SL0： 掃描輸出線，用于對鍵盤和顯示器進行掃捕。 ? OUTB3 ~ OUTB0 OUTA3 ~O U TA0： 顯示段輸出線。 ? BD 顯示熄滅控制線， 低電平有效。 ? RESET ，復(fù)位輸入線，高電平有效。 ? SHIFT， CNTL/STB： 控制輸入錢， 由內(nèi)部拉高電陰拉成高電平， 也可由外部控制按鍵拉成低電平。 第 18頁 共 45頁 ? CLK： 外部時鐘輸入線，其信號由外部振蕩器提供。 ? Vcc， GND 分別為 +5V 電源和地。 8279 初始化時，設(shè)定的相關(guān)命令字 如下 ： Z8279 EQU 08701H ； 8279 狀態(tài) /命令口地址 D8279 EQU 08700H ； 8279 數(shù)據(jù)口地址 LEDIOD EQU 00H ； 左 邊 輸入 八位字符顯示 ；外部譯碼 鍵掃描方式，雙鍵互鎖 LEDFEQ EQU 38H ； 掃描速率 LEDCLS EQU 0DlH ；清除 顯示 RAM LEDWRO EQU 80 H ； 設(shè)定的將要寫入的 顯示 RAM 地址 系統(tǒng)的連接圖 如 圖 所示： 圖 鍵盤及顯示電路 第 19頁 共 45頁 控制設(shè)備驅(qū)動電路 1） 風(fēng)機、空調(diào)機、加濕機驅(qū)動電路 糧倉 溫、濕度的控制是通過空調(diào)器與風(fēng)機實現(xiàn)的。當(dāng)條件適合時，打開進出口的風(fēng)機，在 糧倉 內(nèi)形成通風(fēng)氣流 ； 如果風(fēng)機調(diào)節(jié)達不到控制要求，則使用空調(diào)進行降溫與排濕。濕度的調(diào)整還可配合加加濕機進行調(diào)節(jié)。 風(fēng)機、空調(diào)機、加濕機的控制是由單片機和光電禍合器驅(qū)動雙向晶閘管完成的。其驅(qū)動電路如圖 所示。圖中，發(fā)光二極管是用來指示設(shè)備運轉(zhuǎn)情況的。當(dāng)單片機輸出端口為低電平時， LEDl 亮， 光耦 通，雙向晶閘管導(dǎo)通，應(yīng)用晶閘管驅(qū)動設(shè)備避免了機械觸點式繼電器驅(qū)動的一些缺點。其中，單片機的 ， Pl. 3， 端口分別接空調(diào)機、風(fēng)機、加濕機的驅(qū)動電路。 圖 風(fēng)機、空調(diào)機、加濕機驅(qū)動電路 2） 報警接口電路 在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)或通過計以便提醒操作人員注意對 于 一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)或采取緊急措施。其方法就是把計算機算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾 波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高 于 上限值 (或低 于 下限值 )則進行報警，否則就作為采樣的正常進行顯示和控制 [24]。 第 20頁 共 45頁 本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂，然后通過 MCS51 的 1 根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需l 0mA 的驅(qū)動電流 ，可以用一個晶體三 極管驅(qū)動，如圖 所示。在圖中， 接晶體管基 極輸入端。 當(dāng) 輸出高電平“ 1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓 而 鳴叫 ； 當(dāng) 輸出低電平“ 0”時，二極管截止，蜂鳴器 停止發(fā)聲 。 圖 三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警電路 第 21頁 共 45頁 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本設(shè)計軟件系統(tǒng)主要包括 ： 系統(tǒng)初始化模塊、鍵盤顯示模塊、采樣轉(zhuǎn)換模塊和控制模塊等。 系統(tǒng)初始化模塊 系統(tǒng)初始化模塊的豐要功能是元成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)， 初始化部分包括以下方面的內(nèi)容 ： (1)系統(tǒng)啟動后， LED 顯示“ 0”。 (2)等待用戶輸 入溫度及濕度 值。按 B 鍵 表示開 始輸入，這時可按 溫度 下限、上限， 濕度下 限、上限的順序依次輸入，如果輸入的順序錯可按 B鍵可重新進行輸入， 直到輸 入正確輸入元畢后按 C 鍵確定。 (3)系統(tǒng)進入工作狀態(tài) . 系統(tǒng)整體的工作方式如下框圖所示 圖 系統(tǒng)整體的工作方式流程圖 系統(tǒng)啟動 鍵識別 LED 顯示 采樣計算 更新 LED 實時溫濕度顯示 控制 第 22頁 共 45頁 初始化程序部分流程圖： 圖 初始化程序部分流程圖 鍵盤顯 示模 塊 本系統(tǒng)中使用 8279 芯片 完 成有關(guān)鍵盤輸入和溫濕度顯示工作。溫度濕度是依次輸入的并且依次以下 限 、上限輸入，并且將溫濕度的中間數(shù)值存入單片機中， 在將 LED 清零 后顯示 （ 分別在 0123 位 ） ， 并依次顯示實 時的現(xiàn)度濕度數(shù)值 （ 顯示在4567 位 ）。 實際 上， 在系統(tǒng)初 始化的過程中， 除了初始化鍵盤和顯示器之外， 其中還包插著調(diào)用 8279鍵盤顯示棋塊， 8279鍵盤 顯示 模塊部分的基本流程如下國 所示 。 初始化 LED 顯示 是否按“ B”？ 輸入設(shè)定值 是否正確？ 是否按“ C”？ N N N Y Y Y 第 23頁 共 45頁 圖 8279 鍵盤顯示模塊部分的基本流程圖 采樣裝換模塊 濕度檢測子程序 相對濕度的檢測采用相對濕度傳感器 HS1101，該傳感器的測量精度為士 3% RH，測量電路采用圖 所示 的電路，測量時，將單片機定時到 1s，用 T0 計數(shù)器記錄“濕度 頻率轉(zhuǎn)換電路”中的輸出方波數(shù)，定時時間到時，停止 T0 計數(shù)，此時 TO 所計的方波數(shù)即為“濕度 頻率轉(zhuǎn)換電路”的頻率，對照表 313（ 空氣濕度與電壓頻率的典型值 ） ，判斷該頻率所屬區(qū)域，將每個區(qū)域等分為 100 份，即相當(dāng)于 %RH 的精度，如在 0%RH~10% RH 之間均分 100 份，對應(yīng)的頻率分為 100份，即用相對濕度為 0%RH 時對應(yīng)頻率 (7351Hz)減去相對濕度為 10%RH 時的對應(yīng)頻率 (7224Hz)，用該差值除以 100， 公式如下 ： 為了方便計算和保證 計算精度，將增量擴大 100 倍，進行計算。在計算前將每段的增量計算好，存入表中，在實際計算中，分段進行查找，計算只涉及到加減，計算時間短，精度高。濕度檢測的流程如圖 所示。 調(diào)用 等待按鍵 顯示鍵值 8 次？ 返回 N N Y Y 第 24頁 共 45頁 圖 濕度檢測的流程圖 溫度檢測子程序 溫度檢測子程序