溫室環(huán)境監(jiān)控警報系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 放完以后，RST端恢復(fù)低電平，復(fù)位結(jié)束。圖34 開關(guān)復(fù)位電路 報警提示電路設(shè)計(jì)對于報警提示功能的實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上使用蜂鳴器，當(dāng)災(zāi)情發(fā)生時，蜂鳴器會發(fā)出聲音向人們進(jìn)行提示。使用蜂鳴器只是提示危險信號，人們可以通過顯示部分查詢報警類型。這樣不但簡短了開發(fā)周期，同時也節(jié)約了成本。蜂鳴器硬件連接圖如圖35所示。其中采用3極管放大信號，目的是為了增加蜂鳴器的響度。，只實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的開與關(guān)，其中低電平有效。也就是說，蜂鳴器發(fā)出聲音，實(shí)行報警。 圖35 蜂鳴器電路連接圖 LCD顯示電路LCD顯示電路對報警的種類進(jìn)行顯示。當(dāng)正常時LCD顯示當(dāng)前溫濕度，事件發(fā)生時可通過LCD顯示查看報警類型。LCD( Liquid Crystal Display)顯示器即常說的液晶顯示器，具有耗電省、體積小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。常見的LCD有TN(Twist Nematic)、STN、TFT(Tin Film Transistor)等。LCD的主要參數(shù)有分辨率、背光、接口、色彩、刷新率等。 LCD顯示電路器件的選擇顯示電路在該設(shè)計(jì)中占有比較重要的地位。這是因?yàn)閳缶到y(tǒng)包括盜情、災(zāi)情、有害氣體泄露的探測報警，我們使用的蜂鳴器聲音提示報警只能提示用戶有危險信號，但不能直接告訴用戶是什么災(zāi)情，這樣不能給用戶準(zhǔn)確的報警，使用戶不能采取有效的措施，所以顯示電路就尤其重要。目前，在日常應(yīng)用中，常用的顯示有：LED顯示和LCD顯示。而他們的優(yōu)缺點(diǎn)如下。（1）LED顯示的硬件電路設(shè)計(jì)簡單、價格便宜，缺點(diǎn)是顯示消耗的電流較高，體積大，在低功耗手持式儀器中很少使用。（2）液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。在我們的設(shè)計(jì)課題中，要求顯示災(zāi)情的類型，因此我們將選用LCD顯示。在LCD的器件選擇中，我們選用LCD1602。LCD1602是常見的1602B字符型LCD模塊，它的資料比較好找，學(xué)起來比較容易。并且1602B可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7，和RS、R/W、E三個控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。表31說明了LCD1602的引腳功能。表31 LCD1602引腳說明管腳名稱引腳說明管腳名稱引腳說明1GND電源地9DB2雙向數(shù)據(jù)2VDD電源正極10DB3雙向數(shù)據(jù)3VL對比度調(diào)節(jié)11DB4雙向數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12DB5雙向數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13DB6雙向數(shù)據(jù)6E模塊使能端14DB7雙向數(shù)據(jù)7DB0雙向數(shù)據(jù)口15BLK背光源地8DB1雙向數(shù)據(jù)口16BLA背光源正 LCD顯示原理液晶顯示器LCD的顯像原理，是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間，靠兩個電極間電場的驅(qū)動，引起液晶分子扭曲排列的電場效應(yīng)，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源關(guān)開之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來，若加上彩色濾光片，則可顯示彩色影像。在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，所以液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型，當(dāng)玻璃基板沒有加入電場時，光線透過偏光板跟著液晶做90度扭轉(zhuǎn)，通過下方偏光板，液晶面板顯示白色（如圖36左所示）；當(dāng)玻璃基板加入電場時，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色（如圖36右所示）。液晶顯示器便是根據(jù)此電壓有無，使面板達(dá)到顯示效果。圖36 液晶顯示原理圖 LCD1602顯示電路的連接本系統(tǒng)的LCD1602硬件連接圖如圖37所示。其中，VCC連接+5V電源，～，GND連接地。LCD的7引腳～～，用于數(shù)據(jù)的傳送，7引腳～14引腳為8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。LCD4引腳、LCD5引腳、是對LCD1602數(shù)據(jù)/指令命令的選擇。RS為MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時，使RS為高電平。R/W為讀寫控制端。R/W為高電平時，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時，寫入數(shù)據(jù)。E為LCD模塊使能信號控制端。通過這三個引腳，LCD1602可以完成MCU對它的操作，完成顯示功能。第三引腳VL為LCD對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0～5V。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，R13是為了調(diào)整亮度設(shè)置的滑動變阻器，當(dāng)R13變大，亮度變??；反之則變大。LCD1602芯片電路的連接比較簡單，它主要是對軟件的設(shè)計(jì)。圖37 LCD顯示硬件電路圖 電源電路設(shè)計(jì)電源電路如圖38所示，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用是5V電壓供電，故可以采用USB端口直接供電。USB是英文Universal Serial BUS的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點(diǎn)，所以USB接口已經(jīng)成為MP3的最主要的接口方式。USB有兩個規(guī)范。本報警系統(tǒng)配有USB接口用于給單片機(jī)和液晶顯示模塊提供+5V工作電壓。USB有A、B兩種型號，本學(xué)習(xí)機(jī)USB接口采用的是A型接口，USBA型接口一共有六個引腳，其中1腳接+5V的電壓，2腳（D）和3腳(D+)為數(shù)據(jù)傳輸引腳，4腳接地，6腳用于固定USB，通常也接地。因?yàn)楸緢缶到y(tǒng)只是使用USB供電，所以只使用1腳和4腳，2腳和3腳懸空，5腳和6腳接地。單片機(jī)通過USB接口即可直接從PC機(jī)上取電。在使用USB端口供電時，通常使用PC機(jī)的后置USB接口。圖 38 電源電路在電源電路中，C1,C2起到濾波的作用，防止電壓過高損壞電路，能對電路起到有效的保護(hù)作用，LED為電源指示燈，電源能正常工作時，指示燈亮。 電話報警電路為了更好地實(shí)現(xiàn)和完善本系統(tǒng)的功能，本人將電話報警部分作為擴(kuò)展內(nèi)容加入系統(tǒng)之中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)電話報警功能，本系統(tǒng)將可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離報警，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能和實(shí)用性。 電話報警元器件選擇MT8888是一種具有Intel微處理器接口的功能較強(qiáng)的雙音多頻(DTMF)發(fā)送和接收器件。可用于尋呼系統(tǒng)、交換機(jī)系統(tǒng)和移動通信、轉(zhuǎn)帳卡系統(tǒng)、互接撥號器、數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。其主要功能有：(1)完整的DTMF發(fā)送和接收功能。(2)高速Intel微處理器接口。(3)可工作于自動音頻突發(fā)模式。(4)可調(diào)整保護(hù)時間。(5)呼叫音檢測到30dBm。MT8888引腳排列如圖39所示。IN+、IN為運(yùn)放的同相反相輸入端；GS為增益選擇端。在該引腳與IN引腳間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運(yùn)放增益；Vref為基準(zhǔn)電壓輸出端。通常為VDD/2，作為運(yùn)放的偏置電壓；VSS為芯片電源負(fù)端，接地；OSCOSC2為時鐘或振蕩器的輸入、輸出端。 MHz晶體與內(nèi)部電路構(gòu)成芯片振蕩器；若由外部電路提供時鐘，則OSC2引腳開路；TONE為DTMF信號輸出端，也可通過編程設(shè)置為單音輸出；WR為微處理器寫輸入端，低電平有效，與TTL電平兼容；CS為片選信圖39 MT8888引腳圖號輸入端，低電平有效。該引腳可由微處理器的地址鎖存信號(ALE)直接提供；RS0為寄存器選擇控制輸入端；RD為微處理器讀輸入端，低電平有效，與TTL電平兼容；IRQ/ CP為中斷請求信號，為開漏輸出。在中斷模式下，當(dāng)一個有效DTMF信號突發(fā)發(fā)送或接收時，輸出低電平信號。若控制寄存器設(shè)定電路工作于呼叫處理(CALL)模式和中斷使能，則該端輸出代表運(yùn)放輸入的方波信號音，但該信號頻率必須落在呼叫處理濾波器的帶寬內(nèi)；D0～D3為數(shù)據(jù)總線，與TTL電平兼容。輸入需發(fā)送的DTMF編碼或輸出譯碼的DTMF信號數(shù)據(jù)。當(dāng)CS = 1 時呈高阻狀態(tài)；Est為初始控制輸出。若電路檢測到一種有效的單音對時，Est為高電平；若信號丟失，則Est返回低電平；St/ GT為控制輸入/時間監(jiān)測輸出。若St電壓大于門限VTSt，電路寄存被檢測的DTMF單音對，并更新輸出鎖存器內(nèi)容。若St電壓低于VTSt，則電路不接收一新單音對，GT輸出的作用是設(shè)置外部時間監(jiān)測常數(shù)；VDD為芯片電源正端，典型值為+5V。MT8888是集DTMF發(fā)送和接收功能的器件，內(nèi)帶呼叫處理濾波器。接收部分與DTMF 接收器件MT8870類似，發(fā)送部分包括行、列計(jì)數(shù)器和D/A變換器，另外增加了一些控制寄存器和接口、數(shù)據(jù)總線緩沖器，很容易實(shí)現(xiàn)與微處理器的直接接口。MT8888通過微處理器接口可以由RS0、WR、RD、D0～D3等信號選擇與設(shè)定內(nèi)部寄存器，并控制電路的工作狀態(tài)或工作模式。它共有5 個不同作用的寄存器：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)、接收數(shù)據(jù)寄存器(RDR)、狀態(tài)寄存器(SR)、控制寄存器A(CRA)和控制寄存器B(CRB)，其控制關(guān)系如表32所示。表32 內(nèi)部寄存器控制關(guān)系MT8888共有6種工作模式，它們分別為：(1)DTMF模式：發(fā)送與接收DTMF信號。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)TDR控制可編程行、列計(jì)數(shù)器、D/A變換器，合成需要發(fā)送的DTMF信號。或DTMF信號經(jīng)撥號音抑制、分離帶通濾波器、監(jiān)頻與確認(rèn)，譯成相應(yīng)的4比特碼，經(jīng)RDR輸至數(shù)據(jù)總線。(2)呼叫處理(CALL)模式：電路可以檢測電話呼叫過程中的各種信號音，只要信號的頻率落在320Hz510Hz范圍內(nèi)，片內(nèi)呼叫處理濾波器便可濾出。經(jīng)限幅得到的方波信號，由IRQ/CP端輸出，以用于微處理器對呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。若無信號濾出，則IRQ/CP端始終保持低電平?！　?3)突發(fā)(BURST)模式：在DTMF模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突發(fā)和暫停時間各為51177。1ms；在CALL模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突發(fā)和暫停時間各為102177。2ms，此時電路只可發(fā)送DTMF信號，但不能接收。　　(4)單/雙音(S/D)產(chǎn)生模式：電路可產(chǎn)生單音或DTMF信號(由CRB控制)，用于測試和監(jiān)測?！　?5)測試(TEST)模式：使電路從DTMF接收部分得到延遲監(jiān)測信號，并從IRQ/CP端輸出?！　?6)中斷模式：此模式下若選擇DTMF狀態(tài)，當(dāng)DTMF信號被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測時間內(nèi)，或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)(突發(fā)模式下)時，則IRQ/CP端下接至低電平。 電話報警電路MT8888提供了與微處理器相連的接口，以對其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。MT8888可與Intel微處理器直接接口，MT8888與AT89C51的接口電路原理圖如圖310所示。圖310 電話報警電路原理圖在電路中，當(dāng)單片機(jī)檢測到報警信號時，此時三極管導(dǎo)通，繼電器開始工作，MT8888將預(yù)設(shè)電話號碼撥出去，實(shí)現(xiàn)電話報警功能。4 報警系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試 系統(tǒng)電路調(diào)試在電路板做好后接通電源之前，要對電路板進(jìn)行認(rèn)真的檢查與調(diào)試其步驟如下：（1）檢查原理圖是否正確。將加工的印制板認(rèn)真對照原理圖，看兩者是否一致，并且仔細(xì)檢查印制板，看其表面有沒有斷線或元器件位置放置錯誤，認(rèn)真檢查電源系統(tǒng)有沒有電源短路或極性錯