基于單片機的大棚溫濕度檢測報警系統(論文)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 556構成的濕度采集電路 集成定時器 NE555 一方面可以形成單穩態電路，另一方面可以形成多諧振蕩電路，本系統選用的是 NE556，它內部含有兩個 NE555 定時器，其中 R1， R2,C1,C2 和 NE556 構成多諧振蕩器，外接電阻 R1,R2 和濕敏電容 C1 構成了對濕敏電容 C1 的充電回路， 7 端通過芯片內部的晶體管對地短路又構成了對 C1 的放電回路，并將 2， 6 端相連引入到片內比較器。該振蕩電路的兩個暫穩態過程交替如下：首先是電源 Ucc 通過 R1,R2 向 C2 充電，經 T1 充電時后， Uc2 充至內比較器的高觸發電平，約 2/3Ucc，此時 輸入引腳 3端由高電平突降為低電平，然后通過 R2放電，經 T2 放電時間后， Uc2 下降到比較器的低觸發電平，約 1/3Ucc，此時輸入引腳 3端又由低電平躍升為高電平，如此反復，形成方波輸出，其中充放電時間為： T1=C1(R1+R2)ln2 T2=C1R2ln2 因而輸出的方波頻率為： f=1/(t1+t2)=1/C1(R1+2R2)ln2=50HZ 只要改變定時元件 R1 和 R2 就可以改變脈沖的頻率，從多諧振蕩器出來的信號又接入到單穩態觸發器，單穩態觸發器它有兩個觸發狀態，一個穩定狀態，一個暫穩定狀態，在外來觸發脈沖作 用下，能夠由穩定狀態翻轉到暫穩定狀態，而暫穩定狀態維持一段時間后，再自動的返回到穩定狀態，且暫穩定狀態持續時間長短取決與電路本身參數，圖中， R3,C3和傳感器 HS1101 是外接地定時元件，觸發脈沖 Ui 由 5 端輸出，由 8 端輸入，下降沿有效，從 9端輸出一個幅度，寬度都一定的矩形波信號，輸出的脈沖寬度 Tp 為： Tp=R3(C2+Cx)ln3。 11 A/D 轉換 模數轉換器 (ADC)，簡稱 AD，是實現模擬量向數字量的轉變的設備。 模數轉換器的確定 A/D 轉換器位數的確定和系統所需測量控制的范圍、精度有關。其一：實際選取的位數與其它環節所能獲得的精度相適應，只要不低于它們就可以，不必太高。其二：如果微處理機是 51 系列 單片機，采用 8 位以下的 A/D 轉換器時，接口電路最簡單。其三：由于溫室大棚濕 度變化相對于控制運行的速度來說是緩慢的，因此，在 A/D 轉換的時候，也不要求有很快的轉換速率。 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 —數轉換的器件。其內部有一個 8 通道多路開關，它可以根據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉換。 主要特性 1） 8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉換器，即分辨率為 8 位 ； 2）具有轉換起停控制端 ； 3）轉換時間為 100μs； 4）單個＋ 5V電源供電 ； 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準 ； 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 ； 7）低功耗，約 15mW。 內部結構 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉換器，它由 8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關樹型 D/A 轉換器、逐次逼近 。 外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝 ： IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端 ； 21～ 28： 8 位數字量輸出端 ； ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ； ALE：地址鎖存允許信號，輸入高電平有效 ； START： A/D 轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動 12 （脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉換） ； EOC： A/D 轉換結束信號，輸出，當 A/D 轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平） ； OE：數據輸出允許信 號，輸入高電平有效。當 A/D 轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量 ； CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ； REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓 ； Vcc：電源，單一＋ 5V； GND：地 。 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A/D 轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到 A/D 轉換完成， EOC 變為高電平，指示 A/D 轉換結 束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。 ADC0809 與 8031 的連接 單片機控制 ADC 可采用查詢法和中斷控制法 。 本系統采用中斷方式， 中斷控制是指啟動信號送到 ADC 后，單片機執行別的程序。當 ADC 轉換完成時向單片機發出中斷請求信號，單片機響應中斷請求，讀出轉換數據，然后返回源程序。 ADC0809 與單片機的接口如圖 310 所示。 C L KCBAE O CO EA L ES T A R TI N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7DC KA L EI N T 1R DP 2 . 0W RP 0 . 7:P 0 . 0地址鎖存A 1A 0A 2A D C 0 8 0 9A T 8 9 C 5 1D 7:D 0++ 圖 37 ADC0809與單 片機的接口 13 將 A/D0809 作為一的外擴展的并行 I/O口 ， 直接由 單片機 的 和 WR 脈沖進行啟動。模擬量輸入通道選擇端 A、 B、 C 分與 單片機 的 、 、 直接相連，數據由 A/D0809轉換器的 21 ~28 輸出。為了提高系統的效率 ,A/D 轉換器 D 采用中斷的方法 ,將 ADC0809的轉換信號 EOC 經反相器連接到單片機的 INT1。當 A/D 轉換結束 ,向單片機申請中斷 ， 單片機響應后 ， 即可讀出 A/D 轉換的結果數據。 ADC0809 的時鐘信號由單片機的 ALE 提供（為 1MHZ） ,轉換器的啟動信號 START 和 8 位模擬量輸入地址鎖存允許信號 ALE 由單片機的 WR 和 口來控制。轉換的輸出允許信號 OE 由單片機的 RD 和 口控制。 鍵盤與顯示 鍵盤部分 根據該系統的實際情況，我選用了獨立式鍵盤。獨立式鍵盤是個按鍵相互獨立地連通一條輸入數據線如圖 38 所示。這種鍵盤結構的優點是電路簡單 ， 缺點是當鍵的數量較多時占用的 I/O 線的數量較多 。 ＆ v c cP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2I N T OA T 8 9 C 5 1 圖 38 鍵盤連接 利用 P1 口實現，當開關全部打開時，均為高電平， 經過與門仍為高電平，因此不會產生中斷 。 當其中一鍵被按下時， INTO 端變為低點平，向 CPU申請中斷， CPU 響應后，用查詢方法找到申請中斷的功能鍵，并按程序設定執行相應的功能。 顯示部分 本系統的顯示部分我選用了 帶有高速串行接口的 8 位 LED 控制驅動器 MAX7219 芯片，本設計采用 1 片 MAX7219，在每輪溫濕度檢測完成以后，顯示新值。 MAX7219 是MAXIM 公司生產的一種串行接口方式 7 段共陰極 LED 顯示驅動器，其片內包含有一個 14 BCD 碼到 B 碼的譯碼器、多路 復用掃描電路、字段和字位驅動器以及存儲每個數字的 88 RAM，每位數字都可以被尋址和更新，允許對每一位數字選擇 B 碼譯碼或不譯碼。采用三線串行方式與單片機接口，電路十分簡單，只需要一個 10k 左右的外接電阻來設置所有LED 的段電流 MAX7219 為 24 引腳芯片，引腳排列如 38 圖所示，各引腳功能如下： DIN:串行數據輸入端； DIG0~DIG7： LED 位線； LOAD：數據轉載信號輸入端； SEGA~SEGG， SEGDp：段碼輸出端； ISET：硬件亮度調節端； DOUT：串行數 據輸出端； CLK：移位脈沖輸入端； V+：正電源； GND：地。 DIG26DIG65GND4SEG E21SEG G17ISET18V+19SEG C20DIG43SEG D23DIN1DIG02SEG F15SEG B16SEG A14GND9DIG111DIG510CLK13SEG DP22DIG37DIG78DOUT24LOAD12U?MAX7219CNG 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 J un 2 0 1 0 S he e t o f F i l e : D : \ M y D oc u m e n t s \ l a n g. d dbD r a w n B y:D I G 0 ~ D I G 7 S E G A ~ G I S E T18D I N1L O A D12C L K13GND9S E G D p8 位 L E D 顯示器8 位8 段 1 0K P 1. 0P 1. 1P 1. 2A T 89 C 5 1 圖 39 MAX7219引腳圖 圖 310 顯示連接圖 MAX7219 采用串行數據傳輸方式，由 16 位數據包發送到 DIN 引腳的串行數據在每個CLK 的上升沿被移入到內部 16 位移位寄存器中，然后在 LOAD 的上升沿將數據鎖存到數字或控制寄存器中。 LOAD 信號必須在第 16 個時鐘上升沿同時或之后，但在下一個時鐘上升沿之前變高，否則將會丟失數據。 DIN 端的數據通過移位寄存器傳送，并在 個時鐘周期后出現 在 DOUT 端。 DOUT 端的數據在 CLK 的下降沿輸出。串行數據以 16 位為一 15 幀，其中 D15～ D12 可以任意， D11～ D8 為內部寄存器地址， D7～ D0 為寄存器數據，工作時序如下： 圖 311工作時序圖 報警電路設計 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