糧庫溫度自動檢測系統的設計-資料下載頁

【導讀】溫度信號由溫度芯片DS18B20采集，并以數字信號的方式。文中介紹了該控制系統的硬件部分，包括：溫度檢測。電路、溫度控制電路、PC機與單片機串口通訊電路和一些接口電路。單片機通過對信號進行相應處理，從而實現溫度控制的目的。器控制程序、超溫報警程序。

　　

【正文】 要測定電容 C 值就可得相對濕度。 其具有不需校準的完全互換性、高可靠性和長期穩定性 ， 響應時間快速。專利設計的固態聚合物結構 ， 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。 HS1101 的性能特點 HS1101 的主要性能特點如下： (1) 相對濕度在 0%～ 100%RH 范圍內 , 相對濕度為 55%RH 時的典型電容值約 182pF 溫度系數為 。 C 可見精度是較高的 ， 常溫使用無 需溫度補償 ， 無需校準 。 相對濕度在 (33～ 75) %RH 之間 時平均靈敏度 為 。 (2) HS1101 有響應快 (響應時間小于 5S)、線性度高 、 高可靠性及長期穩定性(年漂移量 %RH/年 )、常時間飽和下快速脫濕等優點。 (3) 供電電壓一般選 +5V 最高不超過 +10V。 +5V 供電時間的漏電僅為 1nA，工作溫度范圍為 40。 C～ 100。 C。 (4) 產品具有良好的互換性。在標準條件下（ 10KHZ、 +25。 C），更換 HS1101時不需要重新標定。 濕度值與電容值的關系如下圖所示： 圖 濕度 電容響應曲線 相對濕度為 55 %RH 時的典型電容值約 182pF，相對濕度從 0%變化到 100%時， 電容量由 162pF 變到 200pF。 濕度傳感器工作范圍如下圖： 圖 HS1101 濕敏電容工作的溫濕度范圍 HS1101 的工作范圍包含三個區域，長期穩定區，正常工作區和非正常區。在長期工作區可長期連續工作，正常穩定區僅供短期測量使用。 濕度測量電路 HS1101電容傳感器在電路構成中等效于一個電容器件 ， 其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準確地轉變為計算機易于接受的信號 ， 常用兩種方法 ： 一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中 ，所產生的正弦波電壓信號經整流、直流放大、再 A/D 轉換為數字信號 ； 另一種是將該濕敏電容置于 555振蕩電路中 ， 將電容值的變化轉為與之呈反比的電壓頻率信號 ， 可直接被計算機所采集。本設計采用頻率輸出形式，采集電路如 圖 所示。 圖 濕度信號采集電路 通電后，電源沿著 UCC→ R4→ R2→ C→ 地的途徑給 C 充電，經過 t1時間后濕敏電容的壓降 UC 就被充電到 TLC555 的高觸發電平 (UH=)，使內部比較器翻轉， OUT 端的輸出變成低電平。然后 C 開始放電，放電回路為 C→ R2→ D端 → 內部放電管 → 地 。經過 t2 時間， UC降至低觸發電平 （ UL=） ,內部比較器再次翻轉，使 OUT 端輸出高電平。這樣周而復始的進行充、放電，就形成了震蕩。充電，放電時間分別為： 2ln)42(1 RRCt ?? 2ln22 CRt ? 輸出波形的頻率 （ f）和占空比（ D） 的計算機公式如下： ? ?2111 ttTf ??? 2ln)422( 1 RRC ?? 422 4221 11 RR RRtt tTtD ?????? 通常取 R4R2,使 D ? 50%，輸出接近于方波。例如，取 R2=576kΩ、R4= 時， D=52%。當 C=C0= 時，求出 f=6668Hz,這與 6660Hz 非常接近。 輸出方波頻率與相對濕度的數據對照見表 。 濕敏電容經振蕩電路變換后的脈沖頻率信號，送入單片機的定時 /計數器 T1，T1 工作于方式 1 為 16 位計數器，同時用 T0 定時 1S，實現計數功能，記錄脈沖數并存入內存緩沖區。 表 輸出方波頻率與相對濕度的數據對照表 濕度 頻率 濕度 頻率 %RH Hz %RH Hz 0 7351 10 7224 20 7100 30 6976 40 6853 50 6728 60 6600 70 6468 80 6330 90 6186 100 6033 鍵盤及顯示接口擴展 芯片的選擇 鍵盤及顯示部分擴展選擇 YM19264液晶顯示 ， YM19264是 深圳市耀宇科技有限公司 ， 單個芯片就能完成鍵盤輸入和 LCD顯示控制兩種功能。 由于它本身可提供掃描信號，因而可代替 CPU完成鍵盤和顯示器的控制，從而減輕了 CPU的負擔， 提高了運算速 度 ，而且接口方便、顯示穩定、程序簡單、可靠性高、使用方便。 YM19264 的引腳功能介紹 （ 1） VSS 0V 電源地 （ 2） VDD 電源電壓 （ 3） VEE ~(13V) 液晶顯示器驅動電壓 （ 4） D/I H/L D/I=“H”,表示 DB7~DB0 為顯示數據 ， D/I=“L”,表示 DB7~DB0 為顯示指令數據 （ 5） R/W H/L R/W=“H”,E=“H”,數據被讀到 DB7~DB0 ， R/W=“L”,E=“H→L”, DB7~DB0 的數據被寫到 IR 或 DR （ 6） E H/L 使能信號： R/W=“L”,E 信號下降沿鎖存 DB7~DB0 ， R/W=“H”,E=“H” DRAM 數據讀到 DB7~DB0 （ 7 ） DB0 ~7 H/L 數據線 （ 8） CS1 L （ 19264A)， 選擇 IC1,即（左） 64 列 （ 9） RESET L 復位控制信號， RST=0 有效 （ 10） CS2 L （ 19264A) 選擇 IC2,即（中） 64 列 （ 11） CS3 L （ 19264A) 選擇 IC3,即（右） 64 列 （ 12） V0 9V Negative Voltage for LCD driving （ 13） LED+ + The LED supply YM19264 與 AT89C51 的連接 圖 89C51 與 YM19264 接口電路 YM19264 是一個液晶顯示芯片，單片機利用數據與控制信號直接采用存儲器訪問形式來控制液晶模塊，單片機數據口 P0口通過 74HC245 與液晶模塊數據口相連，單片機的 作為液晶模塊的讀寫控制信號，液晶模塊顯示在 RES 接上復位電路， RS、 CS CS CS E 信號分別接到單片機的 。液晶模 塊就相當于單片機的外部存儲器一樣，單片機可以方便的控制數據與指令的輸入、輸出，當 E 為高電平時選通液晶模塊， CS CS2 和 CS3 將液晶的屏幕分成三個部分，高電平有效。 RES 必須接一個復位電路，低電平有效。 第四章 系統軟件設計 程序開發環境及設計原則 基于單片機應用系統的軟件開發，常用的有匯編語言， C 語言等。考慮到要編寫的程序較小，且功能也簡單，采用 C 語言來編寫難度大，匯編語言基本保留了機器語言的靈活性。使用匯編語言能面向機器并較好地發揮機器的特性，得到質量較高的程序。匯編語言像機器指令一樣，是硬 件操作的控制信息。匯編語言用來編制系統軟件和過程控制軟件，其目標程序占用內存空間少，運行速度快，有著高級語言不可替代的用途。因此，采用匯編語言作為編程語言。 編制軟件最基本的要求是： （ 1） 軟件結構清晰、簡捷、流程合理； （ 2） 名功能程序實現模塊化。這樣便于調試、鏈接，又便于移植、修改； （ 3） 程序存儲區，數據存儲區規劃合理，既節省空間，又便于操作； 本設計基于模塊化思想。編寫過程中，使用了子程序。主程序比較簡單 ,可讀性強，結構清晰，層次明確。 本設計程序功能及流程 本系統軟件部分設計了計數器計 數、數據信號采集、溫濕度值顯示等主要子程序。并列出了溫濕度顯示主程序及個子程序的流程圖。在程序設計中運用了模塊化與結構化相結合的方法，低級模塊可以被高級模塊重復調用，提高了效率，節省了內存，也方便了程序的調試和使用維護。下面介紹各個程序模塊的功能。 主程序：系統上電或復位后，即進入主體模塊。具體功能是 :初始化，為啟動作準備，連接各個子模塊并協調它們的工作。溫濕度顯示的主程序流程圖 及 。 溫度數據采集子程序：本程序的作用是將 ICL7109轉換的數據量送如單片機中。因為 7109為 12位輸出，所以需分 時調用輸出的高位和低位，流程圖見圖 。 計數子程序： T1工作于計數方式 1， T0工作于定時方式 1。通過 T0定時 1S來對輸入的頻率進行記數。由于在此方式下， T0每次最多產生 100ms的定時，所以要循環 10次才能實現，本程序通過調用一個中斷子程序來完成此功能。預先設T0初值， TL0=B0H， TH0=3CH。流程圖見 圖 。 圖 溫度檢測顯示流程圖 開始 啟動 ICL7109 數據采集程序 A/D 轉換數據求和存入 30H， 31H 中 是否是 4 次 A/D 求和除以 4 數據量處理程序 顯示 圖 濕度檢測顯示流程圖 存儲器分配： 20H：溫度值高位； 21H：溫度值低位； 22H：濕度值高位； 23H：濕度值低位； 24H：模數轉換量高位； 25H：模數轉換量低位。 圖 溫度數據采集子程序流程圖 圖 計數子程序流程圖