大棚溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本設(shè)計(jì)為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，由89c51單片機(jī)，a/d轉(zhuǎn)換電路，溫度檢測(cè)電路，濕度檢測(cè)電路、控制系統(tǒng)組成。溫度檢測(cè)電路將檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成電壓，該模擬電壓經(jīng)adc0809轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入89c51單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)比較輸入溫度與設(shè)定溫度來(lái)控制風(fēng)扇或電爐驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)棚內(nèi)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)不對(duì)風(fēng)扇或電爐發(fā)出動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚里植物生長(zhǎng)溫度及土壤和空氣濕度的檢測(cè)，監(jiān)控，并能對(duì)超過(guò)正常溫度、濕度范圍的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，使大棚環(huán)境得到了良好的控制。該設(shè)計(jì)還具有對(duì)溫度的實(shí)時(shí)顯示功能，對(duì)棚內(nèi)環(huán)境溫度的預(yù)設(shè)功能。第一章 概述大棚、中棚及日光溫室為我國(guó)主要的設(shè)施結(jié)構(gòu)類(lèi)型。其主要功能是采用電路來(lái)自動(dòng)控制室內(nèi)的溫度

2、，以利于植物的生長(zhǎng)。溫室的性能指標(biāo)：1溫室的透光性能 溫室是采光建筑，因而透光率是評(píng)價(jià)溫室透光性能的一項(xiàng)最基本指標(biāo)。透光率是指透進(jìn)溫室內(nèi)的光照量與室外光照量的百分比。溫室透光率受溫室透光覆蓋材料透光性能和溫室骨架陰影率的影響，而且隨著不同季節(jié)太陽(yáng)輻射角度的不同，溫室的透光率也在隨時(shí)變化。溫室透光率的高低就成為作物生長(zhǎng)和選擇種植作物品種的直接影響因素。一般，連棟塑料溫室在50%60%，玻璃溫室的透光率在60%70%，日光溫室可達(dá)到70%以上。2溫室的保溫性能 加溫耗能是溫室冬季運(yùn)行的主要障礙。提高溫室的保溫性能，降低能耗，是提高溫室生產(chǎn)效益的最直接手段。溫室的保溫比是衡量溫室保溫性能的一項(xiàng)基本指

3、標(biāo)。溫室保溫比是指熱阻較小的溫室透光材料覆蓋面積與熱阻較大的溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)覆蓋面積同地面積之和的比。保溫比越大，說(shuō)明溫室的保溫性能越好。3溫室的耐久性 溫室建設(shè)必須要考慮其耐久性。溫室耐久性受溫室材料耐老化性能、溫室主體結(jié)構(gòu)的承載能力等因素的影響。透光材料的耐久性除了自身的強(qiáng)度外，還表現(xiàn)在材料透光率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷衰減，而透光率的衰減程度是影響透光材料使用壽命的決定性因素。一般鋼結(jié)構(gòu)溫室使用壽命在15年以上。要求設(shè)計(jì)風(fēng)、雪荷載用25年一遇最大荷載；竹木結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易溫室使用壽命510年，設(shè)計(jì)風(fēng)、雪荷載用15年一遇最大荷載。 由于溫室運(yùn)行長(zhǎng)期處于高溫、高濕環(huán)境下，構(gòu)件的表面防腐就成為影響溫室使用壽命

4、的重要因素之一。鋼結(jié)構(gòu)溫室，受力主體結(jié)構(gòu)一般采用薄壁型鋼，自身抗腐蝕能力較差，在溫室中采用必須用熱浸鍍鋅表面防腐處理，鍍層厚度達(dá)到150200微米以上，可保證15年的使用壽命。對(duì)于木結(jié)構(gòu)或鋼筋焊接桁架結(jié)構(gòu)溫室，必須保證每年作一次表面防腐處理。第二章 比例微積分控制原理31 比例積分調(diào)節(jié)器(pd)比例調(diào)節(jié)器具有誤差，為解決此問(wèn)題，可引入積分(inte6rai)環(huán)節(jié)，其方塊圖見(jiàn)圖433l 比例微分調(diào)節(jié)器對(duì)誤差的任何變化，都產(chǎn)生一個(gè)控制作用比，阻止誤差的變化。c變化越快，pd越大，輸出校正量也越大。它有助于減少超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定；同時(shí)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)

5、特性。它的缺點(diǎn)是抗干擾能力變差。32 pid調(diào)節(jié)器 積分器能消除镕差，提高精度，但使系統(tǒng)的響應(yīng)速度變慢、穩(wěn)定性變環(huán)。微分器能增加穩(wěn)定性，加快響應(yīng)速度。比例器為基本環(huán)節(jié)。三者合用，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制。圖437為pid調(diào)節(jié)器的方塊圖。第三章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的特性一般是給定的，如機(jī)械、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓等設(shè)備。在設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，采用加入“個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)校正(補(bǔ)償)系統(tǒng)特性的環(huán)節(jié)(校正環(huán)節(jié))，來(lái)改變系統(tǒng)特性，使其符合給定的特性要求。實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)的裝置，稱(chēng)為校正裝置或調(diào)節(jié)器。設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要招校正裝置的設(shè)計(jì)。由于開(kāi)習(xí)；系統(tǒng)一船達(dá)不到控制的要求，因而自動(dòng)控制系統(tǒng)均

6、采用閉環(huán)(反饋)控制方法。在采用串聯(lián)校正時(shí)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 給出系統(tǒng)所要求的特性(期望特性)。 由控制目的、靜態(tài)特性等要求來(lái)選擇系統(tǒng)各元件(如電護(hù)、電動(dòng)機(jī)等)。 對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)特性分析，并與系統(tǒng)的期望特性進(jìn)行比較，由比較的結(jié)果來(lái)求取校正裝置的特性。 檢驗(yàn)由此設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)所具有的特性，若不滿(mǎn)足，則更新修改校正裝置的特隊(duì)直至校合要求為d：具體的設(shè)計(jì)方法有時(shí)域法、頻率法和根軌跡法。 時(shí)域法即按前面介紹的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，選擇適當(dāng)?shù)男Ｕb2，定性、穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、過(guò)渡時(shí)間等的要求。頻率法即分析系統(tǒng)的頻率特性，選擇適當(dāng)?shù)男Ｕb置以改變其對(duì)數(shù)頻率特性的形狀，以滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差、相位裕量和截

7、止頻率的要求。所謂頻率特性，是在正弦量輸入下，系統(tǒng)的輸出穩(wěn)態(tài)分量與輸入穩(wěn)態(tài)分量的復(fù)數(shù)比，邱o(j。)表示。只要將傳遞函數(shù)中的用加替代，就可得到系統(tǒng)的頻率特性。由于酸(jq)是以復(fù)致形式表示，故其幅值可表示為稱(chēng)為幅位頻率特性。其相角可表示為按系統(tǒng)的頻率特性，可分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、過(guò)渡特性和穩(wěn)態(tài)誤差。根軌跡法即分析閉環(huán)傳遞函數(shù)的根的軌跡，然后選擇適應(yīng)的校正裝置，以滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定竹、穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)響應(yīng)等的要求。由于難以求解高階特征方程，故在分析特征方程的根與方程中參數(shù)的關(guān)系時(shí)，采用很的軌跡的方法。即按特征方程式的根(它們?yōu)閺?fù)致)所必須滿(mǎn)足的增益條件和相位條件并列用根軌跡的特性來(lái)作出根的軌跡。第四章 可

8、控硅及其工作原理 可控硅為大功率直流元件(scr)，硫氏 41可控硅結(jié)構(gòu) 可控硅由p1h1pan2四層半導(dǎo)體材料制成，可用p1n1p2和nlp2n2兩個(gè)三極管等效。陽(yáng)極a、控制極o、陰極k達(dá)三個(gè)電極，其結(jié)構(gòu)如圖329所示。除了一班的單向可控桂外，現(xiàn)在還有雙向可控桂(yriac)，它等價(jià)于兩個(gè)單向可控桂并聯(lián)，可雙向?qū)ā?42可控硅特性 當(dāng)照極電位高于陰極電乎，控制極電流18增大到一定值(觸發(fā)電流)時(shí)，可控硅由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，一旦導(dǎo)通以后，ig即使為o，可控桂仍保持導(dǎo)通，直至陽(yáng)極電位小于等于陰極電位為止，即陽(yáng)極電流小于維持電流時(shí)可控桂才由導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?43單相可控硅整流電路 圖330是一個(gè)最簡(jiǎn)單

9、的單相半波可控整流電趴在uaxo且ig大于觸發(fā)電流時(shí)scr導(dǎo)通，負(fù)載(電熱絲)上才有電流流過(guò)，輸出波形為部分半波交流電 第五章 溫度傳感器 溫度傳溉器將溫度信號(hào)變換成電阻或電壓信哥，它有多種類(lèi)型，各種溫度傳感器變換特性和適用范用也不相同。51鉑電阻 鉑是一種貴金屬，鉑在氧化性介質(zhì)中的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，尤其是耐氧化的能力6，此外它容易提純、工藝簡(jiǎn)單，可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔，有較高的電阻牢，是一種理想的熱電阻材料，鉑電阻具有精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。鉑電阻的溫度測(cè)量范圍在200一十850左右，在小于?oo時(shí)，非線性誤差小于o喇，它的電阻值月和溫度f(wàn)之間的關(guān)系可以近似地表示為： 只a

10、6十b a，b為常數(shù)。a為熱敏系數(shù)(ar)。 鉑電阻的阻值比較小，常用的有pllo和ptloo，它們?cè)趏的阻值分別為109和looq，溫醫(yī)阻值換算關(guān)系如表32所示。鉑電阻是一種高性能的金屬熱電阻，相應(yīng)地價(jià)格較責(zé)，在被測(cè)溫度較高精度也要求高的微機(jī)溫度控制系統(tǒng)中，廣泛地用鉑電阻作熱電阻傳感器。然而在精度要求不高測(cè)量溫度較低的場(chǎng)合可以用另一種金屬熱電阻一一銅電阻作熱傳感器。飼電阻可用來(lái)測(cè)量一50宅一十1io的溫度，在該范圍內(nèi)銅電阻和溫度基本呈線性關(guān)系：只。及。(1十。f)，溫度系數(shù)。!42ixlo”e”428x10”。銅電阻的缺點(diǎn)是電阻率小，一定陽(yáng)值的鋼電阻體積比鉑電極大，溫度超過(guò)loo時(shí)容易氧化。

11、52熱敏電阻 熱敬電阻是一種半導(dǎo)體熱電阻，按半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的典型特性，熱敏電阻有三種灸型；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(ntc)、正溫度系數(shù)熱敏電阻(ptc)和臨界溫度電阻器(ctr)，53 熱電偶 兩種不同的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)a、b組成閉合回路(見(jiàn)圖314)時(shí)，當(dāng)a、b相接的兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，則在回路中產(chǎn)生一個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)作熱電效應(yīng)。達(dá)兩種不同導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的組合稱(chēng)為熱電娟。每根單獨(dú)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)稱(chēng)為熱電權(quán)。兩個(gè)接點(diǎn)中一端稱(chēng)為工作端(亦稱(chēng)測(cè)量端或熱端)，如t端，另一瑞稱(chēng)為自由淌(亦稱(chēng)冷端)如to縮。54 半導(dǎo)體pn結(jié)溫度傳感器這種傳感器是利用半導(dǎo)體二極管的pn結(jié)正向壓降隨溫度升高而

12、下降的特性制成的，傳輸特性為非線性，靈敏度約為一9ny，測(cè)量溫度范圍為“40“們50，它的價(jià)格低，但需使用恒壓源饋電。第六章 數(shù)摸轉(zhuǎn)換原理 61分辨率與量化誤差 ad轉(zhuǎn)換器的分辨率是指轉(zhuǎn)換器所能感受到的模擬輸入的最小變化值。通常定義為滿(mǎn)刻度電壓值與2之比值。也可以用1l5d對(duì)應(yīng)滿(mǎn)量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，或者用ppm來(lái)表示，1lo。ppm。例如adc0809的位數(shù)為8位，則該轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)可以用2個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行量化。如用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，其分辨率為：12“l(fā)oo12looo39 又如5g14433雙積分ad轉(zhuǎn)換器，輸出是為3位半bcd碼的轉(zhuǎn)換器1999，用百分?jǐn)?shù)表示其分辨率為：11999l oo005

13、 實(shí)際上，無(wú)論是ad轉(zhuǎn)換器還是da轉(zhuǎn)換器，當(dāng)其位數(shù)確定以后，分辨率就已確定，分辨率只是一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，它不能提供有關(guān)精度和線性度的任何信息。依分辨率的高低，ad轉(zhuǎn)換器可分為三種類(lèi)型：低分辨串為38位、中分辨率為912位、高分辨率為13位以上。一般分辨率越高，其價(jià)格也就越高。員化誤差是由于ad轉(zhuǎn)換器的分辨率有限所引起的誤差，其大小通常規(guī)定為土12lsb。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須選擇具有足夠分辨串的轉(zhuǎn)換器，才能將這種“數(shù)字化的噪聲”降低到可接受的值 62 梢度ad的轉(zhuǎn)換精度是反映實(shí)際ad轉(zhuǎn)換器在量化值上與一個(gè)理想ad轉(zhuǎn)換器的差值，可表示成絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。絕對(duì)誤差的大小由實(shí)際模擬量輸入值與理論值之差來(lái)

14、度量。實(shí)際上對(duì)應(yīng)于同一個(gè)數(shù)寧量輸出，其模擬量輸入并不是一個(gè)固定的值，而是有個(gè)范圍。絕對(duì)誤差包括增益誤差、零點(diǎn)誤差和非線性誤差等。相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與滿(mǎn)到度值之比，一般用百分?jǐn)?shù)()來(lái)表示。對(duì)ad轉(zhuǎn)換器也常用ppm(百萬(wàn)分之一)或最小有效位的當(dāng)量lsb來(lái)表爾：1isb12“滿(mǎn)刻度值。 63 轉(zhuǎn)投時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率 ad轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間叫轉(zhuǎn)換時(shí)間。而轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。ad轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換速度可分為三類(lèi)。 (1)低速：以雙積分轉(zhuǎn)換方式多見(jiàn)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，一般要大于40一50ms。但由于雙積分式ad轉(zhuǎn)換器外接器件少，使用十分方便，而且具有極高的性能價(jià)格比，因此在一些非快速的ad轉(zhuǎn)換通道中

15、仍j泛使用，如用于智能儀器儀表等。(2)中速：轉(zhuǎn)換方式多為逐次退近式等。逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器是目前種類(lèi)最多、數(shù)星最大、應(yīng)用最廣的ad轉(zhuǎn)換器件。逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器又有單片集成與混合集成兩種集成電路形式，后者的豐要性能指標(biāo)均高于前者。這類(lèi)器件的轉(zhuǎn)換時(shí)間在1200沖之間，常用的多在幾微秒到幾十微秒之間，如adc0808d809為100psad e 74a為25fs等。它們常用于一般自動(dòng)控制。(3)高速：轉(zhuǎn)換方式為并行或串并行。轉(zhuǎn)換時(shí)間員短的為全并行式ad轉(zhuǎn)換器如用雙極型或cm(s工藝制作的高速全并行式ad轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為20一50ns。并行式ad轉(zhuǎn)換技術(shù)在實(shí)踐l不易實(shí)現(xiàn)，所以長(zhǎng)期以來(lái)并未獲得實(shí)際

16、使用。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，一些廠家已開(kāi)始生產(chǎn)出單片集成化的低分辨車(chē)并行式ad轉(zhuǎn)換器。由于其組成復(fù)雜，價(jià)格昂貴，因此目前又出現(xiàn)了種串、并行ad轉(zhuǎn)換方案進(jìn)行折衷，以簡(jiǎn)化電路，但速度有所下降。在選擇ad轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，除，l述幾點(diǎn)應(yīng)認(rèn)真考慮外的要求、ad的轉(zhuǎn)換路數(shù)及電源的種類(lèi)和功耗等。64接口時(shí)注意的問(wèn)題 一般而言，任何型號(hào)的ad芯片都可以與微機(jī)(或單片機(jī))連接使用，但對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)、應(yīng)該掌握所選ad電路的特點(diǎn)及性能技術(shù)指標(biāo)，對(duì)不同的ad轉(zhuǎn)換器采用不同的接口電路。在設(shè)計(jì)單片微機(jī)與ad轉(zhuǎn)換器的接口對(duì)，要注意掌握下述幾點(diǎn)方法。(1)模擬端輸入信號(hào)的連接 ad轉(zhuǎn)換器的模擬量信號(hào)大都為標(biāo)難信號(hào)o一5v或o一1

17、dv，但有些ad轉(zhuǎn)換器的輸入極性除單極性外，也可以是雙極性，用戶(hù)可通過(guò)改變外接線路來(lái)改變量程，使用時(shí)注意查閱有關(guān)ad轉(zhuǎn)換器的使用手冊(cè)。另外，在模擬輸入通道中除了單通道輸入外，還有多通道輸入方式。在微機(jī)系統(tǒng)中，多通道插入可采用兩種方法是采用單路模擬輸入的ad芯片，在模擬量輸入端加接多路開(kāi)關(guān)；另一種是采用帶有多路開(kāi)關(guān)的ad轉(zhuǎn)換器。(2)輸出數(shù)字量引腳的連接 ad轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出引腳與單片微機(jī)的連接方法與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。對(duì)于那些沒(méi)有的出鎖存器的ad轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，一般要通過(guò)鎖存器或io接口與單片機(jī)相連，常用的接口及鎖存器有8155、8255b 8243、74l5273、74ls373等。當(dāng)ad轉(zhuǎn)換器內(nèi)部

18、含出鎖存器時(shí)，可直接與單片機(jī)相連。有時(shí)為了增加控制功能，也采用io接口連接。另外，根據(jù)位數(shù)的不同，ad轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的連接方法也不同。對(duì)于8位的ad轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字始出可與8仗單片機(jī)數(shù)據(jù)總線直接相連，或者從某個(gè)io口(如pi n)輸入。但對(duì)于那些高于8位的ad轉(zhuǎn)換器，如10位、12位或16位等，其連接就不那么簡(jiǎn)單了，應(yīng)該分步讀出。在讀取數(shù)字量時(shí)，通常用單片機(jī)的控制信號(hào)而和地址譯碼信號(hào)來(lái)控制由不同的地址信號(hào)來(lái)分步讀取全部數(shù)據(jù)。 (3)ad轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)方式 無(wú)論選擇什么樣的ad轉(zhuǎn)換芯片，當(dāng)其與微機(jī)連接好了之后，都必須由微機(jī)在片選信號(hào)選中的基礎(chǔ)上，發(fā)出啟動(dòng)該芯片所需的信號(hào)。芯片不同，啟動(dòng)的方式

19、也不同。有的需要電平觸發(fā)，有的需要脈沖觸發(fā)。 所謂電平觸發(fā)就是在ad轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)引腳上加上一個(gè)要求的電平。當(dāng)電平加上以后，ad轉(zhuǎn)換立刻開(kāi)始，而且在轉(zhuǎn)換過(guò)程中必須保持這一電平，否則將停止轉(zhuǎn)換。在這種啟動(dòng)方式下，cpu控制必須通過(guò)寄存器保持一段時(shí)間，一般采用d觸發(fā)器、鎖存器或并行io接口等來(lái)實(shí)現(xiàn)。如ad570、ad571、ad572都屬電平控制轉(zhuǎn)換電路。脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換芯片，只要在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入引腳加一個(gè)啟動(dòng)脈沖即可。如adc0809ad574等都屬于這一類(lèi)芯片，一般用w/r及地址譯碼器的輸出了i經(jīng)過(guò)一定的邏輯電路進(jìn)行控制。 (4)判斷ad轉(zhuǎn)換結(jié)束及讀取數(shù)據(jù) cpr發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后，ad轉(zhuǎn)換器開(kāi)始轉(zhuǎn)換，當(dāng)

20、轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ad轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)含朗轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)器置位，輸出一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)，通知單片機(jī)，ad轉(zhuǎn)換已完成，可以進(jìn)行讀數(shù)操作，單片微機(jī)判斷ad轉(zhuǎn)換結(jié)束否通常有下列四種方法： 1程序查詢(xún)方式將ad轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)經(jīng)子龍門(mén)送到cpu的數(shù)據(jù)總線或io接口的某一位上，當(dāng)單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，即開(kāi)始查詢(xún)ad轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，沒(méi)有結(jié)束則繼續(xù)查詢(xún)，直到有結(jié)束信號(hào)時(shí)，方可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。采用這種方法的程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，且實(shí)時(shí)性也比較強(qiáng)、是單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種方法。2ddf方式 將ad轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)接至單片機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)端，單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，繼續(xù)執(zhí)行主程序，當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，向單片機(jī)提出中

21、斷申請(qǐng)單片機(jī)響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)子程序中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。這種方法能使ad轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)并行工作，因而大大節(jié)省了cpu的時(shí)間，常用于實(shí)時(shí)性要求比較強(qiáng)或多參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。 3軟件延時(shí)方式 單片機(jī)向ad發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，即調(diào)用軟件延時(shí)程序，延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于ad轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，延時(shí)結(jié)束后方可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。為了確保轉(zhuǎn)換完成，一般將延時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)于ad轉(zhuǎn)換時(shí)間。這種方法可靠性比較高不用增加硬件連線，但要占用cpu的大量時(shí)間，多用在cpu處理任務(wù)比較少的系統(tǒng)小。 4等待方式 在ad轉(zhuǎn)換期間，設(shè)法產(chǎn)生一個(gè)等待信號(hào)，暫停cpu工作，使之處于等待狀態(tài)。只有當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才使cpu繼續(xù)工作

22、，并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。這種方法也不利于發(fā)揮cpu的效率。 ad轉(zhuǎn)換完成后，如何從ad轉(zhuǎn)換器讀取數(shù)據(jù)，要根據(jù)ad轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而定。若轉(zhuǎn)換器的片內(nèi)具有可控的三態(tài)門(mén)或接口邏輯時(shí)，ad的數(shù)據(jù)輸出可直接掛到單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，而無(wú)須附加邏輯接口電路，并在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，利用而信號(hào)(只要通過(guò)一條指令movx a，dpte)，打開(kāi)三態(tài)門(mén)，待數(shù)據(jù)讀入cpu。對(duì)于片內(nèi)輸出寄存器無(wú)可控的三態(tài)門(mén)或接口邏輯的ad轉(zhuǎn)換器，則必須經(jīng)io通道或輸入緩沖電路才能與單片機(jī)連接。 (5)參考電源的連接 ad轉(zhuǎn)換器中參考電源的作用是提供其內(nèi)部da轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)電源，它直接關(guān)系到ad轉(zhuǎn)換的精度，因而對(duì)該電源的要求比較高，一般要求由穩(wěn)壓電源

23、供電。不同的ad轉(zhuǎn)換器，參考電源的提供方法也不 樣。通常8位ad轉(zhuǎn)換器采用外電源供電，如adc0809、ad7574等。但對(duì)于精度要求比較高的12位ad轉(zhuǎn)換器，如ad574a、adc80等，一般在ad芯片內(nèi)部設(shè)有精密參考電源，不必另外加電源。 在一些單、雙極性均可使用的ad轉(zhuǎn)換器中，參考電平常常有兩個(gè)引腳：vraf+，和vraf-根據(jù)模擬量輸入信號(hào)的極性不同，這兩個(gè)參考電源引腳的接法也不同。若模擬量信號(hào)為單極性時(shí)，vnspt，端接模擬地，vnzpt、端接參考電源正端；當(dāng)模擬量信號(hào)為雙極性時(shí)，則vnspt，接參考電源的正端，vnzpt，接參考電源負(fù)端。 下面以較為常用的adc0809為例介紹其接

24、口方法。 a比d809是8位ad轉(zhuǎn)換芯片，由單一十5v電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可以對(duì)8路。一5v的模擬輸入電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100ys左右；片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、高阻抗斬波穩(wěn)定比較器、256r電阻t型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀電子開(kāi)關(guān)以及逐次退近寄存器，采用逐次逼近技術(shù)實(shí)現(xiàn)ad轉(zhuǎn)換；其內(nèi)部無(wú)時(shí)鐘電路，時(shí)鐘fcm須由外部提供，典型時(shí)鐘頻率為640kh，；輸出具有ttl三態(tài)鎖存緩沖器，可直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。此外，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚琣dc0809可以對(duì)0-5v的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 由此可見(jiàn)，當(dāng)這些信號(hào)有效時(shí)，p27應(yīng)置為低電乎。 adc0809的時(shí)鐘

25、信號(hào)一般由8031的ale端取得，如果ale信號(hào)頻率過(guò)高，應(yīng)分頻后再送人轉(zhuǎn)換器。例如當(dāng)803l的品振頻率選擇6mhz時(shí)，al正端的頻率約為lmhz，故需采用二分頻后才能與0809的c工k端連接，分頻器一般用74ls74d觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，因107中選用了分頻電路。圖108為adc08080809的時(shí)序圖。從時(shí)序圖可以看出，在啟動(dòng)adc08080809后，eoc約在10us后才變?yōu)榈碗姾?，編程時(shí)要注意這一點(diǎn)。第七章 具體方案設(shè)計(jì)71實(shí)施方案及分析實(shí)現(xiàn)以上功能有三種方案，每一種方案分析如下：1方案一： 工作原理：當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)，ad590溫度傳感器輸出電流經(jīng)電流電壓變換及放大電路觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，

26、使電爐家溫裝置工作，當(dāng)溫度回到正常溫度范圍內(nèi)時(shí)，ad590輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓不足以使可控硅電路1導(dǎo)通，電爐加溫裝置停止加溫。濕度檢測(cè)電路工作原理類(lèi)似。2方案二: 工作原理:kc-100的第一腳為信號(hào)輸入端,外接溫度濕度傳感器.當(dāng)大棚內(nèi)溫度上升到設(shè)定溫度時(shí)，kc-100自動(dòng)識(shí)別使第三腳自動(dòng)輸出高電位，使vt9013導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)降溫裝置風(fēng)扇開(kāi)啟，達(dá)到降溫效果。溫敏電阻時(shí)刻檢測(cè)棚內(nèi)溫度，當(dāng)溫度恢復(fù)到設(shè)定溫度時(shí)，kc-100輸出低電位，vt9013截止，通風(fēng)裝置關(guān)閉。濕敏電路工作原理類(lèi)似。3方案三： 工作原理：溫度檢測(cè)電路將檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成電壓，該模擬電壓經(jīng)adc0809轉(zhuǎn)換后，由int0中

27、斷口進(jìn)入89c51單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)比較輸入溫度與設(shè)定溫度來(lái)控制風(fēng)扇或電爐驅(qū)動(dòng)電路，并將室溫送顯。當(dāng)棚內(nèi)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)僅實(shí)時(shí)顯示溫度。濕度控制類(lèi)似。方案比較與方案選擇： 方案一與方案二完全由全硬件實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)某一恒定溫度點(diǎn)溫度上下變動(dòng)的自動(dòng)控制，但可調(diào)溫度范圍窄。方案三為軟硬件綜合電路，單片機(jī)能實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度、濕度，并能對(duì)相應(yīng)的變化作出適當(dāng)?shù)目刂普{(diào)整，還能對(duì)溫度濕度進(jìn)行顯示。 所以我們選擇方案三。72單元電路設(shè)計(jì)1單片機(jī)和a/d通道電路：圖一 溫度傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)ad0809的27腳送單片機(jī)89c51，單片機(jī)把采集到的數(shù)據(jù)與rom中所設(shè)的數(shù)據(jù)相比較，發(fā)出控制指令。當(dāng)檢測(cè)到的溫度

28、在允許溫度范圍內(nèi)時(shí)，加溫裝置，降溫裝置均不動(dòng)作。當(dāng)溫度上升或降低到允許范圍外時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)控制端口輸出高電平，驅(qū)動(dòng)控制裝置。單片機(jī)rom中設(shè)置有報(bào)警極限溫度，當(dāng)溫度到達(dá)極限溫度值時(shí)，單片機(jī)14腳輸出使三極管tt1導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。2溫度檢測(cè)電路：圖二 由pn節(jié)構(gòu)成的溫度傳感器，隨溫度的變化阻值發(fā)生改變。把它接入橋電路，通過(guò)橋電路輸出壓差經(jīng)741的放大輸入ad0809。風(fēng)扇、電爐控制電路：圖三上圖是電爐加溫原理圖。工作原理如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)p1.7口輸出，使三極管導(dǎo)通，光耦4n35工作將直流地與市網(wǎng)交流地隔離，可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通電爐回路。加熱裝置開(kāi)始工作。風(fēng)扇降溫裝置與電爐加溫裝置原理類(lèi)似，不同之處在于

29、可控硅被繼電器代替。顯示電路：由max7219直接驅(qū)動(dòng)led顯示。整機(jī)電路（見(jiàn)附頁(yè)）3測(cè)試方法為了模擬溫室環(huán)境，我們采用200w燈泡加熱，12v/0.2a軸流風(fēng)機(jī)降溫。將溫度計(jì)，大功率燈泡，風(fēng)扇和溫度傳感器置于密閉的紙箱中，當(dāng)密閉空間的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，電燈亮，模擬加熱，當(dāng)加熱到上限溫度時(shí)，電燈滅，停止模擬加熱；當(dāng)密室溫度高于設(shè)定溫度范圍，風(fēng)扇開(kāi)，開(kāi)始降溫，直到設(shè)定溫度范圍內(nèi)。如果降溫過(guò)度，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)加溫裝置。(升溫裝置一攝氏度需要2s，降溫裝置降溫一攝氏度需20s。)4討論基本功能基本實(shí)現(xiàn)，顯示電路裝入系統(tǒng)后沒(méi)能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)顯示功能。在前期制作過(guò)程中，由于布線沒(méi)注意高頻線與數(shù)據(jù)線的

30、隔離，造成a/d通道采集的數(shù)據(jù)受到嚴(yán)重干擾，致使數(shù)據(jù)不能正確進(jìn)入單片機(jī)rom.此外,軟件方面,在寄存器的分配上存在一些混亂.我們將在以后的電路設(shè)計(jì)中注意這些問(wèn)題，提高硬件設(shè)計(jì)的效率。第八章 工作原理與編程;* ;* 溫度控制程序 w.asm * ;*;* ;說(shuō)明：測(cè)試程序在e6000版本下通過(guò) * ;*以下為一些偽指令定義*;*; the code meets all ad7416 family timing requirements when executed by an; at89cx051 microcontroller with a 6 mhz clock. code modifica

31、tions may be; required if a faster clock is substituted.faddr data 24h zdata data 28h address data 29h ;addr_hi data 2ah ;*microcontroller connections to aad7416 or at24c02 serial bus lines.scl equ p3.4 sda equ p3.5 ;*ad7416presodo*wd_h_key equ p1.6wd_l_key equ p1.7h_key  equ p3.2jdq equ p1.5h_

32、data data 50h ; h_data 存放溫度報(bào)警上限l_data data 51h ; l_data 存放溫度報(bào)警上限w_data data 52hm_data data 53hs_h_data data 59hs_l_data data 5ah;m_h data 6bh;m_l data 6chorg 0000hajmp mainorg 000bhajmp time_t0org 0040htime_t0:push accclr tr0mov th0,#0mov tl0,#0inc 5fhmov a,5fhxrl a,#20jz clear0ret_t0:setb tr0pop ac

33、creticlear0:mov 5fh,#0mov a,w_datamov bcd_data,a lcall hex_bcd mov 69h,r5 mov 6ah,r6 mov 6bh,r7mov 6eh,#00hmov 6dh,#00hmov 6ch,#00h ajmp ret_t0org 0100h*主程序開(kāi)始*main:mov sp,#70hmov tmod,#01hmov th0,#0mov tl0,#0clr et0clr tr0mov 6eh,#00hmov 6dh,#00hmov 6ch,#00hmov 6bh,#00hmov 6ah,#00hmov 69h,#00hmov 5f

34、h,#00h ;5fh存放100ms 單元mov h_data,#0mov l_data,#0mov s_h_data,#0mov s_l_data,#0mov w_data,#0mov dptr,#0fb00hmov a,#03hmovx dptr,a;*read at24c02 from address 00h,01h faddr set 90h mov faddr,#0a0h mov address,#00hmov addr_hi,#00h mov a,#00h lcall rd_rand mov s_h_data,a mov address,#01h mov addr_hi,#00h

35、mov a,#00h lcall rd_rand mov s_l_data,a faddr set 91h setb easetb et0setb tr0 start_1: lcall ad7416 mov h_data, r7 mov l_data, r6 mov r0,l_data mov r1,h_data lcall div25 mov w_data,r4 mov a,w_data mov bcd_data,a lcall hex_bcd mov 69h,r5 mov 6ah,r6mov 6bh,r7 mov a,s_data lcall hex_bcd mov 69h,a mov 6

36、ah,b mov a,m_data lcall hex_bcd mov 6bh,a mov 6ch,b mov a,h_data lcall hex_bcd mov 6dh,a mov 6eh,blcall dislcall key mov faddr,#0a0hmov address,#00h mov addr_hi,#00hmov a,#00h mov zdata,s_h_datalcall wr_bytemov address,#01hmov a,#00h mov zdata,s_l_data lcall wr_byte lcall control ajmp start_1;*顯示子程序

37、*dis: push accmov dptr,#0fb00hmov a,#03hmovx dptr,ayled:mov r0,#6ehmov r3,#01hmov a,r3yb: mov dptr,#0fb01hmovx dptr,ainc dptrmov a,r0add a,#11hmovc a,a+pcmovx dptr,alcall delldec r0mov a,r3jb acc.5,eendrl amov r3,asjmp ybnopnopeend:ajmp s_endbd: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dhbd1: db 7dh,07h,7fh,6fh,77h,

38、7chbd2: db 39h,5eh,79h,71h,73h,3ehbd3: db 31h,6eh,1ch,23h,40h,03hs_end:pop accret;*end display*;*delay program*dell:mov r7,#04hdel:mov r6,#0e7hnn:djnz r6,nndjnz r7,delret;* ;*key（按鍵） program *key:clr tr0 jb wd_h_key,l_set lcall dell jb wd_h_key,l_set inc s_h_data mov a,s_h_data cjne a,#7fh,s_dis mov

39、 s_h_data,#00hs_dis: mov a,s_h_data lcall hex_bcd mov 69h,r5 mov 6ah,r6 mov 6bh,r7 mov a,s_h_data lcall hex_bcd mov 69h,a mov 6ah,bmov faddr,#0a0h mov address,#00h mov addr_hi,#00h mov a,#00h mov zdata,s_h_data lcall wr_bytes_rep:lcall dis jnb wd_h_key,s_repl_set:jb wd_l_key,set_end lcall dell jb wd

40、_l_key,set_end inc s_l_data mov a,s_l_data cjne a,#7fh,m_dis mov s_l_data,#00hm_dis:mov a,s_l_data lcall hex_bcd mov 6ch,r5 mov 6dh,r6 mov 6eh,r7 mov faddr,#0a0h mov address,#01h mov addr_hi,#00h mov a,#00h mov zdata,s_l_data lcall wr_byte mov 6bh,a mov 6ch,bm_rep:lcall dis jnb wd_l_key,m_reph_set:j

41、b h_key,set_end lcall dell jb h_key,set_end inc h_data mov a,h_data cjne a,#60,h_dis mov h_data,#00hh_dis:mov a,h_data lcall hex_bcd mov 6dh,a mov 6eh,bh_rep:lcall dis jnb h_key,h_repset_end:setb tr0ret;*key（按鍵） program 結(jié)束*;*control jdq*control:mov a,w_data cjne a,s_h_data,compare1open1:clr jdq ajmp

42、 con_endcompare1:jnc open1 mov a,w_data cjne a,s_l_data,compare2open2:clr jdq ajmp con_endcompare2:jc open2 setb jdqcon_end:retret;*control jdq end* *hex_bcd 轉(zhuǎn)換子程序*in acc, out :r5 r6 r7hex_bcd:mov b,#10 div ab mov r5,b mov a,b mov b,#10 div ab mov r6,b mov r7,a ret ;*ad7416 samping*ad7416: mov faddr

43、,#090h mov address,#00h ii: mov a,#01h lcall rd_rand clr c rlc a mov 20h.1,crlc a mov 20h.0,c mov 4dh,a mov 20h.1,c clc c rlc a mov 20h.0,c anl a,#11111100b mov l_data,a mov 20h.0,c mov c,f0 mov acc.1,c mov a,20h anl a,#00000011b mov h_data,a retmov addr_lo,#0 mov address,#00h; ad7416溫度寄存器地址為1 mov a

44、,#00h lcall rd_rand mov a,r6 anl a,#00111111b rl a rl a mov b,a mov a,r7 rl a rl a mov r7,a mov a,b orl a,r7 mov r6,a mov a,b anl a,#00000011b mov r7,a ;r7放置ad7416溫度值高2位,r6放置低8位 clr cretwr_byte:nop;at24cxx byte write function.;called with programmable address in a, byte address in; register pair add

45、r_hi:addr_lo, data in register xdata.; does not wait for write cycle to complete.; returns cy set to indicate that the bus is not available; or that the addressed device failed to acknowledge.; destroys a. lcall startjcx49rla orla, faddrclracc.0 lcall shout jcx48 mov a, addr_hi lcall shout jc x48 mo

46、va, address lcall shout jcx48mov a, zdata lcall shout jcx48clrcx48: lcall stoutx49: retrd_curr:nop; at24cxx current address read function.; called with programmable address in a. returns data in a.; returns cy set to indicate that the bus is not available; or that the addressed device failed to ackn

47、owledge.lcall startjcx45rlaorl a, faddrsetbacc.0lcall shout jcx44lcall shin lcall nak clr cx44:lcall stopx45:retrd_rand:nop; at24cxx random read function.;called with programmable address in a, byte address in; register pair addr_hi:addr_lo. returns data in a.; returns cy set to indicate that t

48、he bus is not available; or that the addressed device failed to acknowledge.pushbmovb, a lcall startjcx47rlaorl a, faddrclracc.0lcall shout jcx46mova, addresslcall shout jc x46 mova, blcall rd_currljmp x47 x46: lcall stopx47: pop bretstart:nop; send start, defined as high-to-low sda with scl high.; return with scl, sda low.; returns cy set if bus is not available.setbsdasetbscl; verify bus available.jnbsda, x40jnbscl, x40nopclrsdanopnopnopnopnopclrsclclrcljmp x41x40: setb c x41: ret;stop: nop; send stop, defined as