畢業(yè)設(shè)計(jì)-溫室大棚溫度濕度自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢

業(yè)

論

文題目：溫室大溫度濕度自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓

名：所在學(xué)院：所學(xué)專業(yè)：

煙臺南山學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書溫室大棚溫度濕度自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)機(jī)與電氣自動化

自動化

08自化本科1班在此系統(tǒng)中，溫濕度傳感器獲得所測環(huán)境中的檢測溫濕度信號，信號處理和放大后，由A/D轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，顯示于LED顯器上。單片機(jī)將給定的溫濕度安全范圍與測的溫濕度相比較，若測量溫濕度在給定的溫濕度安全范圍則表明所測環(huán)境溫濕度正常，各工作器可在此環(huán)境中繼續(xù)工作；若測量溫濕度不在給定的溫濕度安全范圍內(nèi)，則相應(yīng)報(bào)警系統(tǒng)工作，發(fā)出警，說明所測環(huán)境溫濕度需要調(diào)整。同時此系統(tǒng)設(shè)有看門狗電路模塊，可以起到程序正常運(yùn)行的作。蔬菜大棚溫濕度濕度自動控制系統(tǒng)由主控制器AT89C51單片機(jī)、并行口擴(kuò)展芯片、74LS373、A/D轉(zhuǎn)換器0809、度傳感器、濕度傳感器、態(tài)繼電器RAM6264、掉電保護(hù)和LED顯器和報(bào)警電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對蔬菜大棚溫濕度的檢測與控制，從而有效提高蔬菜的產(chǎn)量。內(nèi)容：（）全溫濕度范圍為30—50，最小區(qū)分度為1，標(biāo)準(zhǔn)溫濕度≤℃（）濕度控制的靜態(tài)誤差1。（）十進(jìn)制數(shù)碼管顯示所測環(huán)境溫濕度。（）于單片機(jī)無操作系統(tǒng)，若程序出現(xiàn)異常無法正常工作，故本系統(tǒng)采用了一個硬件看門狗來監(jiān)視程序運(yùn)行。2011.11看于單片機(jī)原理的書籍；2011.12看關(guān)于溫濕度傳感器和信號處理器的有關(guān)書籍；2012.01看有顯示電路，看門電路和報(bào)警電路的書籍2012.02看有關(guān)匯編及C語編的籍；2012.02制定題報(bào)告2012.03開始編寫論文a編寫用到的各種元器件的原理和簡單介紹完成主題設(shè)計(jì)思路完成路圖設(shè)2012.04寫主程序；2012.04完設(shè)計(jì)總結(jié)11

教師

摘

要溫室大棚溫度濕度自動控制系統(tǒng)由主控制器單片機(jī)、并行口擴(kuò)展芯片、74LS373、A/D轉(zhuǎn)換器0809濕度傳感器、溫濕度傳感器DS1820、RAM6264存儲器、掉保護(hù)、LED示器和報(bào)警電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對溫室大棚溫濕度的檢測與控制，從而有效提高溫室的產(chǎn)量。本文基于AT89C51的溫室大棚溫度濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),討論了溫室大棚溫濕度巡回檢測與控制的基本原理，進(jìn)行了可行性論證。給出了電路圖和程序流程圖并附有源程序。由于利用了單片機(jī)及數(shù)字控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)的各方面性能得到了顯著的提高?？蓮V泛應(yīng)用溫室塑料大棚物資倉庫食品加工熱處理冶金以及其他行業(yè)的溫濕度檢測及顯示、報(bào)警等。該系統(tǒng)由于使用集成溫濕度傳感器性價比較高的單片機(jī)具有系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠、功耗低、成本低、測量準(zhǔn)確、傳輸距離遠(yuǎn)、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，在其他實(shí)際工作中，有一定的實(shí)用和參考價值。關(guān)鍵詞：

AT89C51單片機(jī)；溫濕度傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；顯示器；報(bào)警電路

AbstractcanopyautomaticconsiststheAT89C51portchipLS373andsensor,thetemperaturesensor,solid-stateDS1820RAM6264,failledsdisplayalarmcircuit,.Toachievethetestingandcontrol,topaper,thespecificdiscussedofvegetabletemperatureandhumiditycircuitcontroloutafeasibilitydemonstration.Schematicdiagramiswithsourcecodeprocedures.TheuseofMCUofsystem,allofsystemperformanceissignificantlyandhumidityHumiditysensors;detection;A/DAlarmcircuit;Solid

目

錄1234

緒....................................................................11.1課題背景.............................................................1.2總體要求............................................................1.3具體要求............................................................1.4設(shè)計(jì)思路............................................................1.5溫室大棚計(jì)算機(jī)控制的概況............................................1系統(tǒng)組成與工作原.......................................................32.1系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)框圖..............................................32.2系統(tǒng)的工作原理......................................................3系統(tǒng)主要硬件電路模塊設(shè).................................................43.1AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)組成..............................................3.2AT89C51的復(fù)位電路..................................................3.3數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展.....................................................63.4八路溫濕度采集電路...................................................83.5八路溫濕度選擇電路...................................................93.6單路溫濕度處理電路...................................................93.7A/D轉(zhuǎn)換電路........................................................3.8電源穩(wěn)壓電路........................................................3.9聲光報(bào)警電路........................................................3.10看門狗電路.........................................................3.11顯示電路...........................................................3.12數(shù)字溫濕度傳感器DS1820和濕度檢測電路3.12.1DS1820的主要特性.............................................3.12.2DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)...............................................3.12.3DS1820的工作原..............................................163.12.4DS1820使用中注意事..........................................173.12.5濕度檢測電路..................................................系統(tǒng)的軟件設(shè)..........................................................184.1主程序模塊設(shè)計(jì)......................................................4.2數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)....................................................4.3數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)....................................................4.4報(bào)警模塊設(shè)計(jì)........................................................4.5顯示模塊設(shè)計(jì)........................................................

結(jié)束.....................................................................21致

.....................................................................22參考文...................................................................23附

.....................................................................24

1

緒論1.1課題背景單片機(jī)自1976年由Intel公司推出MCS-48始，迄今已有二十多年了。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器共用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為“馮·諾依曼”結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為“哈佛”結(jié)構(gòu)，目前的單片機(jī)采用此種結(jié)構(gòu)較多。本文介紹的分布式單總線溫室大棚溫濕度濕度自動控制系統(tǒng)，采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，直接監(jiān)測每個棚內(nèi)不同部分的溫濕度，通過對溫濕度的良好控制，有效地提高溫室的產(chǎn)量。1.2

總體要求在此系統(tǒng)中溫度傳感器獲得所測環(huán)境中的檢測溫度信號信號處理和放大后轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，顯示于顯示器上。單片機(jī)將給定的溫度安全范圍與測量的溫度相比較，若測量溫度在給定的溫度安全范圍則表明所測環(huán)境溫度正常，各工作器件可在此環(huán)境中繼續(xù)工作；若測量溫度不在給定的溫度安全范圍內(nèi)，則相應(yīng)報(bào)警系統(tǒng)工作，發(fā)出報(bào)警，說明所測環(huán)境溫度需要調(diào)整。同時此系統(tǒng)設(shè)有看門狗電路模塊，可以防止程序在運(yùn)行過程中“跑飛證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。1.3

具體要求本方案中整個系統(tǒng)由溫度采集電路，溫度選擇電路，溫度處理電路，換電路，單片機(jī)處理電路聲光報(bào)警電路看門狗電路顯示電路等組成軟件選用匯編語言編程。內(nèi)容：（1）安全溫度范圍為-30—50℃，最小區(qū)分度為℃，標(biāo)準(zhǔn)溫度≤1℃。（2）溫度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。（3）用十進(jìn)制數(shù)碼管動態(tài)顯示所測環(huán)境溫度。（4）由于單片機(jī)無操作系統(tǒng)，若程序出現(xiàn)異常無法正常工作，故本系統(tǒng)采用了一個硬件看門狗來防止程序“跑飛證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。1.4

設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)控制溫度傳感器經(jīng)過處理的信號，把信號通過單總線傳遞到單片機(jī)上。單片機(jī)數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)出控制信息改變報(bào)警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時將當(dāng)前溫度信息發(fā)送到進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路溫度信號采集與顯示，通過進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，發(fā)出控制信號達(dá)到控制對象正常的目的。1.5

溫室大棚計(jì)算機(jī)控制的概況現(xiàn)代化溫室，通過傳感器技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)及單片機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，能自動測控溫室的環(huán)境，其中包括溫濕度、濕度、光照、濃度等，使作物在不適宜生長發(fā)育的反季節(jié)中，獲得比室外生長更優(yōu)的環(huán)境條件，達(dá)到早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目的。在農(nóng)業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管

理自動化、科學(xué)化的基本保證，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，達(dá)到作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效盼栽培目的。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步采用配置靈活、開放式結(jié)構(gòu)、運(yùn)算能力較強(qiáng)、高可靠性、完善的開發(fā)手段及具有數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析、打印報(bào)表等功能的測控系統(tǒng)所代替，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到長足發(fā)展，受控農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室工程已成為工廠化高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。支持溫室工程的相關(guān)技術(shù)，如溫室環(huán)境復(fù)雜系統(tǒng)的建模技術(shù)與專家決策支持系統(tǒng)、溫室環(huán)境智能測控技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)、溫室環(huán)境調(diào)配工程技術(shù)與設(shè)施研究等已成為當(dāng)前該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)問題。研究溫室環(huán)境信息進(jìn)行模擬、分析、預(yù)測，研究開發(fā)基于作物成長栽培環(huán)境的溫室環(huán)境多因子智能化綜合測控系統(tǒng)，研究高效生產(chǎn)的溫室環(huán)境綜合測控模式與配套設(shè)施等將是今后主要研究內(nèi)容。目前，我國農(nóng)業(yè)正處在從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。農(nóng)業(yè)環(huán)境控制工程作為農(nóng)業(yè)生物速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)手段是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，農(nóng)業(yè)設(shè)施的自動檢測與控制是我國急待發(fā)展的項(xiàng)目。應(yīng)用自動控制和電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動化，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。近年來電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來了溫室控制與管理技術(shù)方面的一場革命，隨著“設(shè)施農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”等新名稱的出現(xiàn)，“設(shè)施園藝”、“虛擬溫室”的概念也應(yīng)運(yùn)而生。溫室計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)正在不斷吸收自動控制和信息管理領(lǐng)域新的理論和方法，結(jié)合溫室作物種植的特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，逐步完善，從而使溫室種植業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)外溫室計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r計(jì)算機(jī)的發(fā)展最早可以追溯到上個世紀(jì)的40年代，但將計(jì)算機(jī)用于環(huán)境控制則開始于世紀(jì)年代20紀(jì)80代初誕生了第一批溫室控制計(jì)算機(jī)，此后溫室計(jì)算機(jī)控制及管理技術(shù)便率先在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用，后來各發(fā)展中國家也都紛紛引進(jìn)、開發(fā)出適合自己的系統(tǒng)。這在給各國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時，也極大地推動了各國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。本文溫濕度自動控制系統(tǒng)是針對溫室大棚溫濕度控制而設(shè)計(jì)，也可用于糧食倉儲、冷庫及煙葉發(fā)酵等場合的溫濕度控制。塑料大棚是開發(fā)日光資源、充分利用太陽光能的主要形式之一，能避光、增產(chǎn)、保濕，為溫室生長創(chuàng)造一個良好環(huán)境。溫室大棚作為一個相對封閉的環(huán)境其內(nèi)部形成了一個小氣候環(huán)境良好的空氣環(huán)境是溫室正常生長的重要條件。為了增產(chǎn)、增收，要注意大棚內(nèi)部的氣體、溫濕度和濕度3個重要因素。氣體主要是棚內(nèi)的二氧化碳的含量當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度提高到時可使溫室的光合作用速率增加1倍以上，增產(chǎn)20%-80%；若使二氧化碳濃度降至?xí)r，光合作用幾乎停止。溫室生長的適宜溫濕度為20℃-30℃大棚內(nèi)白天增溫快，當(dāng)棚外平均氣溫為15時，棚內(nèi)可達(dá)40℃-50℃。因此，要適時調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫濕度，避免高溫危害。塑料大棚經(jīng)常處于密閉狀態(tài)，蒸發(fā)量大大減小，內(nèi)部濕度一般80%-90%，濕度過大極易導(dǎo)致病蟲害的發(fā)生?，F(xiàn)在對大棚內(nèi)氣體、溫濕度和濕度的有效調(diào)節(jié)，主要是通過適時的通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)。二氧化碳含量過大和濕度過大都會導(dǎo)致溫濕度升高。通過調(diào)節(jié)溫濕度可以有效地控制二者的濃度。本文介紹的分布式單總線溫室大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)，采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，直接監(jiān)測每個棚內(nèi)不同部分的溫濕度，通過對溫濕度的良好控制，有效地提高溫室的產(chǎn)量。

2

系統(tǒng)組成與工作原理2.1

系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)為一個全自動的溫室大棚溫濕度巡回檢測與控制系統(tǒng)，由以下幾部分組成：AT89C51單片機(jī)，溫濕度傳感器，8255行口電路A/D轉(zhuǎn)換器變送器，驅(qū)動電路報(bào)警和顯示電路組成接口部分包括單片機(jī)外擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲器一片和地址鎖存74LS373，系統(tǒng)的組成如圖2.1.1所示：驅(qū)動設(shè)備

顯示報(bào)警接口電路

A/D轉(zhuǎn)換器

濕度變送器

濕度傳感器數(shù)據(jù)存儲器圖2.1.1系硬件總體結(jié)構(gòu)框

溫度傳感器文中按模塊分別對各單元電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行硬件電路集成。單片機(jī)是控制系統(tǒng)的核心部分。八通道溫濕度傳感器由八選一模擬選擇開關(guān)循環(huán)選通，被選中的溫濕度傳感器信號由信號處理及放大電路進(jìn)行處理之后送入轉(zhuǎn)換器，再由單片機(jī)控制A/D換器進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，而后對溫濕度原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動聲光報(bào)警電路和執(zhí)行數(shù)碼管?？撮T狗采用硬件看門狗電路，防止程序在運(yùn)行過程中“跑飛保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。2.2

系統(tǒng)的工作原理在應(yīng)用程序的作用下，首先對8255進(jìn)行初始化，設(shè)定工作方式0。PA口、PB口、PC口均為輸出口，PA口PB口為顯示輸出，PC口為報(bào)警和相關(guān)設(shè)備驅(qū)動口。由于工藝決定，進(jìn)入大棚之前已經(jīng)將濕度控制在安全限以內(nèi)，測量過程是“先測溫濕度后測濕度”，首先對溫濕度進(jìn)行采樣，每一個溫濕度點(diǎn)采樣5次，計(jì)算平均值作為采樣值送入顯示和存儲的相應(yīng)單元進(jìn)行存儲和傳感器的編號和溫濕度的顯示，然后判斷溫濕度是否超過設(shè)定溫濕度，如果溫濕度超標(biāo)則報(bào)警，并根據(jù)傳感器的位置判斷啟動通風(fēng)設(shè)備還是加熱設(shè)備，如果不超標(biāo)就繼續(xù)檢測下一個點(diǎn)的溫濕度，直到整個大棚的多個點(diǎn)溫濕度全部測試完成，然后計(jì)算和顯示大棚的平均溫濕度，最后對8個點(diǎn)的濕度進(jìn)行測量并且顯示。濕度也是按照每個點(diǎn)測量然后取平均值的方法計(jì)算，來減少干擾因素帶來的誤差，8個點(diǎn)的濕度測量完成后計(jì)算并顯示大棚的平均濕度。同樣與設(shè)定的濕度值比較如果超標(biāo)就報(bào)警，并啟動風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)處理。然后系統(tǒng)返回再進(jìn)行溫濕度和濕度的巡回測量和顯示。

3

系統(tǒng)主要硬件電路模塊設(shè)計(jì)3.1AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)組成根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，選擇目前市場上性價比較高的AT89C51單片機(jī)（見圖2-4）作為該系統(tǒng)的控制核心。1、CPU的結(jié)構(gòu)CPU單片機(jī)內(nèi)部的核心部分，是單片機(jī)的指揮和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。從功能上看，CPU括兩個基本部分：運(yùn)算器和控制器。下面說明控制器和運(yùn)算器。1）運(yùn)算器運(yùn)算器包括算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU加器ACCC寄存器存寄存器和TMP2、程序狀態(tài)寄存器PSW、BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路等。2）控制器控制器包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR指令譯碼器ID等。2、時鐘電路AT89C51片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為，輸出端為在端跨接由石英晶體及兩個電容構(gòu)成的自激振蕩器，如圖示。電容器C1和C2常都取30pF左右，選用不同的電容量對振蕩頻率有微調(diào)作用。但石英晶體本身的標(biāo)定頻率才是單片機(jī)振蕩頻率的決定因素。其振蕩頻率范圍是1～12MHz。

體圖.1時電路

XTAL1MCXTAL2本設(shè)計(jì)考慮系統(tǒng)的獨(dú)立完整性，選用內(nèi)部時鐘方式，石英震蕩頻率選用12MHZ信號頻率為2MHZ。3、I/O口結(jié)構(gòu)：AT89C51單片機(jī)有48位行I/O接口，記作P0、P1、P2和，每個端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每一條I/O都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。每個端口都包括一個鎖存器（即特殊功能寄存器～P3個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器，作輸出時數(shù)據(jù)可以鎖存，作輸入時數(shù)據(jù)可以緩沖，但是這四個通道的功能完全不同。4、程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器1）程序存儲器對AT89C51芯片來說，片內(nèi)有4K字節(jié)ROM/EPROM片外可擴(kuò)展60K字節(jié)，片內(nèi)和片外程序存儲器統(tǒng)一編址。在程序存儲器中，有6個地址單元被保留用于某些特定的地址，如下表所示。

入口地址0000H

表3.1AT89C51的位、中斷入口地址說明復(fù)位后，0003H

外部中斷

入口000BH

定時器T0出中斷入口0013H

外部中斷

入口001BH0023H

定時器T1出中斷口串行口中斷入口2）數(shù)據(jù)存儲器AT89C51據(jù)存儲器空間也分為內(nèi)片和外片兩大部分，即片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器RAM。如何區(qū)別片內(nèi)、片外RAM空間呢？片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器最大可以尋址256單元，片外最大可擴(kuò)展字節(jié)，并且片內(nèi)使用的是令，片外64KROM空間專門為MOVX指令所用。5、定時器AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部有兩個16位可變成定時器（T0）和定時器（T1們都有定時或是事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時控制、延時、對外部事件計(jì)數(shù)和檢測等場合。它們具有計(jì)數(shù)和定時兩種工作方式以及四種工作模式定時器T0具有方式0方式1、方式2和方式3四種工作方式。T1具有方式0、方式和方式2三種工作方式。6、中斷系統(tǒng)AT89C51單片機(jī)有五個中斷請求源。其中，兩個外部中斷源；兩個片內(nèi)定時計(jì)數(shù)器（T0、T1）的溢出中斷源和TF1；一個片內(nèi)串行口接受或發(fā)送中斷源TI。這些中斷請求分別由單片機(jī)的特殊功能寄存器TCONSCON的相應(yīng)位鎖存。當(dāng)幾個中斷源同時向CPU請求中斷，要求CPU提供服務(wù)的時候，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷請求，于是一些微處理器和單片機(jī)規(guī)定了每個中斷源的優(yōu)先級別。3.2AT89C51的復(fù)位電AT89C51單片機(jī)通常采用上電自動復(fù)位和開關(guān)手動復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，電路圖如圖3.2示。所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容C過電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。+5VKΩC1100

C21

1

RESETC310uF圖3.2復(fù)電路5

73458A73458A3.3數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展AT89C51片內(nèi)還有28字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM主要用工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器。對于簡單的測控系統(tǒng)，用它存放運(yùn)算的中間結(jié)果，容量是夠用的。但是對于大量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，則需要在片外擴(kuò)展。由于本設(shè)計(jì)采用大量溫濕度傳感器，所以一片AT89C51芯片是不夠用的，所以要對AT89C51數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行擴(kuò)展，因此，選用RAM6264數(shù)據(jù)存儲器一片。6264可以直接和存儲器的地址線并聯(lián)，數(shù)據(jù)地址線也同樣可以并聯(lián)連接。6264寫選通信E連接到AT89C51的W上通信OE連接到AT89C51上這樣單片機(jī)就能把程序采集來的數(shù)據(jù)經(jīng)過變換最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字溫濕度量存放到中，也可以從6264中讀取數(shù)據(jù)，具體的連接如下圖所示：8255A中的控制寄存器很少，所以初始化程序設(shè)計(jì)簡單。對于方0，如果不要設(shè)C口的聯(lián)絡(luò)信號，則只需要設(shè)置方式控制字；如果要設(shè)定口的某些位為聯(lián)絡(luò)信號，則只需設(shè)置C口的位置/復(fù)位控制字。對于方1和方式2，因?yàn)槎家玫娇刂菩盘枺员仨氃O(shè)置兩個控制字，即設(shè)置方式選擇控制字和C口復(fù)位控制字。8255有40個引腳，下面根據(jù)功能分類說明。

ALE/PTXDRXD

WRRDRESET

OEOEA9A8

OE1A1OEA9A8OE2WEVCC

GNDA0A1A2A3A4A5A6A7NC

A0A1A2A3A4A5A6A7

3L

A7A6A5A4A3A2A1A0

8D7D8Q6D7Q5D6Q4D5Q3D4Q2D3Q1D2Q1QCOC

1A1124A922A821

P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00

X2X1EA/VPT0T1INT0INT1P17P16P15P14P13P12

圖3.3AT89C51與址6264的接1）數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線有～D0，PA7～PA0，PB7～PB0，～PC0，均為雙向三態(tài)，其中～D0CPU數(shù)據(jù)總線相連用于傳遞CPU與8255之間的命令和數(shù)據(jù)PA7～PA0PB7～PB0PC7～PC0，分別與A、B、C三個端口相對應(yīng)，用于8255A外設(shè)之間的傳送數(shù)據(jù)。2）尋址線尋址、A和A，用于選擇8255的三個端口和控制寄存器。10：片選信號，輸入，低電平有效。有效時表示選中本片。A和：輸入，通常與系統(tǒng)地址總縣的A和對應(yīng)相連。當(dāng)C有效時和的四110種組合00、01、10、11分別選擇A、B、C、口和控制寄存器，所以一片共有4I/O地址。

3）控制線：讀信號，輸入低電平有效。當(dāng)RD為低電平時，表示CPU對8255A進(jìn)行讀操作。WR寫信號，輸入低電平有效。R為低電平，表示CPU對8255A行寫操作。RESET：復(fù)位信號，輸入，高電平有效。當(dāng)RESET為高電平時，8255A部所有寄存器清零。各端口都自動設(shè)置為輸入方式，24條I/O腳均為高租態(tài)[4）電源和地線采用單一+5V電源。8255A的控制信號和傳輸動作之間的關(guān)系如表所示表3.28255的制信號和傳輸動作對應(yīng)關(guān)系

A1

A0

RD

WR

傳輸說明0010011

1110000

A口據(jù)→數(shù)據(jù)總線B口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線→A口數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線→B口數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線→C口數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線→控制寄存器1

×1

D0

～D進(jìn)入高阻態(tài)7

×

非法D0

～

D7

進(jìn)入高阻態(tài)8255A的引腳信號如圖3.4所示：PA3PA4PA2PA5PA1PA6PA0PA7RDWRRED1D2VCCPB7PB6PB0PB5PB1PB4PB2PB3圖3.48255A引圖AT89C51和8255A的接口：8255A可以直接與MCS-51總線接口，其接口電路如圖所示7

5858圖3.4中，8255A的片選信CS及口地址選擇線A0、A1別由AT89C51P2.7和P0.1、P0.0地址鎖存后提供，所以，8255A、B、C口及控制口的地址分別6000H、6001H6002H6003H。8255ACS、分別與AT89C51的RD、WR相連8255A的RESET與AT89C51的RST相連。都接到AT89C51復(fù)位電路上。對8255初始化的程序如下：MOVA，#80H；置方式控制字方式0MOVDPTR，#6003H；指向8255口地址MOVX@DPTRA本設(shè)計(jì)采用8255的A口B口連接顯示器，用C口進(jìn)行報(bào)警和相應(yīng)設(shè)備的啟動，所以PA口PB口PC口的地址分別為6000H，6001H6002H。PA3

WRALE/PRDTXDRESET

WRRESET

PA2PA1PA0WRRESETGNDD0D1D2PC7PC6PC5PC4PC0PC1VCCPC2PC3PB0PB1PB2

WRRESET

SL

8D7D6D5D4D3D2D1D

1C9A

P27P26EA/VPP25P24T0P23T1P22P21P20P07P17P06P16P05P15P04P14P03P13P02P12P01P11/TP00P10/T

圖3.58255A和AT89C51的連3.4八路溫濕度采集電路本系統(tǒng)中采用八路溫濕度采集，即在所測環(huán)境中放八個溫濕度傳感器，其電路圖如圖3.6所示。+5VM1AM1BM1M1M1M1FM1M1AD590AD590AD590AD590AD590RaRaRaRa0K10K10K110K0K10123圖3.6八路溫濕度采集電路

圖中M1A至M1H分別為8個傳感器們分別放到所測環(huán)境的個不同位置的性質(zhì)不難得出0至口輸出電=10mV，然后0至7端口再接到濕度選擇電路中即可。3.5八路溫濕度選擇電路本系統(tǒng)中八路溫濕度需要巡回檢測故采用一個八路模擬選擇開關(guān)其電路圖如下圖3.7所示。M2OUT

ININOUTININVEEVSS

VDDININININABCCD4051

6543210

AABBCC圖3.7八溫濕度選擇電路圖中引腳框中0-7為8個傳感器信號輸入端，通過A、、三個端口的模擬組合決定某一刻某一個端口被選通，其中AA、BB、CC分別接的P1.4、P1.5、P1.6端口，其中3口OUT為信號輸出口，OUT端口接信號的處理及放大電路。3.6單路溫濕度處理電路本系統(tǒng)單路溫濕度處理電路如圖3.8所示。+5V

10K+5V

10K+5V

AR1

Ub

10K

UdUc

AR2

Ue

10K

UfUg

AR3

Uh

IN0

-5V

Ub

5K

20K

-5V

3K47K

-5V+5V+5V圖3.8單路溫濕度處理電路如圖，AD590串連一個10K電阻再接地，即可產(chǎn)生0(273.2+t)毫伏電壓，這個電壓先經(jīng)一個運(yùn)放AR1(0P07)所組成的緩沖器，以避免負(fù)載效應(yīng)=10(273.2+bt℃)mV；中間的運(yùn)放AR2(OP07)組成一個減法器。為了將采集的電壓A/D轉(zhuǎn)換成溫濕度更接近人的思維角度，通過這個減法器將電壓減掉.732V=U=1.366Vcd-2.732)；再加上最后一個運(yùn)放R3(OP07)組成一個反相器，使最b后輸出電壓每增加0V，即表示溫濕度增加1℃U=U=0.3VU=0.6+fh0.01t；例如，實(shí)際空氣溫濕度為20℃，即t=U=2.732=0.8。單片機(jī)將此b

電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)處理，轉(zhuǎn)換后就為0，無需再將結(jié)果標(biāo)定成溫濕度，其中A/D轉(zhuǎn)換的算法在后續(xù)介紹。3.7A/D轉(zhuǎn)換電路A/D換器的種類繁多、特性各異。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和智能儀器儀表時，應(yīng)選擇性能合適、性能價格比高的A/D轉(zhuǎn)換器芯片。本設(shè)計(jì)選擇的A/D轉(zhuǎn)換器芯片為ADC0809。是8路8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換CMOS器件過程控制和機(jī)床控制等應(yīng)用中對多路模擬信號進(jìn)行分時采集和轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號通過三態(tài)緩沖器，可直接與微處理器的數(shù)據(jù)總線相連接。ADC0809與單片機(jī)AT89C51的硬件接口方式有查詢方式中斷方式和等待延時方式。采用中斷方式不浪費(fèi)CPU的等待時間，但是如果轉(zhuǎn)換時間較短，也可以用程序查詢方式和等待查詢延時方式。下面介紹兩種最常用的方式：查詢方式和中斷方式。1）查詢方式ADC0809與單片機(jī)AT89C51的硬件接口如圖所示：D觸發(fā)AT

ADDACLRADDBVREFAD89C51

0.00.7F3.3P

74LS02

D0EOCSTMRT

C0809

ININRD

74LS02

OE圖3.9ADC0809與片機(jī)AT89C51的件接口電路由于ADC0809具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其8數(shù)據(jù)輸出端可以與數(shù)據(jù)總線相連。地址選通端、ADDB、別與地址總線的低三位、、相連，用于選012IN~IN中的某一個通道由于和START連在一起ALE=START=WRADC08090在鎖存通道地址的同時啟動A/D轉(zhuǎn)換。在讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果時OE=RD2.7產(chǎn)生的正脈沖信號用于打開三態(tài)輸出鎖存器。ADC0809EOC信號與AT89C51的P1.0連，作為A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號供T89C51查詢。采用查詢方式分別對8路模擬信號順序采樣，并依次把轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)存儲區(qū)，其采樣轉(zhuǎn)換程序如下：MOVTEMPL0，#08H；設(shè)置通道個數(shù)MOVR1，2AH；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOVDPTR，#5000H；指向通道0START：MOVX@DPTR，A；啟動A/D轉(zhuǎn)換MOVR3，#32；設(shè)置延時時間LOOP100：DJNZR3，LOOP100；延時完成？TEST：NBP3.3，TEST；標(biāo)志位為1？不為等待

：1：1MOVXA，@DPTR；取出A/D轉(zhuǎn)換值MOV@R1，A；送入數(shù)據(jù)區(qū)INCR1；指針加1CJNER1，#2FH，START；判斷數(shù)據(jù)區(qū)滿？2）中斷方式ADC0809作為AT89C51單片機(jī)的一個外部擴(kuò)展并行口I/O口，口地址取決于所連接的中斷口，選通通道取決于地址地位，中斷方式的主要特點(diǎn)是將轉(zhuǎn)換完成信號接在單片機(jī)的中斷口上，轉(zhuǎn)換完成轉(zhuǎn)換器發(fā)出信號單片機(jī)把它當(dāng)作一個中斷來處理。所以本設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器連接成查詢方式。3.8電源穩(wěn)壓電路電源穩(wěn)壓電路是常用的變壓整流電路，技術(shù)相對成熟，成本較低。變壓器輸入端為220V/50HZ交流電經(jīng)過變壓器變壓獲得交流電然后再由橋式整流電路和濾波電路處理，得到約等9V直流電，最后經(jīng)過直流穩(wěn)壓電路處理，最終得到的直流電，即可作為此系統(tǒng)的電源，具體電路如圖3.10所示：T220V

1

VinVoutD

NG

1000uF

0.1uF

圖3.10電源穩(wěn)壓電路根據(jù)要求，首先用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)一個固定輸V直流穩(wěn)壓電源，通過查閱常用電子元器件實(shí)用手冊可知集成穩(wěn)壓器輸，CW7805輸入電壓~30V，又由于次級線圈的電壓一般比最終輸出的穩(wěn)壓至少高V，故可均取輸入電壓設(shè)計(jì)。即交流輸入電經(jīng)整流和濾波后變。則有變壓后電壓2U10.92020.9于是選擇變壓器原繞組與副繞組的匝數(shù)比NU2201110（變壓比NU12功率PUIW，所以可以選變壓器。電路中整流二極管所承受的最大反向電壓U28.2。RM1所以應(yīng)選擇反向擊穿電壓56.4V的整流二極管（按最大反向工作電壓的二倍選可以選擇1N4001二極管（最大反向工作電壓1V，最大正向整流電流）搭建整流橋VD和可選用抗擊穿能力較強(qiáng)的發(fā)光二極管用于短路時保護(hù)三端集成穩(wěn)壓1器，還可以起到指示作用。電容的容抗一般大于幾千歐，為了防止電容被擊穿，我們?nèi)?00，根據(jù)公式

LLXC

fC得到防止低頻干擾的電容

12

31.8471故可C=47根據(jù)三端集成穩(wěn)壓器的規(guī)格可確定C=0.33，C=0.33。根據(jù)3TR3~5502LC1

52RL

1000故C可取反向擊穿電壓為0003.9聲光報(bào)警電路

F電解電容濾波電容。當(dāng)某一通道的溫濕度測量值超出預(yù)先設(shè)定的上、下限報(bào)警值或系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警以提醒用戶注意。報(bào)警電路中光報(bào)警采用發(fā)光二極管，聲報(bào)警采用蜂鳴器來設(shè)計(jì)，其硬件電路如圖3.11所示。VCCP1.7

R2

D1

LS1圖.11聲光報(bào)警電路蜂鳴器電路中，晶體管起開關(guān)作用，P1.7輸出低電平時，管腳輸出電壓經(jīng)過lK限流電阻分壓后，到達(dá)晶體管基極的電壓為使得晶體管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管導(dǎo)通，蜂鳴器上電而產(chǎn)生聲響。3.10看門狗電路由于單片機(jī)無操作系統(tǒng)如程序出現(xiàn)異常情況(如出現(xiàn)死循環(huán))就無法正常運(yùn)行，因此，本系統(tǒng)采用了一個硬件看門狗來監(jiān)視程序的運(yùn)行。美信公司的AX706P，具有“看門狗”、主電源檢測的功能。單片機(jī)通過I/0引腳D(看門狗輸入)腳正脈沖，如果兩次脈沖時間間隔不大于1.6S，D(看門狗輸出)腳一直為高電平，說明微機(jī)程序運(yùn)行正0常。當(dāng)兩次發(fā)出正脈沖的時間間隔大于1.6S時，“看門狗”D引腳變?yōu)榈碗娖?，?D腳MR相連，可使ESET腳(與單片機(jī)的RST相連)產(chǎn)生高電平的復(fù)位脈沖，使程序0能從頭重新開始執(zhí)行，起到監(jiān)視程序運(yùn)行的作用?？撮T狗電路如圖.12所示。

RST

1234

GND

8765

P2.4MMAX706P圖.12看門狗電路注：圖中MAX706P的REST端接單片機(jī)的端WD端接P2.4端口。3.11顯示電路LED示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管。其外形結(jié)構(gòu)如圖3.13所示，由圖可見它由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合來顯示出0-9、A、B、C、D、E、F以及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。f

hfc

a

hgfedcb

ae

公陽圖3.13LED顯器的結(jié)構(gòu)

公陰表3.3列出七段LED顯示器（共陰極）顯示的數(shù)字、字符和對應(yīng)的段碼關(guān)系。共陽極顯示器的段碼與共陰極顯示器的段碼是邏輯非的關(guān)系，所以對表2-4中的共陰極顯示器的段碼求反，即可得到共陽極顯示器的段碼。LED顯示器的顯示方法本設(shè)計(jì)顯示需要使用共陽極顯示器的接口電路。A作為位掃描口，經(jīng)反向驅(qū)動器75452接顯示器公共陰極B口作為段數(shù)據(jù)口經(jīng)同相驅(qū)動器接顯示器的各個陽極。

表示字符

表數(shù)對應(yīng)的段碼gfedcb

段碼（H）0

0011113F123456789AbdF.空格

000100110100111000100011101111000110111100111010110111001101011100110101001010011000000000

065B666D7D07777C395E7971738000對于6位顯示器在存儲器中設(shè)置7個顯示緩沖單元70H~76H分別存放7顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8255A口掃描輸出總是只有高電平，即7位顯示器中僅有1位公共陽極為高電平，其他位為低電平8255的B口輸出相應(yīng)位然后對其他位巡回顯示，如果小數(shù)點(diǎn)位固定可以通過對指定位進(jìn)行置位或者清零來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用74LS245做驅(qū)動數(shù)碼管的電路以保證數(shù)碼管的供電碼管動態(tài)顯示4位數(shù)字74LS245片及數(shù)碼管7SEG-MAX4前已做了詳細(xì)介紹這里不再說明。這里著重說明一下數(shù)碼管顯示數(shù)字的含義，數(shù)碼管顯示數(shù)字為4位，其4位數(shù)從左向數(shù)的含義為：第一個數(shù)碼管顯示的是傳感器的通道號，第二個數(shù)碼管顯示“-”號或者溫濕度高于100℃時顯示百位數(shù)字第三個數(shù)碼管和第四個數(shù)碼管依次顯示所測溫濕度數(shù)字，例如若是數(shù)碼管顯示為6-15，則其含義為6代表第個傳感器”代表溫濕度為零下，-15代表零15℃其總體含義為第六個溫濕度傳感器的位置檢測的溫濕度為零15℃；若是數(shù)碼管顯示為8030，其含義為第八個傳感器的位置檢測位置的溫濕度為30℃。其硬件電路如圖3.14所示。14

0000000SEG-MAX4-CC-BLUE-MAX-BP0.P0.P0.P0.P0.P0.P0.P0.

DIY

B0B1B2B3B4B5B6B7

PACD1236PPPP

P

P

22PPVCC

4LS2圖3.14顯示電路3.12數(shù)字溫濕度傳感器和濕度檢測電路DS1820有下列主要特性:1）只需一根I/O線就能完成通信;2）多個分散的DS1820可以共用一線進(jìn)行通信;3）不需外部元器件;4）可以通過數(shù)據(jù)線供電;5）檢測溫度范圍為-55～+125°C,精度在0.5度;6）用9bit數(shù)字量來表示溫度;7）每次將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需200ms;8）可定義一個不變化的溫度設(shè)置為報(bào)警溫度9）有PR35T和SSOP兩種封裝型式。內(nèi)部結(jié)DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.15所示。64bitROM

8位CRC圖3.15DS1820內(nèi)結(jié)構(gòu)圖由圖3.15可知,DS1820由以下幾部分組成:1）位激光只讀存貯器。在這里存放著每個DS1820唯一的序號,開始8位是產(chǎn)品類型的編號(DS1820為10H）接著是每個器件的唯一的序號,共有48位,最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼這也是多個DS1820可以采用一線進(jìn)行通信的原因。2）溫度傳感器。它是將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的關(guān)鍵部分。

3DS1820的存貯器它由高速存貯器和EERAM(高溫TH和低溫報(bào)警觸發(fā)器）組成,數(shù)據(jù)首先寫入高速存貯器RAM中,后通過復(fù)制命令將數(shù)據(jù)寫入EERAM中。高速存貯器RAM由8個字節(jié)組成,頭兩個字節(jié)存放檢測溫度的值,0號(LSB為存放溫度的值,1號(MSB）存放溫度值的符號,如果溫度為負(fù),則1號存貯器全為,否則全為0，這也是可用9bit來表示溫度的原因。最低位先讀出。若LSB最低位為,則表示為0.5度,求值的方法根據(jù)MSB中的值將LSB中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)除以2即得被測溫度的值。表2是溫度和數(shù)字量的關(guān)系。第二和第三字節(jié)是從和TL中復(fù)制的值,當(dāng)上電被更新;接下來兩個字節(jié)沒用,若讀它應(yīng)全為;第六和第七字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器;最后一個字節(jié)為CRC校驗(yàn)。DS1820DS1820的引腳排列如圖所示I/O位數(shù)據(jù)輸入/輸出（即單線總線屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平U是可供選用的外部5V電源端，不DD用時需接地。GND為地，NC為空腳。

U

DD

U

DD圖3.16DS1820的腳圖DS1820測量溫濕度時使用特有的溫濕度測量技術(shù)其測量溫濕度框圖如圖3.17所示。內(nèi)部計(jì)數(shù)器對一個受溫濕度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時振蕩器的脈沖可以沖過門電路，而當(dāng)達(dá)到某一設(shè)置高溫時，振蕩器的脈沖無法通過門電路。斜率累加器預(yù)置比較低溫度系數(shù)振蕩器

計(jì)數(shù)器預(yù)置加

=0

溫度寄存器高溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器=0圖3.17測原理框圖

停止

DS1820DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：1）較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。2）當(dāng)單總線上所掛超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要加以注意。3測溫程序設(shè)計(jì)中發(fā)出溫濕度轉(zhuǎn)換命令后總要等待的返回信號一旦某個接觸不好或斷線當(dāng)程序讀該DS1820將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)濕度檢測電路本例中采用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。EL7556積分電路、基準(zhǔn)電路、頻率轉(zhuǎn)換電路及頻率—電壓（F/V）轉(zhuǎn)換電路等組成，積分電路及R1、R2、C1用于產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號并從5送至。調(diào)節(jié)對該脈沖信號頻率進(jìn)行調(diào)整，從而使?jié)穸葌鞲衅鞯木€性和靈敏度處于較好狀態(tài)；基準(zhǔn)電路和頻率轉(zhuǎn)換電路可將濕度傳感器的電容變化轉(zhuǎn)換成頻率變化，再經(jīng)頻率—電壓轉(zhuǎn)換電路后從9腳輸出與頻率成線性的電壓，然后經(jīng)C3等濾波后送入A/D轉(zhuǎn)換器，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。本設(shè)計(jì)的濕敏傳感器為型電容式濕敏傳感器，濕度為的電容值為500pF，電容相對變化率為＋pF/%。當(dāng)濕度為0%～100%RH時，腳輸出的相應(yīng)信號頻率為0～1000Hz，精度為2%，F(xiàn)/V電路輸出的電壓為0～5V。調(diào)整時，可先設(shè)定濕度5%RH，然后調(diào)節(jié)R2，9腳輸出電壓即可。主要特性：1）與兼容；2）4K節(jié)可編程閃爍存儲器；3壽命：1000寫擦循環(huán)；4）數(shù)據(jù)保留時間：10年圖3.18濕傳感器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖綜上所述為本系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，其總體電路圖見附錄一。

4

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成以后，進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。分析系統(tǒng)對軟件的要求，然后進(jìn)行了軟件的總體設(shè)計(jì)，包括程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)整體功能劃分成多個不同的模塊，單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試，然后將各個模塊進(jìn)行裝配聯(lián)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)軟件。根據(jù)系統(tǒng)軟件的功能需求，系統(tǒng)應(yīng)用軟件分為主程序、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理（A/D轉(zhuǎn)換）、報(bào)警及顯示等五大主要程序模塊。4.1主程序模塊設(shè)計(jì)主程序主要將各子模塊組織起來成為一個有機(jī)的整體，主程序流程圖如圖所示，主程序見附錄三所示系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)處理模塊顯示模塊聲光報(bào)警模塊看門狗模塊圖4.1系主程序流程圖4.2數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊主要對八路模擬通道選擇處理，將結(jié)果送到單片機(jī)處理。其流程圖如圖4.2所示。

開始選擇通道啟動A/D換等待A/D換結(jié)果輸?shù)絾纹瑱C(jī)結(jié)束4.2數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)流程圖4.3數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理模塊主要是針對ADC0809的各個引腳的作用，使其能按事先約定的算法正確運(yùn)行，并結(jié)合單片機(jī)正確處理數(shù)據(jù)。其流程圖如圖所示。開始NY

ST是有正脈沖且有下降沿Y是否為0NOE=1讀P3口OE=0結(jié)束

圖4.3數(shù)處理模塊設(shè)計(jì)4.4報(bào)警模塊設(shè)計(jì)其程序流程圖如圖4.4所示4.5顯示模塊設(shè)計(jì)此程序模塊設(shè)計(jì)主要是對單片機(jī)相應(yīng)的I/O進(jìn)行控制，程序比較簡單，基本不用流程圖表示，故這里省略。開始Y

顯示數(shù)字是否在安全范圍內(nèi)N報(bào)警結(jié)束圖4.4報(bào)警模塊程序流程圖綜上所述為本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊，其總體程序清單見附錄二。

結(jié)束語經(jīng)過半年的設(shè)計(jì)“溫室大棚溫濕度檢測與控制系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿結(jié)束，本設(shè)計(jì)本著最大限度的節(jié)省人力物力為基礎(chǔ)，方便快捷為目的，加上高效低成本為原則對元件進(jìn)行了選擇，經(jīng)過半年的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以較低的成本和優(yōu)越性得到的廣泛的好評，特別是采用了先進(jìn)的“一總線”器件進(jìn)行溫濕度測量體現(xiàn)了速度快、精度高、測點(diǎn)多、布線少等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度的巡回測量和顯示，能對超標(biāo)的溫濕度和濕度及時準(zhǔn)確的報(bào)警并同時進(jìn)行自動選擇性的調(diào)節(jié)處理，大大的提高了溫室的成活率以及大幅度減輕管理者的負(fù)擔(dān)，使溫室種植能獲得一種可觀的經(jīng)濟(jì)收益，是大棚溫室種植者的首選產(chǎn)品。半年的設(shè)計(jì)鍛煉了我的分析問題解決問題的能力，雖然本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，但其中也難免出現(xiàn)不足和漏洞，希望老師和讀者指正。

致

謝經(jīng)過半年的資料收集、論證和設(shè)計(jì)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿完成，在此對張楠老師的精心指導(dǎo)表示衷心的感謝，在設(shè)計(jì)中也幫助進(jìn)行方案論證并時時督促，特別是在軟件設(shè)計(jì)方面，老師和同學(xué)們給我提出了寶貴意見，在此允許我對精心教導(dǎo)我的老師、同學(xué)們再次表示衷心的感謝！誠摯地感謝自動化學(xué)院院領(lǐng)導(dǎo)對此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的組織工作；感謝我的輔導(dǎo)員薛菲老師，感謝她在大學(xué)四年期間給予我的幫助和思想上的開導(dǎo)；感謝我的室友，感謝所有和我一起生活，一起學(xué)習(xí)，同學(xué)和朋友，感謝他們給我的生活帶來了陽光、自信、知識和甜蜜最后，由衷地感謝我的父母，我的家人，感謝他們一直以來對我的關(guān)愛和支持！感謝大學(xué)四年所有的自動化老師們，感謝您們精心培養(yǎng)了我，教會了我思考，教會了我許多做人、做事的道理??感謝培育我的母?！獰熍_南山學(xué)院！

參考文獻(xiàn)[1].武剛．基于AT89C52單片機(jī)的溫濕度巡回檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J]．國外電子元器件，2008(9)：30-32.[2].李紅剛，方佳，王強(qiáng)，錢雙.基于At89C51的八路溫濕度巡回檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J].熱帶農(nóng)業(yè)工程2010，34（1[3].李全利.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：高等教育出版社2008年[4].楊少春.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，年[5].王雪文.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社2009.[6].張偉.新編實(shí)用集成電路選型手冊[M].北京：人民郵電出版社2008[7].李朝青.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社2008[8].林捷，楊緒業(yè).模擬電路與數(shù)字電路[M].京：人民郵電出版社2007年[9].童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社2008[10].張毅剛，彭喜元.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社2008年[11].莫建鵬，於黃忠，麥棣科等．基于集成溫濕度傳感器D590的測溫電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[12].從剛.MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.[13].彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例M].北京：電子工業(yè)出版社，[14].馬忠梅.單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[15].趙娜，趙剛，于珍珠等．基于51單片機(jī)的溫濕度測量系統(tǒng)J]．微計(jì)算機(jī)信息，2007，23(1)：146-148.[16].狄建雄.自動化類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南[M].南京：南京大學(xué)出版社，

KWKW附

錄附錄一系統(tǒng)原理圖U1

TXD

RESET

10k

74LS373

shangla

SW-PB

10KΩ

10uF

74LS373

ADDA

10uF

XTAL1XTAL2

ff

ff

ff

NPNNPN

ff

ff

ff

附錄二主程序程序如下：*************************常數(shù)定義：*************************IEMPLEOU21HIEMPHEQU22HIEMPLCEQU23HIEMPHCEQU24HIEMPHEADEQU36HTD1EQU40HTD2EQU41HTD3EQU42HTEMPL0EQU2FHTEMPLP1EQU#04HTEMPLP0EQU#80HTEMPD1EQU#02HTEMPD0EQU#80H*****************************工作內(nèi)存定義*****************************BITSTDATA20HRSBITBITST.1C300BITBITST.2RSTBITBITST.3FENG1BITBITST.4FENG2BITBITST.5KONG1BITBITST.6KONG2BITBITST.7*****************************引腳定義*****************************TEMPDLNBITP2.6*****************************中斷向量區(qū)*****************************ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIQRG000BHRETIORG0013HRETIORG001BH

RETIORG0023HRETI****************************系統(tǒng)初始化****************************ORG100HSTART：MOVSP，#60HCLSMEM：MOVR0，#20HMOVR1，#60HCLSMEM1：MOV@R0，#00HINCR0DJNZR1，CLSMEM1ERRORNOPLJMPSTARTNOP********************************************主程序********************************************MAIN：LCALLINITIALMOVDPTR，#1F00HMOVA，#01HLOOP300：MOVX@DPTR，AMOVR1，#25HMOVTEMPL0，#2FHLOOPNI：LCALLREADTEMPLCALLDELAYISCLALREADTEMP1MOV@R1，TEMPHINCR1MOV@R1CJNER1，#TEMPL0，LOOPN1CLALLSUMDIV5TEMPCLALLALARMTEMPCLALLSAVEDS18B20CLALLCONVTEMPCLALLDISPBCDCLALLDISP1MOVDPTR，#1F00HMOVXA，@DPTRINCAJBC300，LOOP300SETBC30LOOP45：MOVDPTR，#1F00HMOVX@DPTR,A

INCACJNEA，#2DH，LOOP300CLRC300LCALLSUNDIV300MOV7DH，#01HLCALLCONVTEMPLCALLDISPBCDLCALLDISP1MAIN2：MOVTEMPL0，#08HMOVDPTRMOVR1START0809：MOVX@DPTRMOVR3LOOP100：DJNZR3TEST：JNBP3.3MOVAMOV@R1INCR1CJNER1LCALLSUMDIV5RSLCALLALARM0