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1、 學(xué)號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：蔬菜大棚溫度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作 者 屆 別 屆 院 別 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè) 自 動(dòng) 化 指導(dǎo)教師 職 稱 教 授 完成時(shí)間 年 月 日 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文摘 要蔬菜大棚溫度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)由主控制器AT89C51單片機(jī)、并行口擴(kuò)展芯片8255、74LS373、A/D轉(zhuǎn)換器0809、濕度傳感器、溫度傳感器DS1820、固態(tài)繼電器、RAM6264、掉電保護(hù)和LED顯示器和報(bào)警電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜大棚溫濕度的檢測(cè)與控制，從而有效提高蔬菜的產(chǎn)量。文中提出了具體設(shè)計(jì)方案，討論了蔬菜大棚溫濕度巡回檢測(cè)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

2、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。關(guān)鍵詞：溫濕度傳感器；濕度傳感器；快速檢測(cè)；A/D轉(zhuǎn)換器；LED顯示器；報(bào)警電路；固態(tài)繼電器；ABSTRACT Vegetables canopy temperature and humidity automatic control system consists of the main controller AT89C51 single-chip, parallel port expansion chip 8255,74 LS373 and A/D converter 0809, humidity se

3、nsor, the temperature sensor, solid-state relay, the DS1820 RAM6264, power fail safeguard and leds display and alarm circuit, etc .To achieve the vegetable greenhouse temperature and humidity testing and control, to improve the vegetables production.In this paper, the specific design, discussed the

4、detection of vegetable greenhouses temperature and humidity and circuit control principle, carried out a feasibility demonstration.Schematic diagram is given together with source code and procedures.The use of the MCU and the advantages of digital control system, all aspects of the system performanc

5、e is significantly improved.Keywords: temperature and humidity sensors; Humidity sensors; Rapid detection; A/D converter; The LED display; Alarm circuit; Solid state relays.目 錄摘 要1ABSTRACT2目 錄31 概述41.1 溫室計(jì)算機(jī)控制的概況42 系統(tǒng)的硬件組成電路設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)的硬件組成框圖62.1.1 系統(tǒng)的工作原理62.2 系統(tǒng)主控制器部分設(shè)計(jì)62.2.1 AT89C51的工作原理62.2.2 AT89C

6、51的復(fù)位電路82.2.3 AT89C51的引腳功能82.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展102.4 LED顯示器132.5 A/D轉(zhuǎn)換接口142.5.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本工作原理及器件簡(jiǎn)介142.5.2 ADC0809與AT89C51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)163 單總線接口183.1 單總線芯片的硬件結(jié)構(gòu)183.2 單總線芯片的供電183.3 單總通信的ROM命令184 單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820和濕度檢測(cè)電路204.1DS1820 的主要特性204.2DS1820 內(nèi)部結(jié)構(gòu)204.3 DS1820的工作原理214.4 DS1820使用中注意事項(xiàng)214.5 濕度檢測(cè)電路224.6 報(bào)警電路225 系統(tǒng)

7、的軟件設(shè)計(jì)245.1 設(shè)計(jì)方法245.2 主程序的分析與說(shuō)明246 結(jié) 論25致 謝26參考文獻(xiàn)27附 錄281 概述1.1 溫室計(jì)算機(jī)控制的概況溫室環(huán)境測(cè)控，即根據(jù)植物生長(zhǎng)發(fā)育的需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境條件的總稱?，F(xiàn)代化溫室，通過(guò)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(dòng)測(cè)控溫室的環(huán)境，其中包括溫度、濕度、光照、C02濃度等，使作物在不適宜生長(zhǎng)發(fā)育的反季節(jié)中，獲得比室外生長(zhǎng)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(wèn)題中，溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，

8、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。傳統(tǒng)的環(huán)境測(cè)控管理采用模擬控制儀表和人工管理方法，工作效率低。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步采用配置靈活、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、運(yùn)算能力較強(qiáng)、高可靠性、完善的開(kāi)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(cè)控系統(tǒng)所代替，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，受控農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來(lái)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(gè)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(cè)控技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)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(wèn)題

9、。研究溫室環(huán)境信息進(jìn)行模擬、分析、預(yù)測(cè)，研究開(kāi)發(fā)基于作物成長(zhǎng)栽培環(huán)境的溫室環(huán)境多因子智能化綜合測(cè)控系統(tǒng)，研究高效生產(chǎn)的溫室環(huán)境綜合測(cè)控模式與配套設(shè)施等將是今后主要研究?jī)?nèi)容。目前，我國(guó)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(dòng)檢測(cè)與控制是我國(guó)急待發(fā)展的項(xiàng)目。應(yīng)用自動(dòng)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(dòng)化，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。近年來(lái)電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來(lái)了溫室控制與管理技術(shù)方面的一場(chǎng)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

10、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(dòng)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(guó)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(gè)世紀(jì)的40年代，但將計(jì)算機(jī)用于環(huán)境控制則開(kāi)始于20世紀(jì)60年代。20世紀(jì)80年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)便先是在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，后來(lái)各發(fā)展中國(guó)家也都紛紛引進(jìn)、開(kāi)發(fā)出適合自己的系統(tǒng)。這在給各國(guó)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也極大地推動(dòng)了各國(guó)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。 溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是針對(duì)蔬菜大棚溫度監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)，同時(shí)也可用于糧食

11、倉(cāng)儲(chǔ)、冷庫(kù)及煙葉發(fā)酵等場(chǎng)合的溫度監(jiān)測(cè)。塑料大棚是開(kāi)發(fā)日光資源、充分利用太陽(yáng)光能的主要形式之一，能避光、增產(chǎn)、保濕，為蔬菜生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好環(huán)境。蔬菜大棚作為一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，其內(nèi)部形成了一個(gè)小氣候環(huán)境，良好的空氣環(huán)境是蔬菜正常生長(zhǎng)的重要條件。為了增產(chǎn)、增收，要注意大棚內(nèi)部的氣體、溫度和濕度3個(gè)重要因素。氣體主要是指棚內(nèi)的二氧化碳的含量。當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度提高到0.1%時(shí)，可使蔬菜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0.005%時(shí)，光合作用幾乎停止。蔬菜生長(zhǎng)的適宜溫度為 2030。大棚內(nèi)白天增溫快，當(dāng)棚外平均氣溫為 15時(shí)，棚內(nèi)可達(dá) 4050。因此，要適時(shí)調(diào)

12、節(jié)棚內(nèi)溫度，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)部濕度一般在80%90%，濕度過(guò)大極易導(dǎo)致病蟲害的發(fā)生?，F(xiàn)在對(duì)大棚內(nèi)氣體、溫度和濕度的有效調(diào)節(jié)，主要是通過(guò)適時(shí)的通風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。二氧化碳含量過(guò)大和濕度過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致溫度升高。通過(guò)調(diào)節(jié)溫度可以有效地控制二者的濃度。因此，對(duì)棚內(nèi)溫度的控制是非常重要的。本文介紹的分布式單總線蔬菜大棚溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，直接監(jiān)測(cè)每個(gè)棚內(nèi)不同部分的溫度，通過(guò)對(duì)溫度的良好控制，有效地提高蔬菜的產(chǎn)量。2 系統(tǒng)的硬件組成電路設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)的硬件組成框圖本系統(tǒng)為一個(gè)全自動(dòng)的蔬菜大棚溫濕度巡回檢測(cè)與控制系統(tǒng)，由以下幾部分組成：AT89C51單片機(jī)，

13、溫濕度傳感器，8255并行口電路A/D轉(zhuǎn)換器變送器，驅(qū)動(dòng)電路報(bào)警和顯示電路組成，其接口部分包括單片機(jī)外擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264一片和地址鎖存器74LS373，系統(tǒng)的組成如圖1-1所示：圖1-1 硬件組成框圖2.1.1 系統(tǒng)的工作原理在應(yīng)用程序的作用下，首先對(duì)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(dòng)口。由于工藝決定，進(jìn)大棚之前已經(jīng)將濕度控制在安全限以內(nèi)，測(cè)量過(guò)程是先溫度后濕度的順序，首先對(duì)溫度進(jìn)行采樣，每一個(gè)溫度點(diǎn)采樣5次，計(jì)算平均值作為采樣值送入顯示和存儲(chǔ)的相應(yīng)單元進(jìn)行存儲(chǔ)和傳感器的編號(hào)和溫度的顯示，然后判斷溫度是否超

14、過(guò)設(shè)定溫度，如果溫度超標(biāo)則報(bào)警并根據(jù)傳感器的位置判斷啟動(dòng)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(cè)下一個(gè)點(diǎn)的溫度，知道整個(gè)大棚的多個(gè)點(diǎn)溫度全部測(cè)試完成，然后計(jì)算和顯示大棚的平均溫度，然后對(duì)8個(gè)點(diǎn)的濕度進(jìn)行測(cè)量并且顯示，也是按照每個(gè)點(diǎn)測(cè)量5次然后取平均值的方法計(jì)算，來(lái)減少干擾因素帶來(lái)的誤差，8個(gè)點(diǎn)的濕度測(cè)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(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)處理。然后系統(tǒng)返回再進(jìn)行溫度和濕度的巡回測(cè)量和顯示。2.2 系統(tǒng)主控制器部分設(shè)計(jì)2.2.1 AT89C51的工作原理 1 CPU的結(jié)構(gòu) CPU是單片機(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)

15、的主要功能特性。從功能上看，CPU包括兩個(gè)基本部分：運(yùn)算器和控制器。下面說(shuō)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、累加器ACCC、B寄存器、暫存寄存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)寄存器PSW、BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路等。 2）時(shí)鐘電路AT89C51芯片內(nèi)部有一個(gè)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XTAL1，輸出端為XTAL2。在TXAL1和XTAL2兩端跨接由石英晶體及兩個(gè)電容構(gòu)成的自激振蕩器，如圖2-1所示。電容器C1和C2通常都取30pF左右，選用不同的電容量對(duì)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

16、是112MHz。圖2-1 時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)考慮系統(tǒng)的獨(dú)立完整性，選用內(nèi)部時(shí)鐘方式，石英震蕩頻率選用12MHZ，ALE信號(hào)頻率為2MHZ。2 I/O口結(jié)構(gòu)：AT89C51單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O接口，記作P0、P1、P2和P3，每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每一條I/O線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器（即特殊功能寄存器P0P3），一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器，作輸出時(shí)數(shù)據(jù)可以鎖存，作輸入時(shí)數(shù)據(jù)可以緩沖，但是這四個(gè)通道的功能完全不同。3 程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1）程序存儲(chǔ)器對(duì)AT89C51芯片來(lái)說(shuō)，片內(nèi)有4K字節(jié)ROM/EPROM，片外可擴(kuò)展60K字節(jié)EPROM，片內(nèi)

17、和片外程序存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。在程序存儲(chǔ)器中，有6個(gè)地址單元被保留用于某些特定的地址，如下表2-1所示。2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT89C51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器RAM和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器最大可以尋址256個(gè)單元，片外最大可擴(kuò)展64K字節(jié)RAM，并且片內(nèi)使用的是MOV指令，片外64K ROM空間專門為MOVX指令所用。4 定時(shí)器AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部有兩個(gè)16位可變成定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1），它們都有定時(shí)或是事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。表2-1 AT89C51的復(fù)位、中斷

18、入口地址 入口地址 說(shuō)明 0000H復(fù)位后，PC=0000H 0003H外部中斷 入口 000BH定時(shí)器T0溢出中斷入口 0013H外部中斷 入口 001BH 定時(shí)器T1溢出中斷口 0023H串行口中斷入口它們具有計(jì)數(shù)和定時(shí)兩種工作方式以及四種工作模式。定時(shí)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1和方式2三種工作方式。5 中斷系統(tǒng)AT89C51單片機(jī)有五個(gè)中斷請(qǐng)求源。其中，兩個(gè)外部中斷源；兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1）的溢出中斷源TE0和TF1；一個(gè)片內(nèi)串行口接受或發(fā)送中斷源RI或TI。這些中斷請(qǐng)求分別由單片機(jī)的特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位

19、鎖存。當(dāng)幾個(gè)中斷源同時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷，要求CPU提供服務(wù)的時(shí)候，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求，于是一些微處理器和單片機(jī)規(guī)定了每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別。2.2.2 AT89C51的復(fù)位電路AT89C51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和開(kāi)關(guān)手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動(dòng)地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容C通過(guò)電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。2.2.3 AT89C51的引腳功能AT89C51的40條引腳中，有2條專用于主電源的引腳，4條控制和其他電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出引腳。如圖2-3所示，下面介紹主要引腳的名稱和功能：1）主電源

20、引腳Vcc和VssVcc：接+5V電源。Vss：接電源地。2）時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)上，此引腳必須接地；對(duì)AT89C51單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)上，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)AT89C51單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸空。圖2-2 復(fù)位電路圖2-3 AT89C51主要引腳圖3）控制信號(hào)引腳RST/、ALE/、和/

21、RST/：復(fù)位/備用電源輸入端。單片機(jī)商店后，只要在該引腳上輸入24個(gè)振蕩周期（2個(gè)機(jī)器周期）寬度以上的高電平就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位；若在RST與Vcc之間接一個(gè)10F的電容，而在RST與Vss之間接一個(gè)8.2k的下拉電阻，則可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位。4）輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2和P3P0.0P0.7：P0口是一個(gè)8位雙向I/O端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址和作8位雙向數(shù)據(jù)總線。在EOROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)；在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)（驗(yàn)證時(shí)，要接上拉電阻）。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。P1.0P1.7：P1是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在

22、EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸入低8位地址。P1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P2.0P2.7：P2是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址，在對(duì)EPROM編程和程序檢驗(yàn)時(shí)，它輸入高8位地址。P2口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3.0P3.7：P3是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。它是一個(gè)復(fù)用功能口，作為第一功能使用時(shí)，為普通I/O口，其功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如下表。P3口的每一條條引腳均可以獨(dú)立的定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。表2-2 功能表 口線 第二功能 P3.0RXD（串行口輸入） P3.1TXD

23、（串行口輸出） P3.2（外部中斷0輸入） P3.3（外部中斷1輸入） P3.4T0（定時(shí)器0的外部輸入） P3.5T1（定時(shí)器1的外部輸入） P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫”信號(hào)輸出） P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫”信號(hào)輸出）2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展AT89C51片內(nèi)喊有28字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)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(duì)于大量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，則需要在片外擴(kuò)展RAM。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(duì)AT89C51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展，因此，選用6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

24、一片。6264可以直接和存儲(chǔ)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的寫選通信號(hào)信號(hào)連接到AT89C51的上，讀選通信號(hào)連接到AT89C51的上，這樣單片機(jī)就能把程序采集來(lái)的數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)變換最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字溫度量存放到6264中，也可以6264中讀取數(shù)據(jù)7，具體的連接如下圖2-4所示：8255A中的控制寄存器很少，所以初始化程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。對(duì)于方式0，如果不要設(shè)定C口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，則只需要設(shè)置方式控制字；如果要設(shè)定C口的某些位為聯(lián)絡(luò)信號(hào)，則只需設(shè)置C口的位置/復(fù)位控制字。對(duì)于方式1和方式2，因?yàn)槎家玫娇刂菩盘?hào)，所以必須設(shè)置兩個(gè)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

25、個(gè)引腳，下面根據(jù)功能分類說(shuō)明。圖2-4 AT89C51與地址6264的連接1） 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線有D7D0，PA7PA0，PB7PB0，PC7PC0，均為雙向三態(tài)，其中D7D0與CPU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)；PA7PA0，PB7PB0，PC7PC0，分別與A、B、C三個(gè)端口相對(duì)應(yīng)，用于8255A與外設(shè)之間的傳送數(shù)據(jù)。2） 尋址線尋址線、和，用于選擇8255的三個(gè)端口和控制寄存器。：片選信號(hào)，輸入，低電平有效。有效時(shí)表示選中本片。和：輸入，通常與系統(tǒng)地址總縣的和對(duì)應(yīng)相連。當(dāng)有效時(shí)，和的四種組合00、01、10、11分別選擇A、B、C、口和控制寄存器，所以一片8255A

26、共有4個(gè)I/O地址。3） 控制線：讀信號(hào)，輸入，低電平有效。當(dāng)為低電平時(shí)，表示CPU對(duì)8255A進(jìn)行讀操作。：寫信號(hào)，輸入，低電平有效。當(dāng)為低電平時(shí)，表示CPU對(duì)8255A進(jìn)行寫操作。RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)RESET為高電平時(shí)， 8255A內(nèi)部所有寄存器清零。各端口都自動(dòng)設(shè)置為輸入方式，24條I/O引腳均為高租態(tài)8。4） 電源和地線采用單一+5V電源。8255A的控制信號(hào)和傳輸動(dòng)作之間的關(guān)系如表2-3所示表2-3 8255的控制信號(hào)和傳輸動(dòng)作對(duì)應(yīng)關(guān)系 傳輸說(shuō)明0 0 00 0 10 1 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 1 10 0 1 0 1 0 1 1

27、0 1 0 1 0 1 0 0 11 1A口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線B口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線C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)總線控制寄存器進(jìn)入高阻態(tài)非法進(jìn)入高阻態(tài) 8255A的引腳信號(hào)如圖2-5所示：圖2-5 8255A引腳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2-6所示圖2-7中，8255A的片選信號(hào)及口地址選擇線A0、A1分別由AT89C51的P2.7和P0.1、P0.0經(jīng)地址鎖存后提供，所以，8255A的A口、B口、C口及控制口的地址分別為6000H、6001H、6002H、6003H。8255A的、分別與A

28、T89C51的、相連，8255A的RESET與AT89C51的RST相連。都接到AT89C51的復(fù)位電路上。對(duì)8255初始化的程序如下：MOV A ，#80H ；置方式控制字 方式0MOV DPTR，#6003H 指向8255口地址MOVX DPTR A本設(shè)計(jì)采用8255的A口B口連接LED顯示器，用C口進(jìn)行報(bào)警和相應(yīng)設(shè)備的啟動(dòng)，所以PA口PB口PC口的地址分別為6000H，6001H和6002H。圖2-6 8255A和AT89C51的連接2.4 LED顯示器 LED顯示器的結(jié)構(gòu) LED顯示器是由發(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2-7所示，由圖可見(jiàn)它由8個(gè)發(fā)光二極管

29、（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合來(lái)顯示出09、A、B、C、D、E、F以及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。 圖2-7 LED顯示器的結(jié)構(gòu)表2-4列出七段LED顯示器（共陰極）顯示的數(shù)字、字符和對(duì)應(yīng)的段碼關(guān)系。共陽(yáng)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(duì)表2-4中的共陰極顯示器的段碼求反，即可得到共陽(yáng)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2855和7位共陽(yáng)極顯示器的接口電路。8255的A作為位掃描口，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)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(dòng)器7407接顯示器的各個(gè)陽(yáng)極。表2-4 數(shù)字對(duì)應(yīng)的段碼表示字符 DP g f e d c b a段碼（H）

30、0123456789AbcdEFP.空格0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 00 1 0 1 1 0 1 10 1 0 0 1 1 1 10 1 1 0 0 1 1 00 1 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 0 10 0 0 0 0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 1 1 10 1 1 1 0 1 1 10 1 1 1 1 1 0 00 0 1 1 1 0 0 10 1 0 1 1 1 1 00 1 1 1 1 0 0 10 1 1 1 0 0 0 10 1 1 1 0 0 1 11 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0

31、 0 0 0 3F065B 4F666D7D077F6F777C395E7971738000對(duì)于6位顯示器，在AT89C51RAM存儲(chǔ)器中設(shè)置7個(gè)顯示緩沖單元70H76H，分別存放7位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8255的 A 口掃描輸出總是只有1位高電平，即7位顯示器中僅有1位公共陽(yáng)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(duì)其他6位巡回顯示，如果小數(shù)點(diǎn)位固定可以通過(guò)對(duì)指定位進(jìn)行置位或者清零來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.5 A/D轉(zhuǎn)換接口2.5.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本工作原理及器件簡(jiǎn)介A/D轉(zhuǎn)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(cè)控系統(tǒng)和智能儀器儀表時(shí)，應(yīng)選擇性能合適、性能價(jià)格比高的A/D轉(zhuǎn)換器芯

32、片。本設(shè)計(jì)選擇的A/D轉(zhuǎn)換器芯片為ADC0809。ADC0809是8路8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換CMOS器件，在過(guò)程控制和機(jī)床控制等應(yīng)用中，能對(duì)多路模擬信號(hào)進(jìn)行分時(shí)采集和A/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò)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的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-8所示，芯片的主要組成部分是一個(gè)8位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。為了實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)設(shè)置了帶有鎖存功能的8路模擬選通開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存和圖2-8 ADC0809原理圖譯碼電路，可對(duì)8路05V的輸出模擬電壓進(jìn)行分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。ADC0809的主要特性如下：（1） 分辨率

33、為8位。（2） 最大不可調(diào)誤差小于。（3） 可鎖存三態(tài)輸出，能與8位為處理器接口。（4） 輸出與TTL兼容。（5） 不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。（6） 單電源供電，供電電壓為5V。（7） 轉(zhuǎn)換速率取決于芯片的時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率范圍是：101280kHz。當(dāng)時(shí)鐘頻率選為500 kHz時(shí)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s。ADC0809芯片的引腳如圖2-9所示，引腳功能說(shuō)明如下；：8路模擬信號(hào)輸入端。：8位數(shù)字量輸出端。START：?jiǎn)?dòng)控制輸入端，高電平有效，用于啟動(dòng)ADC0809內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。ALE：地址鎖存控制輸入端。ALE端可與START端接在一起，通過(guò)軟件輸入一個(gè)正脈沖，可立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。

34、CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。ADDA（ADDB、ADDC）：8路模擬選通開(kāi)關(guān)的3位地址選通輸入端；其地址碼與輸入通路的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2-5所示。圖2-9 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：供電電源輸入端。（+）：參考電壓正端。（）：參考電壓負(fù)端。表2-5 地址和通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系地址碼ADDC ADDB ADDA對(duì)應(yīng)的輸入通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 1 1 1 IN72.5.2 ADC0809與AT89C51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)ADC0809與單片機(jī)AT89C51的硬件接口方式有：查詢方式、中斷方式

35、和等待延時(shí)方式。采用中斷方式不浪費(fèi)CPU的等待時(shí)間，但是如果A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，也可以用程序查詢方式和等待查詢延時(shí)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2-10所示：圖2-10 ADC0809與單片機(jī)AT89C51的硬件接口電路由于ADC0809具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其8位數(shù)據(jù)輸出端可以與數(shù)據(jù)總線相連。地址選通端ADDA、ADDB、ADDC分別與AT89C51地址總線的低三位、相連，用于選通中的某一個(gè)通道。由于ALE和START連在一起，ALE=START=，ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。在讀取

36、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)。OE=產(chǎn)生的正脈沖信號(hào)用于打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。ADC0809的EOC信號(hào)與AT89C51的P1.0相連，作為A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號(hào)供T89C51查詢。采用查詢方式分別對(duì)8路模擬信號(hào)順序采樣，并依次把A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，其采樣轉(zhuǎn)換程序如下：MOV TEMPL0 ，#08H ；設(shè)置通道個(gè)數(shù)MOV R1 ，2AH ；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOV DPTR ，#5000H ；指向通道0START： MOVX DPTR ， A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 MOV R3 ， #32 ；設(shè)置延時(shí)時(shí)間LOOP100：DJNZ R3 ，LOOP100 ；延時(shí)完成？TEST： NB P3.3 ，

37、TEST ；標(biāo)志位為1？不為等待 MOVX A ，DPTR ；取出A/D轉(zhuǎn)換值 MOV R1 ， A ；送入數(shù)據(jù)區(qū) INC R1 ；指針加1 CJNE R1 ，#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(gè)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(hào)接在單片機(jī)的中斷口上，轉(zhuǎn)換完成A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出信號(hào)單片機(jī)把它當(dāng)作一個(gè)中斷來(lái)處理。所以本設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器連接成查詢方式。3 單總線接口3.1 單總線芯片的硬件結(jié)構(gòu)對(duì)于單總線器件，為了使每個(gè)器件在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候都能被驅(qū)動(dòng)，他們與總線匹配的端

38、口也必須具有開(kāi)漏輸出或三態(tài)輸出的功能，正如上文所述，系統(tǒng)主設(shè)備的I/O端口也具有類似的結(jié)構(gòu)，由于主機(jī)和從機(jī)都是開(kāi)漏輸出，在主設(shè)備的總線惻必須有上拉電阻，系統(tǒng)才能正常操作。此外，單總線器件通常采用3引腳封裝，外型類似于小工率三極管，在三個(gè)引腳中有一個(gè)公共地端、一個(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出端和一個(gè)電源端，這個(gè)電源端可以為單總線器件提供外部電源，從而免除總線集中饋電。對(duì)于大多數(shù)采用總線集中供電的單總線器件，等效于在各期間內(nèi)部有一個(gè)約5A的恒流充電源，從而使得單總線器件功耗較低。3.2 單總線芯片的供電單總線接口技術(shù)的另外一個(gè)顯著特點(diǎn)是不需要使用獨(dú)立的電路，所有的單總線芯片都可以通過(guò)單線寄生電源供電。下圖對(duì)單總

39、線寄生供電的原理進(jìn)行了描述。在圖3-1所示中，DQ引腳連接在單線總線上，整個(gè)器件的電源來(lái)自這條總線上掛接的主機(jī)，這種“偷電”式的供電又稱寄生電源。當(dāng)總線處于高電平時(shí)不僅經(jīng)過(guò)二極管給芯片提供了電源，同時(shí)又給內(nèi)部電容器充電而存儲(chǔ)了能量；當(dāng)總線變?yōu)榈碗娖綍r(shí)二極管截止，芯片改由電容器供電，仍可正常操作，當(dāng)然維持時(shí)間不可能太長(zhǎng)。為了解決單總線供電不足問(wèn)題，使用MOSFET將輸入線的高電平強(qiáng)拉到5.0V，從而可以增加驅(qū)動(dòng)電流。芯片提供了電源，同時(shí)又給內(nèi)部電容器充電而存儲(chǔ)了能量；當(dāng)總線變?yōu)榈碗娖綍r(shí)二極管截止，芯片改由電容器供電，仍可正常操作，當(dāng)然維持時(shí)間不可能太長(zhǎng)。為了解決單總線供電不足問(wèn)題，使用MOSFE

40、T將輸入線的高電平強(qiáng)拉到5.0V，從而可以增加驅(qū)動(dòng)電流。圖3-1 寄生電源供電3.3 單總通信的ROM命令下面簡(jiǎn)要地介紹各個(gè)ROM命令的功能，以及使用在何種情況下。1）搜索ROM（代碼為FOH）當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從設(shè)備的ROM代碼，這樣主機(jī)就能判斷出從機(jī)的數(shù)目和類型。主機(jī)通過(guò)重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機(jī)設(shè)備。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步（初始化）。2） 讀ROM（代碼為33H）該命令僅適用于總線上只有一個(gè)從設(shè)備（單節(jié)點(diǎn)）的情況。它允許主機(jī)直接讀出從主機(jī)的64位ROM代碼，而無(wú)需執(zhí)行搜索RO

41、M過(guò)程，如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因?yàn)槊總€(gè)從機(jī)設(shè)備都會(huì)影響該命令。3） 匹配ROM（代碼55H）匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問(wèn)多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī)設(shè)備。僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64為的ROM代碼時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)隨后發(fā)出的功能命令，而其他設(shè)備將處于等復(fù)位脈沖的狀態(tài)。4）直訪問(wèn)ROM（代碼CCH）主機(jī)能夠采用該命令可時(shí)反問(wèn)總線上的所有從機(jī)設(shè)備，而無(wú)須發(fā)出任何ROM代碼信號(hào)，例如，如果單總線器件采用DS18B20傳感器，主機(jī)通過(guò)在發(fā)出直訪ROM命令后跟隨準(zhǔn)換溫度命令【44H】，就可以同時(shí)命令總線上的所有DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換溫度，這樣大大節(jié)省了上機(jī)時(shí)間。值得注

42、意的是，如果訪ROM命令跟隨的是讀暫存器【BEH】的命令（包括其他讀操作命令），則該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，否則將由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)都響應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。5） 單總線器件的ROM搜索Dallas公司的每片單片機(jī)器件都是具有唯一的64位注冊(cè)碼，他存儲(chǔ)在只讀儲(chǔ)器（ROM）中，在單總線網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)碼用于單總線系統(tǒng)主機(jī)對(duì)從機(jī)器件進(jìn)行逐一尋址。如果單總線網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)器件的ROMID是未知的，可以通過(guò)ROMID搜索算法來(lái)找到該注冊(cè)碼單總線期間的ROM注冊(cè)的數(shù)據(jù)格式如表3-1所示表3-1 單總線器件ROM注冊(cè)碼數(shù)據(jù)格式MSB64位ROM注冊(cè)碼LSB8位CRC校驗(yàn)碼MSBLSB48位序列號(hào)MSBLSB8位家族碼

43、MSBLSB4 單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820和濕度檢測(cè)電路4.1DS1820 的主要特性 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(gè)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(guò)數(shù)據(jù)線供電 ; 5）檢測(cè)溫度范圍為 - 55 + 125C ,精度在0. 5度 ; 6）用 9bit 數(shù)字量來(lái)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(gè)不變化的溫度設(shè)置為報(bào)警溫度; 9）有 PR35 T 和 SSOP 兩種封裝型式。4.2DS1820 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1820 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 4-1 所示

44、。圖4-1 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 由圖4-1 可知 ,DS1820 由以下幾部分組成: 1）64 位激光只讀存貯器。在這里存放著每個(gè) DS1820 的唯一的序號(hào) ,開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)(DS1820 為 10H） ,接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào) ,共有 48 位 ,最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼這也是多個(gè) 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。 3）DS1820 的存貯器。它由高速存貯器RAM和EERAM(高溫TH和低溫TL報(bào)警觸發(fā)器）組成,數(shù)據(jù)首先寫入高速存貯器 RAM 中 ,然后通過(guò)復(fù)制命令將數(shù)據(jù)寫入 EERAM

45、 中。高速存貯器 RAM 由8 個(gè)字節(jié)組成 ,頭兩個(gè)字節(jié)存放檢測(cè)溫度的值,0號(hào) (LSB） 為存放溫度的值,1 號(hào) (MSB） 存放溫度值的符號(hào) ,如果溫度為負(fù) ,則1號(hào)存貯器全為1 ,否則全為0，這也是可用 9bit 來(lái)表示溫度的原因。最低位先讀出。若LSB最低位為1 ,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(cè)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TH和TL中復(fù)制的值,當(dāng)上電被更新;接下來(lái)兩個(gè)字節(jié)沒(méi)用 ,若讀它應(yīng)全為1 ;第六和第七字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器;最后一個(gè)字節(jié)為 CRC 校驗(yàn)。4.3 DS1820的工作原理

46、DS1820的引腳排列如圖4-2所示。I/O位數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開(kāi)路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。是可供選用的外部+5V電源端，不用時(shí)需接地。GND為地，NC為空腳。圖4-2 DS1820的引腳圖DS1820測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，其測(cè)量溫度框圖如圖4-3所示。內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以沖過(guò)門電路，而當(dāng)達(dá)到某一設(shè)置高溫時(shí)，振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門電路。圖4-3 DS1820測(cè)溫原理框圖4.4 DS1820使用中注意事項(xiàng)DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)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

47、以下幾方面的問(wèn)題： 1）較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 2）當(dāng)單總線上所掛DS1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 3）在DS1820測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)4.5 濕度檢測(cè)電路本例中采用8255來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。EL7556由積分電路、基準(zhǔn)電路、

48、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(hào)并從5腳送至8腳。調(diào)節(jié)R2可對(duì)該脈沖信號(hào)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(hào)。本設(shè)計(jì)的濕敏傳感器為MXS型電容式濕敏傳感器，濕度為76%RH時(shí)的電容值為500pF，電容相對(duì)變化率為1.7 pF/%。當(dāng)濕度為0%100%RH時(shí)，9腳輸出的相應(yīng)信號(hào)頻率為01000Hz，精度為2%，F(xiàn)/V電路輸出

49、的電壓為05V。調(diào)整時(shí)，可先設(shè)定濕度為5%RH，然后調(diào)節(jié)R2，使9腳輸出100mV電壓即可。主要特性：1）與MCS-51 兼容 ；2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；3） 壽命：1000寫/擦循環(huán)；4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年圖4-4 濕度傳感器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.6 報(bào)警電路蜂鳴報(bào)警電路是的優(yōu)點(diǎn)是能通過(guò)不斷的發(fā)出聲音使人便于及時(shí)斷定線路的通斷，發(fā)音元件主要就是蜂鳴器，只要將報(bào)警電路接到3-5V直流電源上就能產(chǎn)生3Hz左右的震蕩聲響，其電路如圖4-5所示圖4-5 報(bào)警電路5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)方法本溫濕度控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循的是穩(wěn)定化、高效化、簡(jiǎn)單化、小型化的特點(diǎn)，最大限度提高系統(tǒng)的性價(jià)比

50、。應(yīng)用軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，這種條理清晰的設(shè)計(jì)方法免去一部分軟件的重復(fù)編程，然后組合成符合要求的應(yīng)用程序，因此本應(yīng)用軟件分為兩大部分：主程序和子程序設(shè)計(jì)。5.2 主程序的分析與說(shuō)明主程序是調(diào)控系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它被ROM中，系統(tǒng)上電復(fù)位后執(zhí)行一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令條通過(guò)中斷區(qū)就開(kāi)始執(zhí)行主程序。6 結(jié) 論經(jīng)過(guò)半年的設(shè)計(jì)“蔬菜大棚溫濕度檢測(cè)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(duì)元件進(jìn)行了選擇，經(jīng)過(guò)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(píng)，特別是采用了先進(jìn)的“一總線”器件進(jìn)行溫度測(cè)量體現(xiàn)了速度快|、精度高、測(cè)點(diǎn)多、布線少

51、等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度的巡回測(cè)量和顯示，能對(duì)超標(biāo)的溫度和濕度及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警并同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)選擇性的調(diào)節(jié)處理，大大的提高了蔬菜的成活率以及大幅度減輕管理者的負(fù)擔(dān)，使蔬菜種植能獲得一種可觀的經(jīng)濟(jì)收益，是大棚蔬菜種植者的首選產(chǎn)品。半年的設(shè)計(jì)鍛煉了我的分析問(wèn)題解決問(wèn)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，希老師和讀者指正。致 謝經(jīng)過(guò)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(duì)老師的精心指導(dǎo)和不厭其煩的講解表示衷心的感謝，在設(shè)計(jì)中也幫助我收集材料、進(jìn)行方案論證并時(shí)時(shí)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(jiàn)，在此允許我對(duì)精心教導(dǎo)我的老師、同學(xué)們?cè)俅伪硎?/p>

52、衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1 徐偉忠. 計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用.麗水市科技局遠(yuǎn)程教育直播中心,20042 胡乾斌. 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社,19963 楊振江.A/D D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)與實(shí)用線路M.西安電子科技大學(xué)出版社4 黃惠媛,李潤(rùn)國(guó).單片機(jī)原理與接口（自動(dòng)化控制專業(yè)）M.海軍出版社,20065 楊金巖.8051單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例M.人民郵電出版社,20056 胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社,20057 沙占友,王彥朋,孟志永.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社,20038 王新賢,蔣富瑞.實(shí)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)手冊(cè)M.山東科學(xué)

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54、PANY,197615 彭其圣 , 劉松齡. 單片機(jī)溫室大棚種植參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng). 中南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版 , 2004附 錄附錄1 系統(tǒng)原理圖附錄2 主程序程序如下：* 常數(shù)定義：*IEMPL EOU 21HIEMPH EQU 22HIEMPLC EQU 23HIEMPHC EQU 24HIEMPHEAD EQU 36HTD1 EQU 40HTD2 EQU 41HTD3 EQU 42HTEMPL0 EQU 2FHTEMPLP1 EQU #04HTEMPLP0 EQU #80HTEMPD1 EQU #02HTEMPD0 EQU #80H* 工作內(nèi)存定義*BITST DATA 20HRS BIT BITST.1C300 BIT BITST.2RST BIT BI