【正文】 83。 鍵盤子程序 4． 結(jié)論 參考文獻 附錄 A 系統(tǒng)硬件原理圖 附錄 B 程序清單 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 1 摘要 本次設(shè)計是采用單片機中的 STC89C52 和 DHT11 構(gòu)成的低成本的濕度的檢測控制系統(tǒng)。單片機 STC89C52 是一款 有強大的功能、低消耗，高效率的單片機 ，因此在很多領(lǐng)域都是用它。 DHT11 是一款復合型溫濕度傳感器，并且含有以校準好的數(shù)字輸出。 ， DHT11 傳感器 包括一個電阻式感濕原件和一個 NTC 測溫元件，該產(chǎn)品具有 超快響應(yīng) 、品質(zhì)卓越 、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 本 設(shè)計主要包括 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 和硬件電路的設(shè)計 。 硬件電路主要包括單片機、濕度傳感器、顯示模塊、報警器以及控制設(shè)備等 5 部分。其中由 DHT11 溫濕度傳感器及 1602 字符型液晶模塊構(gòu)成系統(tǒng)顯示模塊；用戶根據(jù)需要預先輸入預設(shè)值，當實際測量的溫濕度不符合預設(shè)的溫濕度標準時，發(fā)出報警信號（蜂鳴器蜂鳴），動相應(yīng)控制。 軟件部分包括了主程序、顯示子程序、測濕度子程序。 關(guān)鍵詞： STC89C52； DHT11； 濕度傳感器。 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 2 設(shè)計題目的意義及簡介 隨著生活 的不斷發(fā)展，人們對環(huán)境的要求也不斷的提高， 居住的環(huán)境成為人們關(guān)心的話題。為了滿足人們對適宜適宜環(huán)境要求，設(shè)計一種低成本、高性能、簡單、便于提醒和控制濕度的裝置。人們可以根據(jù)季節(jié)和天氣的需要進行濕度的調(diào)節(jié)，使人居住在一個更加舒適的環(huán)境。此設(shè)計不僅可以應(yīng)用到家庭中，也可應(yīng)用到工廠中，這樣大大減少了看護和相應(yīng)的人工費用。此設(shè)計 有點在于 成本低，操作簡單 、相應(yīng)快，并且當超出人們設(shè)定值時可自動報警。 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 本次的數(shù)字濕 度控制器主要是由單片機系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)組成框圖如圖 11 所示。 圖 11 系統(tǒng)總體框圖 其工作流程為濕度傳感器采集濕度信號， 濕度信號被信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成 系統(tǒng)所能識別的電信號， 采集信號被 送入單片機后經(jīng)過單片機的控制 進行分析整理 ，根據(jù)設(shè)定值進行濕度調(diào)節(jié)，再經(jīng)過濕 度反饋環(huán)節(jié)做進一步調(diào)整。 濕 度采集 A/D 轉(zhuǎn)換 單片機 顯示 反饋 信號處理 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 3 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 STC89C52是一種帶 8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè) 標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， stc的 stc89c52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的 方案。STC89C52引腳如圖所示 圖 21 STC89C52 單片機引腳 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 4 單片機 是在統(tǒng)一的脈沖信號控制下工作的 。這個脈沖就是時鐘電路產(chǎn)生的。時鐘電路選擇晶振為 12Mhz，兩個電容選擇 60pf 作為 CPU 的內(nèi)部時鐘電路，其電路圖如下所示： 圖 22 由晶振構(gòu)成時鐘電路 復位電路可以讓 單片機初始化，也可以使死機狀態(tài)下的單片機重新啟動，因此非常重要。該設(shè)計采用的是按鍵復位和上電自動復位電路。這樣 圖 23 上電復位電路 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 5 使用起來比較方便，即每當 CPU 通電時， CPU 自動進行復位操作。省去了人工操作的繁瑣，當程序跑飛時，可以手動復位，按下按鍵后，使 RESET端產(chǎn)生高電平，電路設(shè)計如圖 23（其中電阻為 1K，電容為 22uf） 溫度采集電路設(shè)計 AD590溫度傳感器 溫度采集元件采用 AD590 溫度傳感器 ， AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流 源。 AD590 具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補償、熱容量小、抗干擾能力強、可遠距離測溫且使用方便等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉、冰庫、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測量和控制等領(lǐng)域。 AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。其電路外形如圖 24所示，它采用金屬殼 3腳封裝，其中 1腳為電源正端 V＋； 2 腳為電流輸出端 I0； 3 腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖 25 所示。 圖 24 AD590封裝形式 圖 25 集成溫度傳感器電路符號 AD590 的主特性參數(shù)如下： ● 工作電壓： 4～ 30V。 ● 工作溫度：－ 55～＋ 150℃ 。 ● 正向電壓：＋ 44V。 ● 反向電壓：－ 20V。 ● 輸出電阻為 710M?。 ● 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 ℃。 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 6 AD590 的工作原理 ： 在被測溫度一定時， AD590 相當于一個恒流源，把它和 5～ 30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個 1k? 的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有1mV／ K的電壓 信號。 在設(shè)計測溫電路時，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于 AD590 為電流輸出元件，它的溫度每升高 1K，電流就增加 1μA 。當 AD590 的電流通過一個 10k? 的電阻時，這個電阻上的壓降為 10mV，即轉(zhuǎn)換成 10mV／ K，為了使此電阻精確，可用一個 ? 的電阻與一個 1k? 電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的 10k?。圖 26 所示是一個電流／電壓和絕對／攝氏溫標的轉(zhuǎn)換電路，其中運算放大器 A1 被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗。而運放 A2 的作用是把絕對溫標轉(zhuǎn)換成攝氏溫標，給 A2 的同相輸入端輸入一個恒定的電壓（如 ），然后將此電壓放大到 2． 73V。這樣， A1 與 A2 輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標。 圖 26 絕對攝氏溫標轉(zhuǎn)換電路 將 AD590 放入 0℃ 的冰水混合溶液中， A1 同相輸入端的電壓應(yīng)為，同樣使 A2的輸出電壓也為 ，因此 A1 與 A2 兩輸出端之間的電壓： － ＝ 0V 即對應(yīng)于 0℃ 。 信號調(diào)整電路 單片機處理的信號是數(shù)字信號，因此，在送往單片機處理之前應(yīng)對該信號進行放大轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)所采用的 A/D 轉(zhuǎn)換器為 ADC0809，由于 ADC0809數(shù)字濕 度檢測控制裝置 7 的輸入信號應(yīng)在 0~5V 之間，因此，經(jīng)過放大電路放大的信號進入 A/D 轉(zhuǎn)換器的電壓信號應(yīng)控制在 0~5V之間，根據(jù)此原則可設(shè)計合適的放大倍數(shù)。 信號調(diào)整電路主要由運算放大器 0P07 等組成。 為了使溫度檢測電路的輸出電壓能夠適合于 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓，利用超低溫漂移高精度運算放大器 0P07 將溫度電壓信號進行放大到 0~5V 的范圍之內(nèi)，便于 A/D進行轉(zhuǎn)換 ,以提高溫度采集電路的可靠性。 本設(shè)計中，信號調(diào)理電路部分由集成運放 OP07 分別構(gòu)成一個電壓跟隨器，電壓比較器和一個同相輸入放大器用于對 AD590 輸出的小電壓信 號進行放大處理。信號調(diào)整 電路如圖 27 所示 在該放大電路中，電壓跟隨 器起阻抗匹配的作用。反饋電阻為零時，放大倍數(shù)為 1，電壓跟隨器的輸入電壓等于輸出電壓。 電壓比較器用于對輸出電壓小信號電壓進行調(diào)零，在上述電路圖中的電壓比較器部分由于 R2=R4 R3=R5 可得電壓比較器的輸出電壓120 ii UUU ?? 根據(jù)電壓跟隨器的輸出電壓 2iU 調(diào)節(jié)電位計 R9就改變電壓比較器的輸入電壓 1iU 。使得當溫度為溫度測量下限 時電壓比較器的輸出電壓為零。 起放大作用的是同相輸入放大器 OP07。其放大倍數(shù)：761 RRA ?? 因此放大器的輸出電 壓 iUAU *0 ? ADC0809 是一種 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有一個 8 位“三態(tài)輸出鎖存器”可以鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，故它本身既可看作一種輸入設(shè)備，也可以認為是并行 I/O 接口芯片。故 ADC0809 可以和微機直接接口，本設(shè)計就是用 8051和 ADC0809 直接相連的。 AT89C51 與 ADC0809 的連接方法如圖 28 所示， AT89C51通過地址線 和寫控制信號線 __WR 用一個或非門聯(lián)合控制啟動轉(zhuǎn)換信號端 (START)和地址鎖存信號端 (ALE)。地址線 和讀控制信號線 ____RD用一個或非門聯(lián)合控制輸出允許控制端 (EOC)。低三位地址線加到 ADC0809 的 ADDA、ADDB、 ADDC 端，所以選中 ADC0809 的 IN0 通道的地址為 7FF8H。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 EOC 通過一個反相器接到 INT1。 數(shù)字濕 度檢測控制裝置 8 圖 28 AT89C51與 ADC0809連接圖 AT89C51 和 ADC0809 連接通?？梢圆捎貌樵兒椭袛鄡煞N方式。本系統(tǒng)采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)， EOC 線作為 CPU 的中斷請求輸入線。 CPU 線響應(yīng)中斷后，應(yīng)在中斷服務(wù)程序中使 OE 線變?yōu)楦唠娖?，以提?A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 對 ADC0809 地址的確定：根據(jù)系統(tǒng)硬件連接圖可知所選定模擬電壓路數(shù)為 IN0，其對應(yīng)的地址為 ABC=000，即 、 、 =0 0 0。又 =0時才能啟動 ADC0809工作和使 AT89C51 從 ADC0809接收 A/D轉(zhuǎn)換電壓的數(shù)字量。故確定 ADC0809 其中一個地址為 : 0111 1111 1111 1000B=7FF8H ,其中“ __ ”表示固定量。 ADC0809 的 IN0 和變送器輸出端線連，故 IN0 上輸入的 0V～＋ 5V 范圍的模擬電壓經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后可由 AT89C51 通過程序從 P0口輸入到它的內(nèi)部 RAM 單元。 ADC0809 所需時鐘信號可以由 AT89C51 的 ALE 信號提供。 AT89C51 的 ALE信號通常是每個機器周期出現(xiàn)兩次，故它的頻率是單片機時鐘頻率的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 : 1 8 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ A d m i n i s t r a t o r \ M y D o c u m e nt s \硬件原理圖 \溫度控制硬件原理圖 .d dbD r a w n B y:I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10U8A D C 08 0 9D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U67 4L S 3 73E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P