基于單片機(jī)的便攜式土壤溫濕度測量儀的設(shè)計(jì)-wenkub
2022-09-09 09:59:19 本頁面
【正文】 6 由圖 34可知，單片機(jī)集成了中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器系統(tǒng)（ RAM和 ROM）、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口、中斷系統(tǒng)及一些特殊功能寄存器（ SFR） [2]。 XTAL1：反向振 蕩 放大器的 輸 入及 內(nèi) 部 時(shí)鐘 工作 電 路的 輸 入。但在 訪問 外部 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， 這兩 次有效的 PSEN信 號(hào)將 不 5 出 現(xiàn) 。另外， 該 引腳被略微拉高。因此 它 可用作 對 外部 輸出的脈沖或用于定 時(shí) 目的。 當(dāng) 振 蕩 器 復(fù) 位器件 時(shí) ，要保持 RST腳 兩個(gè) 機(jī)器周期的高 電 平時(shí)間 。 圖 32 STC89C51外形示意圖 [3]. 控制信 號(hào)線 RST/VPD（ 9腳）： 復(fù) 位信 號(hào)輸 入端， 復(fù) 位 /掉 電時(shí)內(nèi) 部 RAM的 備 用 電 源 輸 入端 VPP（ 31腳）： 訪問 外部存 儲(chǔ) 器允 許 /編 程 電壓輸 入。 當(dāng) 采用外部振 蕩 器 時(shí) ，此引腳要接地。 51系列單片機(jī)：集成 8位 CPU、 4K字節(jié) ROM、 128字節(jié) RAM、 4個(gè) 8位并口、 1個(gè)全雙工串行口、 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用， 性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。這類信號(hào)必須通過傳感器轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)后，再由 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理，最后通過 LCD完成溫濕度值的顯示。可以對環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行檢測和控制 ,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、溫濕度調(diào)節(jié)以及超限報(bào)警等各項(xiàng)功能，為此設(shè)計(jì)了一種基于 STC89C51單片機(jī)的溫濕度測量儀。在日常的生產(chǎn)生活中，經(jīng)常需要檢測環(huán)境中的溫濕度，而運(yùn)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域則要求更為嚴(yán)格。因而基于單片機(jī)的溫濕度測量系統(tǒng)對解決這些問題有著非常重大的意義。終端傳感器采用精確度較高的 TDR5 土壤溫濕度傳感器，該傳感器適用于節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域。本文給 出了系 統(tǒng) 硬件 電 路的 設(shè)計(jì)和軟件程序的設(shè)計(jì) ， 實(shí)現(xiàn) 了土壤 溫濕度的實(shí)時(shí)自 動(dòng)檢測 的功能。以前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對不同種類植被生長的各個(gè)時(shí)期所需的溫 度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。隨著科技的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，例如要確定某些幼苗的生長特性與溫度、濕度有什么樣的關(guān)系等。 2 2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路 本系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能 、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種基于 STC89C51單片機(jī)的便攜式溫濕度測量儀，溫度的測量范圍為 30℃ ~70℃ ，濕度測量范圍為 0~100%。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。因此，再設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能使用軟件功能取代硬件功能等。尋址范圍 64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。 4 XTAL2（ 18腳）：接外部晶振的另一 個(gè) 引腳。 EA為 高 電 平 時(shí) ， 訪問內(nèi) 部存 儲(chǔ) 器；低 電 平 時(shí) ， 訪問 外部存 儲(chǔ) 器。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問 外部存 儲(chǔ) 器 時(shí) ，地址 鎖 存允 許 的 輸 出 電 平用于 鎖 存地址的低位字 節(jié) 。然而要注意的是：每 當(dāng) 用作外部 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， 將 跳過 一 個(gè) ALE脈沖。如果微 處 理器在外部 執(zhí) 行 狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 EA｜ VPP： 當(dāng) EA保持低 電 平 時(shí) ， 則 在此期 間 外部程序存 儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH），不管是否有 內(nèi) 部程序存 儲(chǔ) 器。 XTAL2： 來 自反向振 蕩 器的 輸 出。他們通過內(nèi)部總線緊密地聯(lián)系在一起。 中 央 處 理 器C P U時(shí) 鐘 電 路 R O M R A M 定 時(shí) / 計(jì) 數(shù) 器R O MP 1 P 2串 行 接 口 中 斷 系 統(tǒng)P 0 P 3T X D R X DI N T 1I N T 0 圖 33 單片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器。 7 T/C：兩個(gè)定時(shí) /記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式。外接晶體諧振器以及電容 C1和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中，片內(nèi)的放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳 RESET 8 出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 MCS51的通信端口有一個(gè)接收緩沖式的串行接口，在特殊功能寄存器中有一個(gè)串行數(shù)據(jù)緩沖器寄存器，專門供存放發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其高電平為 +3 ~+15V，低電平為 3V~15V，噪聲容限為 2V。 機(jī)械特性 RS232C接口規(guī)定使用 25針連接器， 市場上常見的有 25針串口和 9針串口兩種接口形式，連接器的尺寸及每個(gè)插針的排列位置都有明確的定義。所以計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間通訊時(shí)需要加電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232。這樣，通過單5V供電就可以滿足所需要的轉(zhuǎn)換電平。它是連接外部設(shè)備的 一個(gè)串口總線標(biāo)準(zhǔn)。 11 12V轉(zhuǎn) 5V電路采用的芯片是三端穩(wěn)壓集成電路 L7805CV。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）?，F(xiàn)在往往將 LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器、 RAM、 ROM和 LCD顯示器連接在一起，稱為液晶顯示模塊。 1602是一種點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊，可以顯示兩行共 32個(gè)字符。當(dāng) RS和 RW共同為低電平時(shí)，可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng) RS為低電平、 RW為高電平時(shí)，可以讀忙信號(hào)；當(dāng) RS為高電平、 RW為低電平時(shí)，可以寫入數(shù)據(jù)。 P0=。 lcden=0。 delay(5)。 } void init_lcd()//lcd初始化 { lcden=0。//寫字符指針加 1,光標(biāo)加 1 write_mand(0x01)。首先通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變輸入到 ADC0804芯片的電壓值（ ADC0804芯片的參考電壓調(diào)節(jié)成 0V～ 5V,而滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的電壓范圍也為 0V～ 5V，因此沒有必要設(shè)計(jì)額外的模擬電路），然后通過單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理得到這個(gè)輸入電壓值，最后再通過 LCD將這個(gè)電壓值顯示出來。 RD：低 電 平有效，即 RD=0時(shí) ，可以通 過數(shù) 據(jù)端口 DB0～ DB7讀 出本次的采 樣結(jié)果。x) for(y=110。 } void start_ad() //AD啟動(dòng) { wrad=1。 //啟動(dòng) 一次 ADC0
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