基于單片機(jī)的便攜式土壤溫濕度測量儀的設(shè)計(jì)(存儲版)
【正文】 示 子 程 序啟 動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換 圖 41 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序 21 啟 動(dòng) 采 樣開 始延 時(shí) 等 待 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束讀 取 采 樣 二 進(jìn) 制 結(jié) 果將 二 進(jìn) 制 結(jié) 果 轉(zhuǎn) 換 成 滑 動(dòng) 變阻 器 輸 入 電 壓 值將 結(jié) 果 顯 示 子 在 L C D上結(jié) 束 圖 42 ADC0804完成單次采樣的軟件控制流程圖 單片機(jī) C51語 言編程 C51是在通用 C語言的基礎(chǔ)上開發(fā)出的專門用于 51系列單片機(jī)編程的 C語言。 根據(jù)芯片說明書，了解各個(gè)組件的工作原理，開始著手調(diào)試各功能模塊。整體布局和布線要事先規(guī)劃好，使得各模塊能正常工作，不受干擾。 A/D轉(zhuǎn)換芯片將改為 8通道 8 位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809。數(shù)據(jù)存儲區(qū)擴(kuò)展程序主要完成 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制。通過學(xué)習(xí)一個(gè)完整的單片機(jī)設(shè)計(jì)過程所需要的知識，可使我以獨(dú)立設(shè)計(jì)和完成一個(gè)簡單的單片機(jī)控制系統(tǒng)，體驗(yàn)了從原理圖的設(shè)計(jì)、電路板的制作和單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試的整個(gè)過程。在 PCB 圖的設(shè)計(jì)過程中要考慮到元器件的布局、電子電路性能、生產(chǎn)裝配技術(shù)等。 增加存儲器的部分，用于存儲采集到的溫濕度信息。同時(shí)也讓我認(rèn)識到自己學(xué)的知識太少，學(xué)無止境，所以要更加努力才行。 電源電路 12V 轉(zhuǎn) 5V 中電容的選取不僅要考慮 電容的大小，也要考慮所選電容電壓的大小，電壓小于 12V 會導(dǎo)致 L7805CV 芯片過燙，甚么使電容爆炸。 22 5 設(shè)計(jì)的調(diào)試與分析 硬件電路的調(diào)試 此部分的任務(wù)是在系統(tǒng)連接好后 ,調(diào)試各個(gè)組件能否正常工作 ,能否實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。 測量精度高，性能可靠，確保正常工作，響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)傳輸效率高。 測量時(shí)，傳感器產(chǎn)生的高頻電磁波沿傳輸線進(jìn)行傳播，在末端經(jīng)過周圍有土壤介質(zhì)的反射并在傳輸線 上形成駐波，駐波的電壓隨著探針和周圍土壤介質(zhì)阻抗的變化而變化，通過測量傳輸線兩端的電壓差即可測出土壤的介電常數(shù)，從而測出土壤的含水量，可測量土壤水分的體積百分比，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。當(dāng)傳感器確定之后， 與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。 } void start_ad() //AD啟動(dòng) { wrad=1。 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。//寫字符指針加 1,光標(biāo)加 1 write_mand(0x01)。 delay(5)。 P0=。 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。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）。它是連接外部設(shè)備的 一個(gè)串口總線標(biāo)準(zhǔn)。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。 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。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。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。 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。 XTAL2： 來 自反向振 蕩 器的 輸 出。如果微 處 理器在外部 執(zhí) 行 狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問 外部存 儲 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) 。 4 XTAL2（ 18腳）：接外部晶振的另一 個(gè) 引腳。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。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%。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。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。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?？梢詫Νh(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。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。 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。 圖 32 STC89C51外形示意圖 [3]. 控制信 號線 RST/VPD（ 9腳）： 復(fù) 位信 號輸 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 器允 許 /編 程 電壓輸 入。因此 它 可用作 對 外部 輸出的脈沖或用于定 時(shí) 目的。但在 訪問 外部 數(shù) 據(jù)存 儲 器 時(shí) ， 這兩 次有效的 PSEN信 號將 不 5 出 現(xiàn) 。 表 31 P3口第二功能各引腳功能定義 管腳 功能 串行輸入口 串行輸出口 計(jì)時(shí)器 0外部輸入 計(jì)時(shí)器 1外部輸入 6 由圖 34可知，單片機(jī)集成了中央處理器（ CPU）、存儲器系統(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]。 I/O口：四個(gè) 8位并行 I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出。 圖 34 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)的復(fù)位是指使單片機(jī)進(jìn)入初始化工作狀態(tài)。串行通信接口的優(yōu)點(diǎn)在于使用較少的傳輸線即可完成數(shù)據(jù)的傳輸。另外， RS232C的最大通信距離為 15m,最高傳輸速率為 20kbit/s，只能進(jìn)行一對一的通信。電壓反相器又通過外接電容將 +10V電壓轉(zhuǎn)換為 10V電壓存儲到電容上。 圖 37 USB供電電路 USB為 +5V供電，而本系統(tǒng)采用的模擬溫濕度傳感器需要 +12V供電，因此需要接一個(gè) 12V轉(zhuǎn) 5V的電路。要使用點(diǎn)陣型 LCD顯示器，必須有相應(yīng)的 LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器來對 LCD顯示器進(jìn)行掃描、驅(qū)動(dòng)，以及一定空間的 ROM和 RAM來存儲寫入 的命令和顯示字符的點(diǎn)陣。 RW：讀 /寫選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 13 delay(5)。
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