【正文】 時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使主電路復位。 AT89C51 性能參數(shù) 其引腳圖如圖 所示： 圖 引腳圖 其中， 40 條引腳的功能分別是： Vcc 和 Vss Vcc（ 40 腳）接 +5V 電壓； Vss（ 20 腳）接地。 DB6（ 13 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位。 R/W（ 5 腳）： R/W 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。和 CRT 顯示器相比， LCD 的優(yōu)點是很明顯的。接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)格式如下： 表 數(shù)據(jù)格式 使用 RS485 實現(xiàn)上位機和下位機之間的通信電路如圖 所示。一臺上位單片機最多可與 36 臺下位機進行串口通信。用這種測量頻率法測出方波信號的頻率，從而也就測出了空氣中的相對濕度。本設計將濕敏電容 HS1101 置于 555 定時器電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)換為與之成反比的電壓頻率信號，通過頻率值來測得空氣濕度值。 （ 2）線性頻率輸出式集成濕度傳感器 典型產(chǎn)品為 HF3223 型，它采用模塊式結(jié)構(gòu)，屬于頻率輸出式集成濕度傳感器，在55%RH 時的輸出頻率為 8750Hz，當相對濕度從 10%變化到 95%時，輸出頻率就從 9560Hz減小到 8030Hz。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比 .濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。 DS18B20 與 AT89C51的接線如圖 所示： 寧夏理工學院畢業(yè)設計 9 圖 DS18B20 測溫電路圖 濕度檢測模塊 近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領域取得 了長足進步。 斜 率 累 加 器預 置低 溫 度 系數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系數(shù) 振 蕩 器計 數(shù) 器 1計 數(shù) 器 2= 0= 0溫 度 寄 存 器預 置比 較+ 1停 止設 置 / 清除 L S B 圖 DS18B20 測溫原理圖 寧夏理工學院畢業(yè)設計 8 圖 DS18B20實物圖 此系統(tǒng)的溫度檢測模塊根據(jù)糧庫面積的大小可增加多處檢測點，而數(shù)字溫度傳感器DS18B20 就具有支持多點組網(wǎng)的功能，可將多個 DS18B 20 并連在惟一的三線上，實現(xiàn)多點溫度檢測，其測溫范圍為 55～ +125℃，固有測溫分辨率為 ℃，工作電源為 DC 3～ 5 V，測量結(jié)果以 9～ 12 位數(shù)字量的方式串行傳送。其中 VCC 和 GND 是 DS18B20 的供電引腳，接入 +5V 電源和地。光纖溫度傳感器的精度更高，但成本較貴。熱敏電阻的缺點是互換性差，溫度與輸出阻值之間呈非線性關系[3]。用戶可通過上位機上的鍵盤輸入各環(huán)境參量的閾值，從而把從下位機接收來的數(shù)值在 LCD 顯示屏上顯示出來。一個下位機測量一個溫濕度值。下位機與上位機之間通過 RS485 串行通信方式進行數(shù)據(jù)和信息的傳輸。 LCD 液晶顯示器具有功耗低、壽命長、無輻射、不易引起視覺疲勞等優(yōu)點，正在被廣泛應用于儀表、家用電器、計算機、醫(yī)療儀器及交通和通信領域。為了盡量減小測量誤差，首先我選用了測量精度較高的數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，可直接將所測溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，送入單片機。糧庫溫濕度控制系統(tǒng)是以低功耗的高性能的 8 位單片機 AT89C51單片機為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，單片機在各個領域中都得到了廣泛的應用。近年來，隨著單片機功能的日益強大和計算機的廣泛應用，糧情檢測的準確性、穩(wěn)定性要求越來越高。因此我們需要使用造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀，并且實現(xiàn)智能控制。Once the temperature or humidity value more than setting threshold, can realize the alarm. PC system based on singlechip microputer is still, extended data storage in the keyboard module can change the threshold, LCD display module from a single chip that under the temperature, humidity value from. So as to achieve a small the temperature and humidity of the warehouse intelligent monitoring. Experiments show that the system has a conversion speed and precision, strong ability to control etc. Characteristics. Now realize intelligent control of the temperature and humidity warehouse need a high stability, low cost of temperature, humidity intelligent control system, and its use,under a machine control structure, achieving allround intelligent warehouse management control 寧夏理工學院畢業(yè)設計 III in such systems often as a terminal, installed in the system of some nodes, the temperature and humidity of realtime measurement and control. The single chip microputer high reliability and strong antiinterference ability, make it can be placed in the front of the bad environment. Key words :singlechip microputer。從而實現(xiàn)一種小型糧庫的溫濕度智能監(jiān)控。寧夏理工學院畢業(yè)設計 I 摘要 糧食儲藏是國家為防備戰(zhàn)爭、荒災以及其他突發(fā)性事件而采取的有效措施。上位 機系統(tǒng)仍以單片機為核心，擴展數(shù)據(jù)存儲器，在鍵盤模塊里可以更改閾值， LCD 顯示模塊顯示從下位單片機傳來的溫度、濕度值。 Select HS1101 as humidity sensor, through the wet sensitive capacitance in 555 timer and resistors circuit, will the change of capacitance values to the inverse of a voltage and frequency signal, and USES the RS485 munication and the upper machine。但傳統(tǒng)的方法是使用溫度計、濕度計來測量糧庫的溫度和濕度，通過人工加熱、加濕、通風和降溫等方法來控制糧庫的溫、濕度，這 種方法不但控制精度低、實時性差，費時費力、效率低，而且操作人員的勞動強度大，測試的溫度及濕度誤差大。但溫度傳感器的線性度差，系統(tǒng)的檢測精度仍不理想，無法大面積推廣。目前，國內(nèi)出現(xiàn)了豐富的數(shù)字傳感器配套產(chǎn)品，如遠程控制模塊、中繼器等技術也比較成熟。 本設計主要工作內(nèi)容 本課題設計的是糧庫溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)，是對一個小型糧庫的溫度、濕度進行控制，以保證糧庫儲糧的安全。溫濕度傳感器是本系統(tǒng)的測量單元，傳感器性能的好壞直接影響到本系統(tǒng)性能的好壞。在本系統(tǒng)中，采用 LM016L 作為顯 示單元。用戶可通過上位機上的鍵盤輸入溫濕度的閾值，從而顯示從下位機接收來的數(shù)值。由于這是針對一個小型糧庫，所以一臺上位機控制 8 個點，即控制 8 個下位機。 下位機結(jié)構(gòu)圖如下： 上 位 機 通 信 接 口下位機溫 度 檢 測濕 度 檢 測報 警 電 路R S 4 8 5 圖 下位圖組成結(jié)構(gòu)圖 上位機系統(tǒng) 上位機主要實現(xiàn)對下位機進行控制，實現(xiàn)對一個糧庫的不同方向濕度的循環(huán)采集，并對其進行顯示、存儲。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)較高，因此其自身發(fā)熱較小，信號調(diào)節(jié)較為簡單。目前研究的光纖溫度傳感器主要有輻射式溫度傳感器、半導體吸收式溫度傳感器等。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 有三個引腳，分別是 VCC， GND， DATA。下圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預置值。如果復位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設計時要注意意外情況的處理。 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酞亞胺、酪酸醋酸纖維等。其主要特點是采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對 濕度成比例關系的伏特級電壓信號，響應速度快，重復性好，抗污染能力強。如何將電容的變化量準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常用兩種方法 :一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式 振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于 555 定時器或施密特觸發(fā)器組成的振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。將 555 測量振蕩電路輸出的方波信號送入單片機 AT89C51 的 Tl 引腳，定時器 /計數(shù)器 1 工寧夏理工學院畢業(yè)設計 12 作在計數(shù)方式，定時器 /計數(shù)器 0 工作在定時方式。 RS232C 只適用于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的串行通信場合，不能滿足小型糧庫的監(jiān)測要求，所以應當選用 RS485 串口通信。系統(tǒng)正是通過對各下位機 SM2 和 RB8的狀態(tài)的控制實現(xiàn)了上位機與下位機通信的有效管理。 液晶顯示器 (LCD)英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術來實現(xiàn)色彩的顯示器。 RS（ 4 腳）： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 DB5（ 12 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位。 89C51 是一個功能強大、有 40 腳 PLCC 封裝的單片機 [8]。 寧夏理工學院畢業(yè)設計 18 RST/VPD、 ALE/ PROG 、 PSEN 和 EA /VPP。因此，它可以做對外輸出時鐘，或用于定時目的。 （ 4） EA /VPP（ 31 引腳）：當 EA 端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在 AT89C51內(nèi)值超 過 0FFFH，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。 P1 口只作 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 表 P3 口第二功能 接口 引腳 第二功能 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸出口） 12 0INT （外部中斷 0） 13 1INT （外部中斷 1） 14 T0（定時器 0 外部輸入） 15 T1（定時器 1 外部輸入） 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） 內(nèi)部時鐘電路設計 下圖為內(nèi)部時鐘方式，它采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，晶體可以在～ 12Hz 之間任選，電容可以在 20pF～ 60pF 之間選擇。本設計的復位電路如圖 所示： 圖 復位電路圖 綜合上面兩種基本電路可設計出 AT89C51 單片機的最小系統(tǒng)如圖 所示： 寧夏理工學院畢業(yè)設計 21 圖 最小系統(tǒng)電路圖 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89C51 單片機 包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線 [9]。 8. 時鐘電路： AT89C51 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 AT89C51 單 片機需外置振蕩電容 [10] 。 （ 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。傳送給上位機，上位機顯示出相關的值，每臺單片機可獨立工作，不影響系統(tǒng)功能。 3．信號采集應該采用立體多路方式，同時對多個糧庫進行實時監(jiān)控。 展望 將 AT89C51 單片機成功應用于溫濕度測控系統(tǒng)，所研發(fā)產(chǎn)品可靠性和擴充性較強，能廣泛應用于糧庫、物流倉儲、 檔案館 、農(nóng)業(yè)大棚等對溫濕度要求較高的場所，具有較大的市場推廣前景。 上 位 機 主 程 序顯示子程序串口通信子程序鍵盤子程序 圖 上位機程序模塊組成圖