畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的糧倉溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-24 04:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是配置寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余校驗(yàn)字節(jié)。 其中，配置寄存器的內(nèi)容如下：“ TM R1 R0 1 1 1 1 1” 低 5 位一直都是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用 戶不要去改動(dòng)。 R1和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表 1所示：（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位） 表 1 分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12位轉(zhuǎn)化為例 :用 16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)， S為符號位。如下表 2所示。 4 表 2 12 位的溫度轉(zhuǎn)化形式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 DS18B20 依靠一個(gè)單線接口通信。在單線接口情況下，必須先建立 ROM 操作協(xié)議，才能使用存貯器和控制操作。因此，控制器必須首先提供五種 ROM 操作命令之一：（ 1）ReadROM(讀 ROM)；（ 2） Match ROM(匹配 ROM)；（ 3） Search ROM(搜索 ROM)；（ 4） Skip ROM(跳過 ROM)；（ 5） Alarm Search(告警搜索 )。這些命令對每一器件的 64 位光刻 ROM 部分進(jìn)行操作。如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個(gè)特定的器件并給總線上的主機(jī)指示存在多少器件及其類型。在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后可，使用存貯器和控制操作，然后控制器可以提供六種存貯器和控制操作命令之一 。 DS18B20 依靠一個(gè)單線接口通信。單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。 AT89S52 與 DS18B20 的接口電路如圖 4所示。 圖 4:AT89S52 與 DS18B20 的接口電路 圖中 ,DS18B20 的 I/O 端口 DQ 通過一個(gè) 。多片 DS18B20共用一條總線，通過光刻序列號的區(qū)分實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。本設(shè)計(jì)中 DS18B20 采用寄生電源方式，故 GND 與VDD 端均接地。 5 ： HS1100/HS1101 濕度傳感器特點(diǎn)：高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間， 適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路， 其 相對濕度在 1%100%RH 范圍內(nèi)； 電容量由 16pF 變到200pF，其誤差不大于177。 2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于 5S；溫度系數(shù)為 pF/℃，精度較高 。 ．濕度測量電路設(shè)計(jì)： HS1100/HS1101 電容傳感器，其容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計(jì)算機(jī)所采集。 集 成定時(shí)器 555芯片外接電阻 R R3 與濕敏電容 C，構(gòu)成了對 C 的充電回路。 7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短路又構(gòu)成了對 C的放電回路，并將引腳 6 端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個(gè)典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外， R21 是防止輸出短路的保護(hù)電阻。 該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源 v㏄通過 R R3 向 HS1100 充電，經(jīng) t充電時(shí)間后， Uc 達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約 ㏄，此時(shí)輸出引腳 3端由高電平突降為低電平，然后通過 R3 放 電，經(jīng) t放電時(shí)間后， Uc 下降到比較器的低觸發(fā)電平，約 ㏄此時(shí)輸出，此時(shí)輸出引腳 3端又由低電平突降為高電平，如此翻來覆去，形成方波輸出。其中，充放電時(shí)間為 t充電 =C（ R1+R3） Ln2， t 放電 =CR3 Ln2 因而，輸出的方波頻率為： f=1/(t 放電 +t 充電 )=1/[C（ R1+2R3） Ln2]可見，空氣濕度通過 555 測量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表 3給出了其中的一組典型測試值。 表 3：空氣濕度與電壓頻率的典型值 ．多路濕度檢測信號的實(shí)現(xiàn) 為了能夠?qū)崿F(xiàn)濕度信號的多點(diǎn)測量，本設(shè)計(jì)采用 2 片 8 選 1 模擬開關(guān) CD4051 組成矩陣測量網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn) 64路濕度信號的采集。矩陣測量網(wǎng)絡(luò)由濕度 — 頻率變換電路及 2 片CD4051 組成，其硬件電路如圖 5所示。 圖中，每片 CD4051 有 3 條地址碼控制線，通過單片機(jī)的控制每片 CD4051 可實(shí)現(xiàn) 8選 1功能， 2 片 CD4051 組合使用就可實(shí)現(xiàn) 64路濕度信濕度 % RH 頻率 HZ% 濕度 %RH 頻率 HZ% 0 7351 60 6600 10 7224 70 6468 20 7100 80 6330 30 6976 90 6168 40 6853 100 6033 50 6728 6 號的采集。 U2 的 INH 端直接接地， U1 的 INH 端通過單片機(jī)端口控制，在進(jìn)行濕度信號采集的時(shí)候該端口置為低電平，允許多路開關(guān)選通。 U1的 X端子與單片機(jī) 端口相連，實(shí)現(xiàn)濕度信號的采集。 圖 5：濕度矩陣測量網(wǎng)絡(luò) 多路開關(guān)，又稱“多路模擬轉(zhuǎn)換器”。多路開關(guān)通常有 n個(gè)模擬量輸入通道和一個(gè)公共的模擬輸入端，并通過地址線上不同的地址信號把 n 個(gè)通 道中任一通道輸入的模擬信號輸出，實(shí)現(xiàn)有 n線到一線的接通功能。反之，當(dāng)模擬信號有公共輸出端輸入時(shí)，作為信號分離器，實(shí)現(xiàn)了 1 線到 n線的分離功能。在本設(shè)計(jì)中，選用的是 8選 1多路開關(guān) CD4051，它是一種單片、 COMS、 8通道開關(guān)。該芯片由 DTL/TTLCOMS 電平轉(zhuǎn)換器，帶有禁止端的 8選 1譯碼器輸入，分別加上控制的 8 個(gè) COMS 模擬開關(guān) TG組成。 圖 6： CD4051 的內(nèi)部原理框圖 圖中功能如下：通道線 IN/OUT（ 1 1 1 13）：該組引腳作為輸 7 入時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 8選 1功能 。 作為輸出時(shí) ，可實(shí)現(xiàn) 1 分 8 功能。 XCOM（ 3）：該引腳作為輸出時(shí)，則為公共輸出端；作為輸入時(shí)，則為輸入端。 A、 B、 C（ 1 9）：地址控制引腳。 INH（ 6）：禁止輸入引腳。若 INH 為高電平，則為禁止各通道和輸出端 OUT/IN 接至；若INH 為低電平，則允許各通道按表 32關(guān)系和輸出段 O
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