【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電平 為 1 時(shí) 是用作 選擇數(shù)據(jù)寄存器、 當(dāng) 低電平 為 0 時(shí) 是作為 選擇指令寄存器。 R/W：是作為 讀寫信號(hào) 使用 ， 當(dāng)為 高電平 1 時(shí) 是 讀操作 功能 ， 當(dāng)為 低電平 0時(shí) 是 寫操作 功能 。 當(dāng)為低電平時(shí) RS 和 R/W 可以作為寫入指令或顯示地址使用，當(dāng) RS 是低電平 0 時(shí)， R/W 為高電 ,1 時(shí)此時(shí)只可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 1 時(shí)，R/W 為低電平 0 時(shí)此時(shí)只可以寫入數(shù)據(jù) [8]。 E： 端為使能端。 D0～ D7： 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 BLA～ BLK:空腳或背燈電源。 15 腳 ： 背光正極 16 腳 ： 背光負(fù)極 圖 7 LCD1602液晶顯示 原理圖 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 11 LCD1602指令表 表 2 LCD1602的指令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清屏 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo) /字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符器存儲(chǔ)地址 0 0 0 1 是用作設(shè)置字符存貯器的地址使用的 8 置顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 是作為顯示數(shù)據(jù)存貯器的地址使用 9 讀忙標(biāo)志和地址 0 1 BF 是作為計(jì)算數(shù)據(jù)的地址使用 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM 1 0 是要作寫數(shù)據(jù)指令使用 11 從 CGRAM或DDRAM讀數(shù) 1 1 是要作讀出數(shù)據(jù)指令使用 LCD1602 的液晶顯示指令編碼顯示是通過(guò) 屏幕 、 讀寫操作 來(lái)實(shí)現(xiàn)與對(duì)光標(biāo)進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。 指令 1：清除顯示， 指令碼 01H,作用是使光標(biāo)在 00H 地址位置進(jìn)行復(fù)位。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，使光標(biāo)能夠回到 00H 的地址。 指令 3：使用顯示模式方式和光標(biāo)移動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行設(shè)置 I/D：光標(biāo)是表示移動(dòng)方向的，高電平 1 是右移的，低電平 0 是左移的； S:是用來(lái)決定屏幕上全部的文字是否進(jìn)行選擇左移或是選擇右移。高電平 1 是用來(lái)表示有作用的，低電平 0 是用來(lái)表示不起作用的。 指令 4：是用來(lái)作為顯示開關(guān)控制的作用 其中 D：是用來(lái)控制顯示整個(gè)電路的開與關(guān)作用，高電平 1 是開顯示的表示，低電平 0 是關(guān)顯示的表示； C：是用來(lái)作為光標(biāo)開花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 12 與關(guān)的控制作用，高電平 1 表明是有光標(biāo)的，低電平 0 表示沒有光標(biāo) B：是用來(lái)作為光標(biāo)是否閃爍的控制，高電平 1 表明是閃爍，低電平 0 則表示不閃爍。 指令 5：是作為顯示移位光標(biāo)或者是顯示文字的作用。 S/C：高電平 1 時(shí)是用來(lái)顯示文字的，低電平 0 時(shí)是用來(lái)移動(dòng)光標(biāo)的。 指令 6：是表示功能設(shè)置命令。 DL：高電平 1 時(shí)是表示有總線的數(shù)量是 4 位，低電平 0 時(shí)是表明有總線的數(shù)量是 8 位的； N：低電平 0 時(shí)表示為顯示單行，高電平 1 時(shí)表示為顯示雙行； F: 低電平 0 時(shí)表示顯示的點(diǎn)陣字符是 5x7 形式的，高電平 1 時(shí)表明顯示點(diǎn)陣字符是 5x10 形式的。 指令 7：是表示設(shè)置 RAM 的地址。 指令 8：是用來(lái)設(shè)置 DDRAM 的地址。 指令 9：是作為讀取光標(biāo)的地址和忙碌信號(hào)。 BF：是讀取忙碌信號(hào)的標(biāo)志位，高電平 1 是表示忙碌，此刻的模塊是不能收到命令或接收到數(shù)據(jù)的，低電平 0 則表示不忙的，此時(shí)的模塊式可以接收數(shù)據(jù)或者接收命令的。 指令 10：是表示寫數(shù)據(jù)的。 指令 11：是表示讀數(shù)據(jù)的。 光敏電阻 光敏電阻的簡(jiǎn)介 光敏電阻是一種特殊的電阻器件，其是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)而制成的 ，因此 對(duì)光線是非常的敏感 ,光敏電阻的電阻值是與外界光照強(qiáng)弱 或 明暗都是 有密切關(guān)系的 。其在沒有光照射的 情況下 ,表現(xiàn)出來(lái)的是高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí) ,其電阻值是會(huì)快速減小的。光敏電阻是在于各種控制電路 (如自動(dòng)照明燈控制電路、自動(dòng)報(bào)警電路等 )、家用電器 (如電視機(jī)中的高度自動(dòng)調(diào)節(jié) ,照相機(jī)中的自動(dòng)曝光控制等 )及各種測(cè)量?jī)x器中等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 該系統(tǒng)可通過(guò)光敏電阻將光照強(qiáng)弱信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)發(fā)光二極管顯示以及通過(guò)蜂鳴器報(bào)警從而成為光照強(qiáng)度自動(dòng)顯示檢測(cè)系統(tǒng)。光照強(qiáng)度不同光明傳感器的組織不同 ,當(dāng)光照強(qiáng)度很強(qiáng)時(shí) ,光敏傳感器的阻值很小 ， 當(dāng)光照強(qiáng)度弱時(shí) , 光敏傳感器的組織很大 ,當(dāng)光照強(qiáng)度適宜時(shí)光敏傳感器的阻值介于強(qiáng)光和 弱光的阻值之間。因此可以通過(guò)光敏傳感器將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào) ,并可以利用光照傳感器受光照不同阻值不同產(chǎn)生的電信號(hào)不同從而顯示不同的信號(hào)。 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 13 光敏電阻的的主要特性 、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下 ， 當(dāng)有光照射時(shí) ， 流過(guò)光敏電阻器的電流被我們稱之為光電流 ，其 外加在光敏電阻器的電壓和光電流之比被我們稱之為亮電阻 ， 常用“ 100LX”來(lái)進(jìn)行表示。 、暗電阻。當(dāng)有一定數(shù)量的外在電壓加在光敏電阻器下時(shí) ， 也沒有光照射的情況下 ，此時(shí) 流過(guò)光敏電阻器的電流被我們稱之為暗電流。光敏電阻器外接加在其上的電壓和暗電流之間的比值被稱作為暗電阻 ， 常用“ 0LX”表示。 。我們把光敏電阻其在不受到光照強(qiáng)度時(shí)的電阻值 （ 暗電阻 ） 與受到光照強(qiáng)度時(shí)的電阻值 （ 亮電阻 ） 之間的相對(duì)變化值稱之為靈敏度。 ，其 光敏電阻的光電流和光通量之間的相互關(guān)系如下所示：雖不同類型的光敏電阻有不同的光照特性 ， 但是光照特性的曲線表現(xiàn)出來(lái)是非線性特性。所以，光敏電阻是不適合作為給予一定數(shù)量的檢測(cè)元件來(lái)使用的 ， 這些都是由于光敏電阻的不足引起的。光敏電阻通常在自動(dòng)化控制的系統(tǒng)中作為光電開關(guān)來(lái)使用。 。在有一定的光照度情況下 ，連接 加在光敏電阻兩端之間的電流與電壓之間的相互關(guān)系，這種關(guān)系被稱之為伏安特性。在給一定偏壓的情況下 ,當(dāng)光照強(qiáng)度比較大時(shí) ， 光電流也會(huì)隨之比較大。當(dāng)在給定的光照度下 ，當(dāng) 其加的電壓較大時(shí) ， 光電流也是較大的 ， 且是沒有飽和現(xiàn)象的。但是其的電壓是不可以沒有限制的增大的 ，是 由于無(wú)論什么光敏電阻都會(huì)受到額定工作功率、最大工作電壓電以及最大額定電流的限制。 當(dāng)光敏電阻接受脈沖光照射時(shí)候 ， 光電流是需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才可以到達(dá)穩(wěn)定值 ， 但是當(dāng)光照停止以后 ， 光電流 是不會(huì)立刻表現(xiàn)為 0 值得 ， 這就是被我們稱之為光敏電阻的時(shí)延特性。因?yàn)?，不同種類材料的光敏電阻的時(shí)延特性是不近相同的 ， 因此，其的頻率特性也是不近相同的 。 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 溫度及光照度測(cè)試電路 由于在本系統(tǒng)中采用了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 [9]，所以后續(xù)電路簡(jiǎn)單，只需將傳感器的數(shù)據(jù)輸入 /輸出管腳直接接到單片機(jī) I/O 口，通過(guò)單片機(jī)的控制 DS18B20 傳感器并實(shí)時(shí)讀取花房空氣溫度。數(shù)字溫度傳感器的測(cè)量電路如下圖： 花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 14 圖 8 溫度傳感器電路 系統(tǒng)采用價(jià)格低廉的光敏電阻測(cè)量光照度， 由于 沒有良好的線性， 因此 只 能大致的測(cè)量。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。 其中 ADC0804 與光敏電阻的連接如下圖所示 圖 9 光照度測(cè)試電路 A/D轉(zhuǎn)換電路 ADC0804 為 8bit 一路的 A/D 0— 5v，轉(zhuǎn)換速度小于100us，轉(zhuǎn)換精度 ，滿足設(shè)計(jì)的精度要求。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 15 ADC0804的特性 (1) 高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出 (2) 分辨率： 8 位 (0255) (3) 存取時(shí)間： 135 ms (4) 轉(zhuǎn)換時(shí)間： 100 ms (5) 總誤差： 1— +1LSB (6) 工作溫度： ADC0804C 為 0 度 70 度； ADC0804L 為 40 度 85 度 (7) 模擬輸入電壓范圍： 0V5V (8) 參考電壓： (9) 工作電壓： 5V (10) 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu) ADC0804的引腳圖 CS：與 RD、 WR 接腳的輸入電壓高低一起判斷讀取或?qū)懭肱c否，當(dāng)其為低位準(zhǔn) (low) 時(shí)會(huì) active。 RD：當(dāng) CS 、 RD 皆為低位準(zhǔn) (low) 時(shí)， ADC0804 會(huì)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字訊號(hào)經(jīng)由 DB7 DB0 輸出至其它處理單元 [10]。 WR：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換的控制訊號(hào)。當(dāng) CS 、 WR 皆為低位準(zhǔn) (low) 時(shí) ADC0804 做清除的動(dòng)作，系統(tǒng)重置。當(dāng) WR 由 0→ 1 且 CS ＝ 0 時(shí)， ADC0804 會(huì)開始轉(zhuǎn)換信號(hào)，此時(shí) INTR 設(shè)定為高位準(zhǔn) (high)。 CLKIN、 CLKR：頻率輸入 /輸出。頻率輸入可連接處理單元的訊號(hào)頻率范圍為 100 kHz 至 800 kHz。而頻率輸出頻率最大值無(wú)法大于 640KHz，一般可選用外部或內(nèi)部來(lái)提供頻率。若在 CLK R 及 CLK IN 加上電阻及電容，則可產(chǎn)生 ADC 工作所需的時(shí)序。 INTR：中斷請(qǐng)求。轉(zhuǎn)換期間為高位準(zhǔn) (high)，等到轉(zhuǎn)換完畢時(shí) INTR 會(huì)變?yōu)榈臀粶?zhǔn)(low)告知其它的處理單元已轉(zhuǎn)換完成，可讀取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 VIN(+)、 VIN()：差動(dòng)模擬訊號(hào)的輸入端。輸入電壓 VIN＝ VIN(+) － VIN()，通常使用單端輸入，而將 VIN()接地。 AGND：模擬電壓的接地端。 DGND：數(shù)字電壓的接地端。 VREF/2：模擬參考電壓輸入端。 VREF 為模擬輸入電壓 VIN 的上限值。若 PIN9花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 16 空接 VIN 的上 限值即為 VCC。 DB7 DB0：轉(zhuǎn)換后之?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端。 VCC：驅(qū)動(dòng)電壓輸入端。 圖 10 ADC0804引腳圖 報(bào)警電路 圖 11 報(bào)警電路原理圖 當(dāng)花房的空氣溫度或光照度不在設(shè)定值范圍時(shí)蜂鳴器就會(huì)自動(dòng)報(bào)警并且 LED 燈同時(shí)也會(huì)亮以告知工作人員，此時(shí)花房的溫度或光照度不在設(shè)定的范圍值之內(nèi) [11]。 繼電器電路 單片機(jī)是一個(gè)弱電器件， 在 一般 的 情況下它們大 部分 都 是 工作在 5V 甚至更低 的電壓下的 。在這里 ,繼電器驅(qū)動(dòng) 是 有兩個(gè) 方面 意思 的 ：一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 17 本身對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō) 是 作為 一個(gè)功率 的 器件 來(lái)使用的 ； 另一個(gè) 是繼電器 是用來(lái)作為 驅(qū)動(dòng)其 它 負(fù)載 而使用的 ,例如： 繼電器 是被用來(lái)作 中間繼電器 的 驅(qū)動(dòng) 使用的 ，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器， 因此 ，繼電器驅(qū)動(dòng) 其實(shí) 就是 作 單片機(jī)與其 它 大功率 的 負(fù)載接口 而使用的。 圖 12繼電器驅(qū)動(dòng)電路原理圖 圖中的三極管是作開關(guān)使用的，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平 1 時(shí)，三極管就會(huì)導(dǎo)通，繼電器表現(xiàn)出吸合的狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)輸出低電平 0 時(shí)，繼電器就會(huì)斷開 [12]。二極管是作為保護(hù)使用的，是防止繼電器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)燒壞三極管或繼電器。 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總流程圖 這個(gè) 系統(tǒng)軟件 的 設(shè)計(jì) 是通 過(guò) 模塊化的設(shè)計(jì)思路 來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 整個(gè) 軟件系統(tǒng)的程序是用好多子程序模塊來(lái)組成的。 整個(gè)軟件系統(tǒng)的程序可分為四個(gè)大模塊，即主程序模塊、參數(shù)設(shè)置程序模塊、花房數(shù)據(jù)采集顯示模塊和繼電器控制處理程序模塊。每個(gè)模塊都具有一定的功能，每個(gè)模塊又可分為許多子模塊，既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，低級(jí)模塊可以被高級(jí)模塊調(diào)用。 花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 18 圖 13 系統(tǒng)總體流程圖 控制系統(tǒng)初始化及數(shù)據(jù)采集 A/D轉(zhuǎn)換 定時(shí)查詢采樣 中斷采樣 數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 溫度、光照度分析及處理 數(shù)據(jù)保存 是 否 超 限報(bào)警 繼電器控制決策及做出相應(yīng)處理 不做任何處理 溫度控制 光照度控制 否 是 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 19 溫度控制流程圖 圖 14溫度控制流程圖 單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器 DB18B