【文章內容簡介】 電平 為 1 時 是用作 選擇數(shù)據寄存器、 當 低電平 為 0 時 是作為 選擇指令寄存器。 R/W：是作為 讀寫信號 使用 ， 當為 高電平 1 時 是 讀操作 功能 ， 當為 低電平 0時 是 寫操作 功能 。 當為低電平時 RS 和 R/W 可以作為寫入指令或顯示地址使用，當 RS 是低電平 0 時， R/W 為高電 ,1 時此時只可以讀忙信號，當 RS 為高電平 1 時，R/W 為低電平 0 時此時只可以寫入數(shù)據 [8]。 E： 端為使能端。 D0～ D7： 為 8 位雙向數(shù)據端。 BLA～ BLK:空腳或背燈電源。 15 腳 ： 背光正極 16 腳 ： 背光負極 圖 7 LCD1602液晶顯示 原理圖 淮南師范學院 2020屆本科畢業(yè)論文 11 LCD1602指令表 表 2 LCD1602的指令表 序號 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 /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 置字符器存儲地址 0 0 0 1 是用作設置字符存貯器的地址使用的 8 置顯示數(shù)據存貯器地址 0 0 1 是作為顯示數(shù)據存貯器的地址使用 9 讀忙標志和地址 0 1 BF 是作為計算數(shù)據的地址使用 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM 1 0 是要作寫數(shù)據指令使用 11 從 CGRAM或DDRAM讀數(shù) 1 1 是要作讀出數(shù)據指令使用 LCD1602 的液晶顯示指令編碼顯示是通過 屏幕 、 讀寫操作 來實現(xiàn)與對光標進行操作來實現(xiàn)。 指令 1：清除顯示， 指令碼 01H,作用是使光標在 00H 地址位置進行復位。 指令 2：光標復位，使光標能夠回到 00H 的地址。 指令 3：使用顯示模式方式和光標移動方式來進行設置 I/D：光標是表示移動方向的，高電平 1 是右移的，低電平 0 是左移的； S:是用來決定屏幕上全部的文字是否進行選擇左移或是選擇右移。高電平 1 是用來表示有作用的，低電平 0 是用來表示不起作用的。 指令 4：是用來作為顯示開關控制的作用 其中 D：是用來控制顯示整個電路的開與關作用，高電平 1 是開顯示的表示，低電平 0 是關顯示的表示； C：是用來作為光標開花房溫度 、 光照度控制電路設計 12 與關的控制作用，高電平 1 表明是有光標的，低電平 0 表示沒有光標 B：是用來作為光標是否閃爍的控制，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或者是顯示文字的作用。 S/C：高電平 1 時是用來顯示文字的，低電平 0 時是用來移動光標的。 指令 6：是表示功能設置命令。 DL：高電平 1 時是表示有總線的數(shù)量是 4 位，低電平 0 時是表明有總線的數(shù)量是 8 位的； N：低電平 0 時表示為顯示單行，高電平 1 時表示為顯示雙行； F: 低電平 0 時表示顯示的點陣字符是 5x7 形式的，高電平 1 時表明顯示點陣字符是 5x10 形式的。 指令 7：是表示設置 RAM 的地址。 指令 8：是用來設置 DDRAM 的地址。 指令 9：是作為讀取光標的地址和忙碌信號。 BF：是讀取忙碌信號的標志位，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)據的，低電平 0 則表示不忙的，此時的模塊式可以接收數(shù)據或者接收命令的。 指令 10：是表示寫數(shù)據的。 指令 11：是表示讀數(shù)據的。 光敏電阻 光敏電阻的簡介 光敏電阻是一種特殊的電阻器件，其是利用半導體的光電導效應而制成的 ，因此 對光線是非常的敏感 ,光敏電阻的電阻值是與外界光照強弱 或 明暗都是 有密切關系的 。其在沒有光照射的 情況下 ,表現(xiàn)出來的是高阻狀態(tài)；當有光照射時 ,其電阻值是會快速減小的。光敏電阻是在于各種控制電路 (如自動照明燈控制電路、自動報警電路等 )、家用電器 (如電視機中的高度自動調節(jié) ,照相機中的自動曝光控制等 )及各種測量儀器中等領域中得到廣泛的應用。 該系統(tǒng)可通過光敏電阻將光照強弱信號轉化為電信號通過發(fā)光二極管顯示以及通過蜂鳴器報警從而成為光照強度自動顯示檢測系統(tǒng)。光照強度不同光明傳感器的組織不同 ,當光照強度很強時 ,光敏傳感器的阻值很小 ， 當光照強度弱時 , 光敏傳感器的組織很大 ,當光照強度適宜時光敏傳感器的阻值介于強光和 弱光的阻值之間。因此可以通過光敏傳感器將光信號變?yōu)殡娦盘?,并可以利用光照傳感器受光照不同阻值不同產生的電信號不同從而顯示不同的信號。 淮南師范學院 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 ， 當有光照射時 ， 流過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”來進行表示。 、暗電阻。當有一定數(shù)量的外在電壓加在光敏電阻器下時 ， 也沒有光照射的情況下 ，此時 流過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度時的電阻值 （ 暗電阻 ） 與受到光照強度時的電阻值 （ 亮電阻 ） 之間的相對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)量的檢測元件來使用的 ， 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化控制的系統(tǒng)中作為光電開關來使用。 。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系，這種關系被稱之為伏安特性。在給一定偏壓的情況下 ,當光照強度比較大時 ， 光電流也會隨之比較大。當在給定的光照度下 ，當 其加的電壓較大時 ， 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 由于無論什么光敏電阻都會受到額定工作功率、最大工作電壓電以及最大額定電流的限制。 當光敏電阻接受脈沖光照射時候 ， 光電流是需要經過一定時間才可以到達穩(wěn)定值 ， 但是當光照停止以后 ， 光電流 是不會立刻表現(xiàn)為 0 值得 ， 這就是被我們稱之為光敏電阻的時延特性。因為，不同種類材料的光敏電阻的時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)設計 溫度及光照度測試電路 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)電路簡單，只需將傳感器的數(shù)據輸入 /輸出管腳直接接到單片機 I/O 口，通過單片機的控制 DS18B20 傳感器并實時讀取花房空氣溫度。數(shù)字溫度傳感器的測量電路如下圖： 花房溫度 、 光照度控制電路設計 14 圖 8 溫度傳感器電路 系統(tǒng)采用價格低廉的光敏電阻測量光照度， 由于 沒有良好的線性， 因此 只 能大致的測量。根據光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經過 A/D 轉換后輸入到單片機內進行處理。 其中 ADC0804 與光敏電阻的連接如下圖所示 圖 9 光照度測試電路 A/D轉換電路 ADC0804 為 8bit 一路的 A/D 0— 5v，轉換速度小于100us，轉換精度 ，滿足設計的精度要求。它是逐次逼近式 A/D 轉換器，可以和單片機直接接口。 淮南師范學院 2020屆本科畢業(yè)論文 15 ADC0804的特性 (1) 高阻抗狀態(tài)輸出 (2) 分辨率： 8 位 (0255) (3) 存取時間： 135 ms (4) 轉換時間： 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)結構 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寫入與否，當其為低位準 (low) 時會 active。 RD：當 CS 、 RD 皆為低位準 (low) 時， ADC0804 會將轉換后的數(shù)字訊號經由 DB7 DB0 輸出至其它處理單元 [10]。 WR：啟動轉換的控制訊號。當 CS 、 WR 皆為低位準 (low) 時 ADC0804 做清除的動作，系統(tǒng)重置。當 WR 由 0→ 1 且 CS ＝ 0 時， ADC0804 會開始轉換信號，此時 INTR 設定為高位準 (high)。 CLKIN、 CLKR：頻率輸入 /輸出。頻率輸入可連接處理單元的訊號頻率范圍為 100 kHz 至 800 kHz。而頻率輸出頻率最大值無法大于 640KHz，一般可選用外部或內部來提供頻率。若在 CLK R 及 CLK IN 加上電阻及電容，則可產生 ADC 工作所需的時序。 INTR：中斷請求。轉換期間為高位準 (high)，等到轉換完畢時 INTR 會變?yōu)榈臀粶?low)告知其它的處理單元已轉換完成，可讀取數(shù)字數(shù)據。 VIN(+)、 VIN()：差動模擬訊號的輸入端。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 、 光照度控制電路設計 16 空接 VIN 的上 限值即為 VCC。 DB7 DB0：轉換后之數(shù)字數(shù)據輸出端。 VCC：驅動電壓輸入端。 圖 10 ADC0804引腳圖 報警電路 圖 11 報警電路原理圖 當花房的空氣溫度或光照度不在設定值范圍時蜂鳴器就會自動報警并且 LED 燈同時也會亮以告知工作人員，此時花房的溫度或光照度不在設定的范圍值之內 [11]。 繼電器電路 單片機是一個弱電器件， 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 ,繼電器驅動 是 有兩個 方面 意思 的 ：一是對繼電器進行驅動，因為繼電器淮南師范學院 2020屆本科畢業(yè)論文 17 本身對于單片機來說 是 作為 一個功率 的 器件 來使用的 ； 另一個 是繼電器 是用來作為 驅動其 它 負載 而使用的 ,例如： 繼電器 是被用來作 中間繼電器 的 驅動 使用的 ，可以直接驅動接觸器， 因此 ，繼電器驅動 其實 就是 作 單片機與其 它 大功率 的 負載接口 而使用的。 圖 12繼電器驅動電路原理圖 圖中的三極管是作開關使用的，當單片機輸出高電平 1 時，三極管就會導通，繼電器表現(xiàn)出吸合的狀態(tài)。當單片機輸出低電平 0 時，繼電器就會斷開 [12]。二極管是作為保護使用的，是防止繼電器產生的感應電動勢燒壞三極管或繼電器。 4 軟件設計 系統(tǒng)總流程圖 這個 系統(tǒng)軟件 的 設計 是通 過 模塊化的設計思路 來實現(xiàn)的， 整個 軟件系統(tǒng)的程序是用好多子程序模塊來組成的。 整個軟件系統(tǒng)的程序可分為四個大模塊，即主程序模塊、參數(shù)設置程序模塊、花房數(shù)據采集顯示模塊和繼電器控制處理程序模塊。每個模塊都具有一定的功能，每個模塊又可分為許多子模塊，既相互獨立又相互聯(lián)系，低級模塊可以被高級模塊調用。 花房溫度 、 光照度控制電路設計 18 圖 13 系統(tǒng)總體流程圖 控制系統(tǒng)初始化及數(shù)據采集 A/D轉換 定時查詢采樣 中斷采樣 數(shù)據緩沖區(qū) 溫度、光照度分析及處理 數(shù)據保存 是 否 超 限報警 繼電器控制決策及做出相應處理 不做任何處理 溫度控制 光照度控制 否 是 淮南師范學院 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 單片機通過溫度傳感器 DB18B