基于單片機(jī)的大棚溫濕度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)-好(編輯修改稿)
2024-12-10 10:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 無(wú)需溫度補(bǔ)償無(wú)需校準(zhǔn)該器件具有不需校準(zhǔn)的完全互換性高度可靠性長(zhǎng)期穩(wěn)定性快速響應(yīng)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)適用于線(xiàn)性電壓輸出和頻率輸出兩種電路 圖 濕敏電容工作的濕溫度范圍 圖 電容濕度曲線(xiàn) 圖 33 為濕 敏電容工作的溫濕度范圍圖 34 為濕度 電容響應(yīng)曲線(xiàn)相對(duì)濕度在 1100RH 范圍內(nèi)電容量由 16pF 變到 200pF 其誤差不大于177。 2RH 響應(yīng)時(shí)間小于 5S 溫度系數(shù)為 004 pF℃可見(jiàn)精度是較高的 33 采集電路的設(shè)計(jì) 集電路 圖 35 溫度檢測(cè)電路 由于 DS18B20 只有一個(gè)串行通信接口與單片機(jī)的連接電路非常簡(jiǎn)單只需和單片機(jī)的一個(gè) IO 端口連接即可本系統(tǒng)選擇了端口其連接電路圖如圖 35 所示DS18B20 的 IO 口屬于漏極開(kāi)路輸出外接上拉電阻后常態(tài)下呈高電平該 器件內(nèi)含寄生電源其供電方式可以選擇寄生電源方式也可以選用外部電源為方便起見(jiàn)采用外部電源供電 HS1101 電容傳感器在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)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所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流直流放大再 AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)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(hào)可直接被計(jì)算機(jī)所采集 本系統(tǒng)采用的是將 HS1101 接入 555 定時(shí)器組成的震蕩電路中 輸出一定頻率的方波信號(hào)這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便因此被廣泛采用具體電路圖如 36 下 圖 36 HS1101 和 NE556 構(gòu)成的濕度采集電路 集成定時(shí)器 NE555 一方面可以形成單穩(wěn)態(tài)電路另一方面可以形成多諧振蕩電路本系統(tǒng)選用的是 NE556它內(nèi)部含有兩個(gè) NE555定時(shí)器其中 R1R2C1C2和 NE556構(gòu)成多諧振蕩器外接電阻 R1R2 和濕敏電容 C1 構(gòu)成了對(duì)濕敏電容 C1 的充電回路7 端通過(guò)芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路又構(gòu)成了對(duì) C1 的放電回路并將 26 端相連引入到片內(nèi)比較器該振蕩電路的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)過(guò)程交替如下首先是電源 Ucc 通過(guò)R1R2 向 C2 充電經(jīng) T1 充電時(shí)后 Uc2 充至內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平約 23Ucc 此時(shí)輸入引腳 3端由高電平突降為低電平然后通過(guò) R2放電經(jīng) T2 放電時(shí)間后 Uc2下降到比較器的低觸發(fā)電平約 13Ucc此時(shí)輸入引腳 3端又由低電平躍升為高電平如此反復(fù)形成方波輸出其中充放電時(shí)間為 T1 C1 R1R2 ln2 T2 C1R2ln2 因而輸出的方波頻率為 f 1 t1t2 1C1 R12R2 ln2 50HZ 只要改變定時(shí)元件 R1和 R2就可以改變脈沖的頻率從多諧振蕩器出來(lái)的信號(hào)又接入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個(gè)觸發(fā)狀態(tài)一個(gè)穩(wěn)定狀 態(tài)一個(gè)暫穩(wěn)定狀態(tài)在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)定狀態(tài)而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時(shí)間后再自動(dòng)的返回到穩(wěn)定狀態(tài)且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短取決與電路本身參數(shù)圖中 R3C3 和傳感器 HS1101 是外接地定時(shí)元件觸發(fā)脈沖 Ui由 5 端輸出由 8端輸入下降沿有效從 9端輸出一個(gè)幅度寬度都一定的矩形波信號(hào)輸出的脈沖寬度 Tp 為 Tp R3 C2Cx ln3 34 AD 轉(zhuǎn)換 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 簡(jiǎn)稱(chēng) AD 是實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)變的設(shè)備 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的確定 AD 轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定和系統(tǒng)所需測(cè)量控制的范圍精度有關(guān)其一實(shí)際選取的位數(shù) 與其它環(huán)節(jié)所能獲得的精度相適應(yīng)只要不低于它們就可以不必太高其二如果微處理機(jī)是 51單片機(jī)采用 8位以下的 AD轉(zhuǎn)換器時(shí)接口電路最簡(jiǎn)單其三由于度變化相對(duì)于控制運(yùn)行的速度來(lái)說(shuō)是緩慢的因此在 AD 轉(zhuǎn)換的時(shí)候也不要求有很快的轉(zhuǎn)換速率 ADC0809是采樣分辨率為 8位的以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件其內(nèi)部有一個(gè) 8通道多路開(kāi)關(guān)它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)只選通 8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換 主要特性 18 路輸入通道 8 位 AD 轉(zhuǎn)換器即分辨率為 8 位 2 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫? 3 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s 4 單個(gè) ＋ 5V 電源供電 5 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V 不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn) 6 工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 7 低功耗約 15mW 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換器它由 8 路模擬開(kāi)關(guān)地址鎖存與譯碼器比較器 8 位開(kāi)關(guān)樹(shù)型 DA 轉(zhuǎn)換器逐次逼近 外部特性引腳功能 ADC0809 芯片有 28 條引腳采用雙列直插式封裝 IN0～ IN78 路模擬量輸入端 21～ 288 位數(shù)字量輸出端 ADDAADDBADDC3 位地址輸入線(xiàn)用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ALE 地址鎖存允 許信號(hào)輸入高電平有效 START AD 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端輸入一個(gè)正脈沖至少 100ns 寬使其啟動(dòng)脈沖上升沿使 0809 復(fù)位下降沿啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換 EOC AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出當(dāng) AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)此端輸出一個(gè)高電平轉(zhuǎn)換期間一直為低電平 OE數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)輸入高電平有效當(dāng) AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)此端輸入一個(gè)高電平才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)輸出數(shù)字量 CLK 時(shí)鐘脈沖輸入端要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ REFREF基準(zhǔn)電壓 Vcc 電源單一＋ 5V GND 地 首先輸入 3 位地址并使 ALE 1 將地址存入地址鎖存器中 此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器 START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換之后 EOC 輸出信號(hào)變低指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行直到 AD 轉(zhuǎn)換完成 EOC 變?yōu)楦唠娖街甘?AD轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)當(dāng) OE輸入高電平 時(shí)輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上 單片機(jī)控制 ADC 可采用查詢(xún)法和中斷控制法本系統(tǒng)采用中斷方式中斷控制是指啟動(dòng)信號(hào)送到 ADC后單片機(jī)執(zhí)行別的程序當(dāng) ADC轉(zhuǎn)換完成時(shí)向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)然后返回源程序 ADC0809 與單片機(jī)的接 口如圖所示 將 AD0809作為一的外擴(kuò)展的并行 IO口直接由的 P20和脈沖進(jìn)行啟動(dòng)模擬量輸入通道選擇端 ABC分與的 P00P01P02直接相連數(shù)據(jù)由 AD0809轉(zhuǎn)換器的 21 28輸出為了提高系統(tǒng)的效率 AD轉(zhuǎn)換器 D采用中斷的方法將 ADC0809的轉(zhuǎn)換信號(hào) EOC經(jīng)反相器連接到單片機(jī)的 INT 當(dāng) AD轉(zhuǎn)換結(jié)束向單片機(jī)申請(qǐng)中斷單片機(jī)響應(yīng)后即可讀出 AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果數(shù)據(jù) ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 ALE提供為 1MHZ轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào) START 和 8 位模擬量輸入地址鎖存允許信號(hào) ALE 由單片機(jī)的 WR 和P20 口來(lái)控制轉(zhuǎn)換的輸出 允許信號(hào) OE 由單片機(jī)的 RD 和 P20 口控制 分 根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際情況我選用了獨(dú)立式鍵盤(pán)獨(dú)立式鍵盤(pán)是個(gè)按鍵相互獨(dú)立地連通一條輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)如圖所示這種鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)是當(dāng)鍵的數(shù)量較多時(shí)占用的 IO 線(xiàn)的數(shù)量
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