【文章內(nèi)容簡介】 路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法：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A/D轉換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集本系統(tǒng)采用的是將HS1101接入555定時器組成的震蕩電路中，輸出一定頻率的方波信號，這種方法結構簡單，使用方便，因此被廣泛采用，具體電路圖如36下：圖36 HS1101和NE556構成的濕度采集電路集成定時器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NE555定時器，其中R1，R2,C1,C2和NE556構成多諧振蕩器，外接電阻R1,R2和濕敏電容C1構成了對濕敏電容C1的充電回路，7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短路又構成了對C1的放電回路，并將2，6端相連引入到片內(nèi)比較器。該振蕩電路的兩個暫穩(wěn)態(tài)過程交替如下：首先是電源Ucc通過R1,R2向C2充電，經(jīng)T1充電時后，Uc2充至內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約2/3Ucc，此時輸入引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)T2放電時間后，Uc2下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3Ucc，此時輸入引腳3端又由低電平躍升為高電平，如此反復，形成方波輸出，其中充放電時間為：T1=C1(R1+R2)ln2T2=C1R2ln2因而輸出的方波頻率為：f=1/(t1+t2)=1/C1(R1+2R2)ln2=50HZ只要改變定時元件R1和R2就可以改變脈沖的頻率，從多諧振蕩器出來的信號又接入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個觸發(fā)狀態(tài)，一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)定狀態(tài)，在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到暫穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時間后，再自動的返回到穩(wěn)定狀態(tài)，且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)時間長短取決與電路本身參數(shù)，圖中，R3,C3和傳感器HS1101是外接地定時元件，觸發(fā)脈沖Ui由5端輸出，由8端輸入，下降沿有效，從9端輸出一個幅度，寬度都一定的矩形波信號，輸出的脈沖寬度Tp為：Tp=R3(C2+Cx)ln3。 A/D轉換模數(shù)轉換器(ADC)，簡稱AD，是實現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉變的設備。 模數(shù)轉換器的確定 A/D轉換器位數(shù)的確定和系統(tǒng)所需測量控制的范圍、精度有關。其一：實際選取的位數(shù)與其它環(huán)節(jié)所能獲得的精度相適應，只要不低于它們就可以，不必太高。其二：如果微處理機是51系列單片機，采用8位以下的A/D轉換器時，接口電路最簡單。其三：由于溫室大棚濕度變化相對于控制運行的速度來說是緩慢的，因此，在A/D轉換的時候，也不要求有很快的轉換速率。ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。 主要特性　　1）8路輸入通道，8位A/D轉換器，即分辨率為8位； 　　2）具有轉換起?？刂贫?；　　3）轉換時間為100μs；　　4）單個＋5V電源供電；　　5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準； 　　6）工作溫度范圍為40～＋85攝氏度；　　7）低功耗，約15mW。內(nèi)部結構　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D/A轉換器、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～IN7：8路模擬量輸入端；　　21～28：8位數(shù)字量輸出端；　　ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路； 　　ALE：地址鎖存允許信號，輸入高電平有效；　　START： A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）；　　EOC： A/D轉換結束信號，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）；　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量； 　　CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ； 　　REF（+）、REF（）：基準電壓；　　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位。下降沿啟動 A/D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 ADC0809與8031的連接單片機控制ADC可采用查詢法和中斷控制法。本系統(tǒng)采用中斷方式，中斷控制是指啟動信號送到ADC后，單片機執(zhí)行別的程序。當ADC轉換完成時向單片機發(fā)出中斷請求信號，單片機響應中斷請求，讀出轉換數(shù)據(jù)，然后返回源程序。ADC0809與單片機的接口如圖310所示。圖37 ADC0809與單片機的接口將A/D0809作為一的外擴展的并行I/O口。模擬量輸入通道選擇端A、B、數(shù)據(jù)由A/D0809轉換器的21 ~28輸出。為了提高系統(tǒng)的效率,A/D轉換器D采用中斷的方法,將ADC0809的轉換信號EOC經(jīng)反相器連接到單片機的INT1。當A/D轉換結束,向單片機申請中斷，單片機響應后，即可讀出A/D轉換的結果數(shù)據(jù)。ADC0809的時鐘信號由單片機的ALE提供（為1MHZ）,。根據(jù)該系統(tǒng)的實際情況，我選用了獨立式鍵盤。獨立式鍵盤是個按鍵相互獨立地連通一條輸入數(shù)據(jù)線如圖38所示。這種鍵盤結構的優(yōu)點是電路簡單，缺點是當鍵的數(shù)量較多時占用的I/O線的數(shù)量較多。圖38 鍵盤連接利用P1口實現(xiàn)，當開關全部打開時，均為高電平，經(jīng)過與門仍為高電平，因此不會產(chǎn)生中斷。當其中一鍵被按下時，端變?yōu)榈忘c平，向CPU申請中斷，CPU響應后，用查詢方法找到申請中斷的功能鍵，并按程序設定執(zhí)行相應的功能。本系統(tǒng)的顯示部分我選用了帶有高速串行接口的8位LED控制驅動器MAX7219芯片，本設計采用1片MAX7219，在每輪溫濕度檢測完成以后，顯示新值。MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的一種串行接口方式7段共陰極LED顯示驅動器，其片內(nèi)包含有一個BCD碼到B碼的譯碼器、多路復用掃描電路、字段和字位驅動器以及存儲每個數(shù)字的88 RAM，每位數(shù)字都可以被尋址和更新，允許對每一位數(shù)字選擇B碼譯碼或不譯碼。采用三線串行方式與單片機接口，電路十分簡單，只需要一個10k左右的外接電阻來設置所有LED的段電流MAX7219為24引腳芯片，引腳排列如38圖所示，各引腳功能如下：DIN:串行數(shù)據(jù)輸入端；DIG0~DIG7：LED位線；LOAD：數(shù)據(jù)轉載信號輸入端；SEGA~SEGG，SEGDp：段碼輸出端； ISET：硬件亮度調(diào)節(jié)端；DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端；CLK：移位脈沖輸入端；V+：正電源；GND：地。 圖39 MAX7219引腳圖 圖310 顯示連接圖MAX7219采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，由16位數(shù)據(jù)包發(fā)送到DIN引腳的串行數(shù)據(jù)在每個CLK的上升沿被移入到內(nèi)部16位移位寄存器中，然后在LOAD