大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 13:56 本頁面
【文章內容簡介】 信號,啟動加熱、制冷、加濕、除濕設備。弱電控制強電,首先要用到繼電器來控制這些大功率的設備,而且為了進一步加強弱電和強電的電氣隔離,減少強電設備對單片機控制系統(tǒng)的干擾,需要在前一級加光耦進行隔離。光耦的驅動能力有限,一般電流只能達到30mA左右,不足以驅動繼電器,因此再加一個三極管放大電流。: 控制電路輸出電路有四組,每一組由一個光耦、一個三極管、一個繼電器組成。這四組輸出電路分別控制加濕、除濕、加熱、制冷的設備。光耦選用TLP5214,它是Toshiba公司生產的四路光耦,由單片機直接驅動。51單片機P0口所能承受的灌電流最大,可以達到26mA。輸出系統(tǒng)中的繼電器最多同時有兩個工作,控制溫度的一個,控制濕度的一個。如果設置光耦的發(fā)光二極管的電流為10mA,那么兩個發(fā)光二極管同時導通時單片機的灌電流為20mA,小于26mA,符合要求。所以把P0口的引腳接到光耦TLP5214輸入測的發(fā)光二極管陰極。繼電器選用5V的,驅動繼電器需要大約100mA的電流,也就是說驅動繼電器的三極管的集電極電流為Ic100mA。三極管選用直流放大系數為100的9013,根據IcβIb,可計算得三極管基極電流Ib1mA,又由于光耦中的光電三極管的集電極、,所以基極的限流電阻上的壓降為(5VcesVbe4V,4V/,由于沒有標稱值為4KΩ的電阻,。還應該注意到的一點是,光耦有一個參數叫電流傳輸比(CTR),CTRIo/IF,及輸出端電流的最大值比上輸入端的電流,體現了光耦輸出電流的能力。如果輸入端的電流為20mA,電流傳輸比為50%的話,那么輸入端電流Io最大只能為10mA。在這里,TLP5214的電流傳輸比為50%,輸出端我們剛才算出的電流IoIb1mA,所以輸入端電流IF最小為2mA,由于電流很小時光耦處于死區(qū),因此要選大點,這里選擇IF10mA。于是,這里選擇標稱值為470Ω的電阻。此外,這里用的繼電器是普通的電磁繼電器。通過對電磁繼電器和固態(tài)繼電器進行比較,雖然固態(tài)繼電器具有無觸電、動作速度快、使用壽命長等特點,但是本設計中的繼電器只在溫濕度超過限定值時才動作,動作頻率低,而且固態(tài)繼電器的價格比電磁繼電器高得多,所以綜合考慮選擇電磁繼電器SRD一05VDC一SLC。 電源的設計 電源電路電源電路是整個系統(tǒng)中非常重要的一部分,本設計中主要用到直流5V電源。要得到5V的直流電源,要經過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)。由于最后的穩(wěn)壓環(huán)節(jié),LM7805要得到5V的直流輸出,輸入與輸出要有一定的壓差,根據LM7805的數據手冊,需要有10V的輸入,因此在降壓環(huán)節(jié)把220V的電壓降為10V。然后用橋式整流電路把交流電整流為直流電,此時的直流電只是方向不變,但仍按正弦方式變化,是脈動的直流電。因此需要濾波電路將紋波濾掉。C8和C2都用來濾波,但是作用是不一樣的。C8是大電容,用電解電容,它的作用是低頻濾波,通過充電放電,從而削峰填谷,使電壓的脈動成分減少,電壓基本保持穩(wěn)定。而C2是小電容,所以對于高頻信號容抗很小,相當于短路,從而濾掉高頻信號。需要注意的是,470uF的大電容可以濾低頻,為什么不能濾高頻,?從理論上來說大電容應該高頻、低頻都可以,但是由于制造工藝的原因,電解電容的容值做得很大時,它就不再是一個單純的電容了,它等效于一個電容串聯一個電感。在頻率較低時,電感Ljwl較小,可以忽略不計,但是當頻率很高時,感抗就很大,相當于斷路,所以此時這個470uF的大電容不能濾掉高頻信號,必須單獨加一個小電容。小電容容值小,因此就不存在感抗的問題。濾波完以后,電壓的脈動成分已經下降了很多,但是仍有起伏,所以最后還需加上一個三端集成穩(wěn)壓器,這里選用LM7805,它能將電壓穩(wěn)定在5V。并聯在LM7805兩端的二極管起保護作用,避免在短路等情況下LM7805輸出端的電壓比輸入端高,從而燒壞LM7805。三端集成穩(wěn)壓器后面又接了一大一小兩個電容,再次進行濾波,使電壓更穩(wěn)定。 按鍵電路圖鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。其中,非編碼式鍵盤又包括矩陣式鍵盤和獨立式鍵盤。矩陣式鍵盤較為復雜,一般用于按鍵數目較多,而單片機可用的I/O口又比較有限時。本控制系統(tǒng)中只需要用到5個按鍵,數目較少,并且可用的I/O口充足,故采用獨立式鍵盤,一個按鍵對應一個單片機的I/O口管腳。本設計中總共用到5個按鍵式開關,他們用來改變設定的溫濕度上下限數值。從S0到S4,分別控制進入溫度上下限設置、進入濕度上下限設置、數值加、數值減、確認并退出。本設計中的鍵盤是低電平有效。未按鍵時,上拉電阻保證了單片機的I/O口是確定的高電平。當某個鍵按下時,I/O口變?yōu)榈碗娖健?串口通信電路串口通信可分為同步通信和異步通信,在單片機的應用系統(tǒng)中,主要是采用異步串行通信。在設計通信接口時,應該采用標準接口,這樣才能夠方便而又準確的把單片機和外設有機的連接起來,從而能形成一個測控系統(tǒng),目前異步串口通信標準有RS一23RS一42RS一485標準。其中,RS一232是PC機與通信工業(yè)中使用最早的一種串行接口標準。在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應用。要讓單片機和PC機通過串口進行通信,需要進行電平轉換,因為盡管單片機有串行通信的功能,但單片機提供的TTL電平和RS232的電平不一樣。TTL電平中,。而RS232電平是負邏輯電平,電壓在3V~15V時為高電平,電壓在3V~15V時為低電平,因此要通過232這種電平轉換芯片進行轉換。232是IM公司專為RS232標準串口設計的單電源電平轉換芯片,使用+5V電源供電。適用于終端設備和數據通信設備間的接口,對于雙向通信,只需要使用串行輸入RXD(引腳2),串行輸出TXD(引腳3)和地線GND(引腳5)。 串口通信電路232芯片內部有一個電源電壓變換器,能夠把輸入的+5V電壓變換為RS232輸出電平所需的+10V 電壓,采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)值需要接+5V電壓即可。232芯片中有兩組電平轉換的引腳,我們這里只需使用其中一組。打頭的字母“T”表示TTL電平,“R”表示RS232電平。R1IN和R2IN表示輸入RS232電平,因此與電腦的串口相連。T1IN和T2IN表示輸入TTL電平,因此與單片機相連。所以,引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL?CMOS電平的引腳,引腳T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS232電平的引腳。232芯片專門為電腦的RS232標準串口設計的接口電路,使用+5v單電源供電。232就是用來進行電平轉換的,該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供EIA/TIA232E電平?？梢苑謩e接單片機的串行通信口。232是一種雙組驅動器/接收器,片內含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時提供EIA/TIA232E電平。 元件清單本次設計需要用到的元器件如下表所示: 所需元件列表元件 型號 個數單片機 STC89C52RC 1顯示屏 LCD1602 1溫濕度傳感器 SHT10 1芯片底座 DIP40 1光耦 TLP5214 1排針 10針 10杜邦線20二極管 1N4007 4三極管 9012 1三極管 9013 4電阻 10K 2電阻 9電阻 1K 1電阻 470 4電位器 15K 1瓷片電容 1uF 5瓷片電容 1點解電容 10uF 1瓷片電容 30pF 2電平轉換芯片 232 1串口母頭 DB9 1電平轉換芯片 232 1USB母座1晶振 12MHz 1自鎖開關 6*6*5 1按鍵開關 6*6*5 6蜂鳴器1繼電器 SRD一05VDC一SLC 4 關鍵器件的介紹 STC89C52RCSTC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。① STC89C52RC的主要性能參數(1)增強型8051單片機,6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇,指令代碼與傳統(tǒng)8051單片機是兼容的。
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1