【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 55系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號(hào)。其引腳位功能配置如圖36所示。 圖36 NE555引腳圖 濕度測(cè)量電路的實(shí)現(xiàn)采用HS1101及NE555實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度進(jìn)行測(cè)量，其電路連接如圖37所示（）。圖37 HS1101和NE555的測(cè)濕電路此電路位典型的555非穩(wěn)態(tài)電路，555芯片外接電阻R4，R5與HS1101，構(gòu)成對(duì)HS1101的充電回路。7端通過555芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路實(shí)現(xiàn)對(duì)HS1101的放電回路，并將引腳2，6端相連引入到片內(nèi)比較器，構(gòu)成一個(gè)多諧波振蕩器，其中，R4相對(duì)于R5必須非常的小，但決不能低于一個(gè)最小值。R3是防止短路的保護(hù)電阻。555電路的非平衡電阻R6作為內(nèi)部溫度補(bǔ)償用，目的是為了引入溫度效應(yīng)，使它與HS1101的溫度效應(yīng)相匹配。其工作循環(huán)可以描述如下：Thigh=C＠%RH*(R4+R5)*㏑2Tlow=C＠%RH*R5*㏑2F=1/( Thigh+Tlow)=1/(C＠%RH*(2*R5+R4)*㏑2)式中：Thigh 表示一次循環(huán)輸出高電平時(shí)間，單位（s）Tlow 表示一次循環(huán)輸出低電平時(shí)間，單位（s）C＠%RH表示相對(duì)濕度下HS1101的容值，單位（F）F表示輸出頻率值，單位（HZ）電路工作原理：HS1101作為一個(gè)變化的電容器，當(dāng)電源VCC接通時(shí)，HS1101兩端的電壓Vc=0，定時(shí)電路處于置位狀態(tài)由VCC通過R4與R5對(duì)變量電容HS1101充電，當(dāng)Vc達(dá)到門限電壓（2/3VCC)時(shí)，定時(shí)電路翻轉(zhuǎn)為復(fù)位狀態(tài)，HS1101通過R5向555內(nèi)部的晶體管放電，當(dāng)Vc降到觸發(fā)電平（1/3VCC）時(shí)，定時(shí)電路又翻轉(zhuǎn)為置位狀態(tài)，HS1101又開始充電，這樣周而復(fù)始，形成震蕩。典型頻率濕度關(guān)系如表33所示（參考點(diǎn)：25℃，相對(duì)濕度：55%，輸出頻率：6660 Hz）。由此可以看出，空氣相對(duì)濕度與555芯片輸出頻率存在一定線性關(guān)系。可以通過微處理器采集555芯片的頻率，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可以直接以相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。表33 相對(duì)濕度與頻率的關(guān)系相對(duì)濕度值/%輸出頻率值/Hz相對(duì)濕度值/%輸出頻率值/kHz073516066001072247064682071008063303069769061864068531006033506728 液晶顯示及報(bào)警電路本系統(tǒng)需要將測(cè)得的溫度值和濕度值顯示出來，并對(duì)值進(jìn)行處理，判斷其是否超出最大承受范圍，若超出，則需要要報(bào)警。 顯示方案的選擇顯示方案有兩種：一種是數(shù)碼管顯示，一種是LCD液晶顯示。前者電路連接復(fù)雜，并且容易出現(xiàn)故障，后者使用起來非常方便，它和微處理器的連接簡(jiǎn)潔直觀，容易理解。因此我們采用LCD1602液晶對(duì)溫度和濕度實(shí)現(xiàn)顯示。 LCD1602及其應(yīng)用1602液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、位數(shù)多、程序簡(jiǎn)單的諸多優(yōu)點(diǎn)，頗受歡迎。在本系統(tǒng)中使用的是字符型兩行16字液晶顯示器。在與單片機(jī)連接時(shí)使用接口電路（排針）相連，為并行通信。以下是1602液晶顯示器的基本資料。1602液晶顯示采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中引腳功能如表34所示：（模塊背面有標(biāo)注）表34 1602引腳功能表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2Data 1/02VDD電源正極10D3Data 1/03VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data 1/04RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data 1/05R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data 1/06E使能信號(hào)14D7Data 1/07D0Data 1/015BLA背光源正極8D1Data 1/016BLK背光源負(fù)極1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有，阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，其中數(shù)字與字母同ASCII碼兼容。1602與微處理器的連接電路如圖38所示。圖38 1602與微處理器的連接電路其中，滑動(dòng)變阻器R主要起調(diào)節(jié)1602亮度的作用，電阻R0起保護(hù)作用。 報(bào)警電路對(duì)于控制系統(tǒng)，當(dāng)溫度和濕度超出最大設(shè)定范圍時(shí)，需要對(duì)溫度及濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，我們只設(shè)計(jì)報(bào)警電路。報(bào)警電路可以使用蜂鳴器作聲音報(bào)警，也可以使用發(fā)光二極管LED作光報(bào)警，本系統(tǒng)考慮到簡(jiǎn)單實(shí)用采用第二種方案。電路連接圖如圖39所示。圖39 報(bào)警電路（） 按鍵電路設(shè)計(jì)在一些智能化儀表中，人機(jī)接口通常是LED顯示和小型鍵盤。對(duì)于鍵盤，其常見的工作方式有兩種：一是直接使用系統(tǒng)中的微處理器對(duì)鍵盤進(jìn)行檢測(cè)，為鍵盤的及時(shí)響應(yīng)，CPU需要頻繁的執(zhí)行動(dòng)態(tài)掃描程序；二是采用專用的顯示、鍵盤芯片，如827SAA1064等。結(jié)合本系統(tǒng)的具體情況，微處理器的工作強(qiáng)度并不大，故采用第一種方式進(jìn)行鍵盤設(shè)計(jì)，其價(jià)格低廉，使用方便，能較充分的利用資源。系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)設(shè)定的溫度及濕度值，我們可以通過四個(gè)按鍵來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，前兩個(gè)按鍵選擇是溫度設(shè)定還是濕度設(shè)定，后兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)加一和減一操作，設(shè)計(jì)電路圖如圖310所示。圖310 按鍵電路其工作原理如下： 開關(guān)Swendu和Sshidudu同時(shí)閉合或者同時(shí)斷開時(shí)，U6和U7都輸出低電平；當(dāng)Swendu閉合、Sshidudu斷開時(shí)，U6輸出低電平、U7輸出高電平；當(dāng)Swendu斷開、Sshidudu閉合時(shí)，U6輸出高電平、U7輸出低電平。，通過檢查這兩個(gè)端口的電平判斷是溫度設(shè)定還是濕度設(shè)定。將S+和S分別接微處理器的兩個(gè)外部中斷接口。第4章 軟件設(shè)計(jì)本章主要對(duì)各個(gè)功能模塊的程序流程進(jìn)行說明 主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值，讀出測(cè)濕電路的結(jié)果，并將溫度及濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。程序流程圖如圖41所示 圖41 主程序流程圖 溫度模塊程序設(shè)計(jì)溫度模塊主要包括DS18B20的初始化以及與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)處理，程序流程圖如圖42所示。圖42 溫度模塊程序流程圖DS18B20與微處理器之間的通信比較復(fù)雜，每一次通信之前必須進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位的時(shí)間、等待時(shí)間、回應(yīng)時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按時(shí)序編程。 濕度模塊程序設(shè)計(jì)濕度模塊主要是利用定時(shí)器T0和T1對(duì)555的輸出頻率進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而得到相對(duì)濕度值，顯示程序流程圖如圖43所示。 圖43 濕度模塊程序流程圖在該塊程序設(shè)計(jì)中，我們選取T0做定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間是50ms，而選擇T1做計(jì)數(shù)器，每當(dāng)T0定時(shí)時(shí)間到就讀取T1的計(jì)數(shù)值，然后將T1的計(jì)數(shù)值乘以20就可得到555芯片的輸出頻率，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理從而得到相對(duì)濕度值。 顯示子程序設(shè)計(jì)顯示子程序包括1602的初始化，以及對(duì)溫度和濕度值的顯示。初始化時(shí)第一行顯示“wend”，第二行顯示“shid”，然后根據(jù)溫度的測(cè)得值及其正負(fù)將測(cè)得溫度值和設(shè)定溫度值在第一行，并將測(cè)得的頻率值裝換為相對(duì)濕度值，并將其和濕度設(shè)定值顯示在第二行，顯示子程序流程圖如圖44所示。圖44 顯示子程序流程圖 按鍵模塊程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了四個(gè)按鍵，將加減設(shè)置按鍵接兩個(gè)外部中斷0和1上，當(dāng)外部中斷被觸發(fā)（即存在設(shè)定值設(shè)置）時(shí)，判斷是另外兩個(gè)按鍵是否按下（即判斷是溫度值設(shè)定還是濕度值設(shè)定），然后根據(jù)判斷的條件執(zhí)行設(shè)定值的改變。程序流程圖如圖45所示。圖45 按鍵模塊程序流程圖第5章 系統(tǒng)的仿真調(diào)試Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。采用Protues對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行仿真，系統(tǒng)總體調(diào)試電路如圖51所示。圖51 系統(tǒng)總體調(diào)試電路在調(diào)試過程中，通過改變溫度傳感器的數(shù)值，來檢驗(yàn)系統(tǒng)中溫度模塊是否運(yùn)行正常。經(jīng)過測(cè)試溫度模塊可以正常的顯示，并且具有一定的快速性。通過改變NE555振蕩電路中C3的容值（即HS1101的等效容值），來檢驗(yàn)濕度摸快是否可以正常工作，經(jīng)過測(cè)試濕度模塊可以正常工作。并且對(duì)四個(gè)按鍵（即ST、SH、S+、S）的功能進(jìn)行了測(cè)試，都實(shí)現(xiàn)了