【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 聲光報(bào)警電路當(dāng)某一通道的溫濕度測(cè)量值超出預(yù)先設(shè)定的上、下限報(bào)警值或系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)， 系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警以提醒用戶(hù)注意。報(bào)警電路中光報(bào)警采用發(fā)光二極管，聲報(bào)警采用蜂鳴器來(lái)設(shè)計(jì)。 聲光報(bào)警電路蜂鳴器電路中，晶體管起開(kāi)關(guān)作用，管腳輸出電壓經(jīng)過(guò)lK限流電阻分壓后，到達(dá)晶體管基極的電壓為使得晶體管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管導(dǎo)通， 蜂鳴器上電而產(chǎn)生聲響。 看門(mén)狗電路由于單片機(jī)無(wú)操作系統(tǒng)，如果程序出現(xiàn)異常情況(如出現(xiàn)死循環(huán))就無(wú)法正常運(yùn)行， 因此，本系統(tǒng)采用了一個(gè)硬件看門(mén)狗來(lái)監(jiān)視程序的運(yùn)行。美信公司的MAX706P，具有“看門(mén)狗”、主電源檢測(cè)的功能。單片機(jī)通過(guò)I/0引腳給(看門(mén)狗輸入)腳正脈沖，則 (看門(mén)狗輸出)腳一直為高電平，說(shuō)明微機(jī)程序運(yùn)行正常。，“看門(mén)狗” 便使引腳變?yōu)榈碗娖剑瑢⒛_與相連，可使RESET腳(與單片機(jī)的RST相連)產(chǎn)生高電平的復(fù)位脈沖，使程序能從頭重新開(kāi)始執(zhí)行，起到監(jiān)視程序運(yùn)行的作用。 看門(mén)狗電路 注：圖中MAX706P的REST端接單片機(jī)的RST端。 顯示電路LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱(chēng)為數(shù)碼管。，由圖可見(jiàn)它由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合來(lái)顯示出0A、B、C、D、E、F以及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。 LED顯示器的結(jié)構(gòu)（共陰極）顯示的數(shù)字、字符和對(duì)應(yīng)的段碼關(guān)系。共陽(yáng)極顯示器的段碼與共陰極顯示器的段碼是邏輯非的關(guān)系，所以對(duì)表24中的共陰極顯示器的段碼求反，即可得到共陽(yáng)極顯示器的段碼。LED顯示器的顯示方法本設(shè)計(jì)顯示需要使用2855和7位共陽(yáng)極顯示器的接口電路。8255的A作為位掃描口，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器75452接顯示器公共陰極；B口作為段數(shù)據(jù)口，經(jīng)同相驅(qū)動(dòng)器7407接顯示器的各個(gè)陽(yáng)極。 數(shù)字對(duì)應(yīng)的段碼表示字符 DP g f e d c b a段碼（H）0123456789AbcdEFP.空格0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 00 1 0 1 1 0 1 10 1 0 0 1 1 1 10 1 1 0 0 1 1 00 1 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 0 10 0 0 0 0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 1 1 10 1 1 1 0 1 1 10 1 1 1 1 1 0 00 0 1 1 1 0 0 10 1 0 1 1 1 1 00 1 1 1 1 0 0 10 1 1 1 0 0 0 10 1 1 1 0 0 1 11 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 3F065B 4F666D7D077F6F777C395E7971738000對(duì)于6位顯示器，在AT89C51RAM存儲(chǔ)器中設(shè)置7個(gè)顯示緩沖單元70H~76H，分別存放7位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8255的 A 口掃描輸出總是只有1位高電平，即7位顯示器中僅有1位公共陽(yáng)極為高電平，其他位為低電平8255的B口輸出相應(yīng)位然后對(duì)其他6位巡回顯示，如果小數(shù)點(diǎn)位固定可以通過(guò)對(duì)指定位進(jìn)行置位或者清零來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用74LS245做驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的電路，可以保證數(shù)碼管的供電，數(shù)碼管7SEGMAX4動(dòng)態(tài)顯示4位數(shù)字，74LS245芯片及數(shù)碼管7SEGMAX4前已做了詳細(xì)介紹，這里不再說(shuō)明。這里著重說(shuō)明一下數(shù)碼管顯示數(shù)字的含義，數(shù)碼管顯示數(shù)字為4位，其4位數(shù)從左向右數(shù)的含義為：第一個(gè)數(shù)碼管顯示的是傳感器的通道號(hào)，第二個(gè)數(shù)碼管顯示“”號(hào)或者當(dāng)溫濕度高于100℃時(shí)顯示百位數(shù)字，第三個(gè)數(shù)碼管和第四個(gè)數(shù)碼管依次顯示所測(cè)溫濕度數(shù)字，例如若是數(shù)碼管顯示為615，則其含義為6代表第6個(gè)傳感器，“”代表溫濕度為零下，15代表零下15℃，即其總體含義為第六個(gè)溫濕度傳感器的位置檢測(cè)的溫濕度為零下15℃；若是數(shù)碼管顯示為8030，則其含義為第八個(gè)傳感器的位置檢測(cè)位置的溫濕度為30℃。 顯示電路 數(shù)字溫濕度傳感器DS1820和濕度檢測(cè)電路 DS1820 的主要特性 DS1820 有下列主要特性 : 1）只需一根 I/ O 線就能完成通信 。 2）多個(gè)分散的 DS1820 可以共用一線進(jìn)行通信。 3）不需外部元器件 。 4）可以通過(guò)數(shù)據(jù)線供電 。 5）檢測(cè)溫度范圍為 55～ + 125176。C ,精度在0. 5度 。 6）用 9bit 數(shù)字量來(lái)表示溫度 。 7）每次將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需 200ms 。 8）可定義一個(gè)不變化的溫度設(shè)置為報(bào)警溫度。 9）有 PR35 T 和 SSOP 兩種封裝型式?！S1820 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1820 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ,DS1820 由以下幾部分組成: 1）64 位激光只讀存貯器。在這里存放著每個(gè) DS1820 的唯一的序號(hào) ,開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)(DS1820 為 10H） ,接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào) ,共有 48 位 ,最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼這也是多個(gè) DS1820 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 2）溫度傳感器。它是將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的關(guān)鍵部分。 3）DS1820 的存貯器。它由高速存貯器RAM和EERAM(高溫TH和低溫TL報(bào)警觸發(fā)器）組成,數(shù)據(jù)首先寫(xiě)入高速存貯器 RAM 中 ,然后通過(guò)復(fù)制命令將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 EERAM 中。高速存貯器 RAM 由8 個(gè)字節(jié)組成 ,頭兩個(gè)字節(jié)存放檢測(cè)溫度的值,0號(hào) (LSB） 為存放溫度的值,1 號(hào) (MSB） 存放溫度值的符號(hào) ,如果溫度為負(fù) ,則1號(hào)存貯器全為1 ,否則全為0，這也是可用 9bit 來(lái)表示溫度的原因。最低位先讀出。若LSB最低位為1 , ,求值的方法根據(jù)MSB中的值將LSB中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)除以 2 即得被測(cè)溫度的值。表 2是溫度和數(shù)字量的關(guān)系。第二和第三字節(jié)是從TH和TL中復(fù)制的值,當(dāng)上電被更新。接下來(lái)兩個(gè)字節(jié)沒(méi)用 ,若讀它應(yīng)全為1 。第六和第七字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器。最后一個(gè)字節(jié)為 CRC 校驗(yàn)。 DS1820的工作原理 。I/O位數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開(kāi)路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。是可供選用的外部+5V電源端，不用時(shí)需接地。GND為地，NC為空腳。 DS1820的引腳圖DS1820測(cè)量溫濕度時(shí)使用特有的溫濕度測(cè)量技術(shù)。內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫濕度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以沖過(guò)門(mén)電路，而當(dāng)達(dá)到某一設(shè)置高溫時(shí)，振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門(mén)電路。 DS1820測(cè)溫原理框圖 DS1820使用中注意事項(xiàng)DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： 1）較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 2）當(dāng)單總線上所掛DS1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 3）在DS1820測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫濕度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán) 濕度檢測(cè)電路本例中采用8255來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。EL7556由積分電路、基準(zhǔn)電路、頻率轉(zhuǎn)換電路及頻率—電壓（F/V）轉(zhuǎn)換電路等組成，積分電路及RRC1用于產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號(hào)并從5腳送至8腳。調(diào)節(jié)R2可對(duì)該脈沖信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整，從而使?jié)穸葌鞲衅鞯木€性和靈敏度處于較好狀態(tài)；基準(zhǔn)電路和頻率轉(zhuǎn)換電路可將濕度傳感器的電容變化轉(zhuǎn)換成頻率變化，再經(jīng)頻率—電壓轉(zhuǎn)換電路后從9腳輸出與頻率成線性的電壓，然后經(jīng)C3等濾波后送入A/D轉(zhuǎn)換器，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。本設(shè)計(jì)的濕敏傳感器為MXS型電容式濕敏傳感器，濕度為76%RH時(shí)的電容值為500pF，電容相對(duì)變化率為＋ pF/%。當(dāng)濕度為0%～100%RH時(shí)，9腳輸出的相應(yīng)信號(hào)頻率為0～1000Hz，精度為2%，F(xiàn)/V電路輸出的電壓為0～5V。調(diào)整時(shí)，可先設(shè)定濕度為5%RH，然后調(diào)節(jié)R2，使9腳輸出100mV電壓即可。主要特性：1）與MCS51 兼容 ；2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；3）壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)；4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 濕度傳感器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖綜上所述為本系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，其總體電路圖見(jiàn)附錄一。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成以后，進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。分析系統(tǒng)對(duì)軟件的要求，然后進(jìn)行了軟件的總體設(shè)計(jì)，包括程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)整體功能劃分成多個(gè)不同的模塊，單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試，然后將各個(gè)模塊進(jìn)行裝配聯(lián)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)軟件。根據(jù)系統(tǒng)軟件的功能需求，系統(tǒng)應(yīng)用軟件分為主程序、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理（A/D轉(zhuǎn)換）、報(bào)警及顯示等五大主要程序模塊。主程序主要將各子模塊組織起來(lái)成為一個(gè)有機(jī)的整體，主程序見(jiàn)附錄三所示系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)處理模塊顯示模塊聲光報(bào)警模塊看門(mén)狗模塊 系統(tǒng)主程序流程圖數(shù)據(jù)采集模塊主要對(duì)八路模擬通道選擇處理，將結(jié)果送到單片機(jī)處理。選擇通道啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸?shù)絾纹瑱C(jī)開(kāi)始結(jié)束 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)流程圖數(shù)據(jù)處理模塊主要是針對(duì)ADC0809的各個(gè)引腳的作用，使其能按事先約定的算法正確運(yùn)行，并結(jié)合單片機(jī)正確處理數(shù)據(jù)。ST是否有正脈沖且有下降沿EOC是否為0Y開(kāi)始OE=1讀P3口OE=0結(jié)束YNN 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)此程序模塊設(shè)計(jì)主要是對(duì)單片機(jī)相應(yīng)的I/O口進(jìn)行控制，程序比較簡(jiǎn)單，基本不用流程圖表示，故這里省略。顯示數(shù)字是否在安全范圍內(nèi)開(kāi)始報(bào)警結(jié)束YN 報(bào)警模塊程序流程圖綜上所述為本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊，其總體程序清單見(jiàn)附錄二。結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)半年的設(shè)計(jì)“溫室大棚溫濕度檢測(cè)與控制系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿結(jié)束，本設(shè)計(jì)本著最大限度的節(jié)省人力物力為基礎(chǔ)，方便快捷為目的，加上高效低成本為原