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正文內(nèi)容

溫室環(huán)境監(jiān)控警報系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-25 20:35 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 放完以后,RST端恢復(fù)低電平,復(fù)位結(jié)束。圖34 開關(guān)復(fù)位電路 報警提示電路設(shè)計對于報警提示功能的實現(xiàn),本系統(tǒng)在設(shè)計上使用蜂鳴器,當(dāng)災(zāi)情發(fā)生時,蜂鳴器會發(fā)出聲音向人們進(jìn)行提示。使用蜂鳴器只是提示危險信號,人們可以通過顯示部分查詢報警類型。這樣不但簡短了開發(fā)周期,同時也節(jié)約了成本。蜂鳴器硬件連接圖如圖35所示。其中采用3極管放大信號,目的是為了增加蜂鳴器的響度。,只實現(xiàn)蜂鳴器的開與關(guān),其中低電平有效。也就是說,蜂鳴器發(fā)出聲音,實行報警。 圖35 蜂鳴器電路連接圖 LCD顯示電路LCD顯示電路對報警的種類進(jìn)行顯示。當(dāng)正常時LCD顯示當(dāng)前溫濕度,事件發(fā)生時可通過LCD顯示查看報警類型。LCD( Liquid Crystal Display)顯示器即常說的液晶顯示器,具有耗電省、體積小等特點,被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。常見的LCD有TN(Twist Nematic)、STN、TFT(Tin Film Transistor)等。LCD的主要參數(shù)有分辨率、背光、接口、色彩、刷新率等。 LCD顯示電路器件的選擇顯示電路在該設(shè)計中占有比較重要的地位。這是因為報警系統(tǒng)包括盜情、災(zāi)情、有害氣體泄露的探測報警,我們使用的蜂鳴器聲音提示報警只能提示用戶有危險信號,但不能直接告訴用戶是什么災(zāi)情,這樣不能給用戶準(zhǔn)確的報警,使用戶不能采取有效的措施,所以顯示電路就尤其重要。目前,在日常應(yīng)用中,常用的顯示有:LED顯示和LCD顯示。而他們的優(yōu)缺點如下。(1)LED顯示的硬件電路設(shè)計簡單、價格便宜,缺點是顯示消耗的電流較高,體積大,在低功耗手持式儀器中很少使用。(2)液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點,現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。在我們的設(shè)計課題中,要求顯示災(zāi)情的類型,因此我們將選用LCD顯示。在LCD的器件選擇中,我們選用LCD1602。LCD1602是常見的1602B字符型LCD模塊,它的資料比較好找,學(xué)起來比較容易。并且1602B可以顯示2行16個字符,有8位數(shù)據(jù)總線D0D7,和RS、R/W、E三個控制端口,工作電壓為5V,并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。表31說明了LCD1602的引腳功能。表31 LCD1602引腳說明管腳名稱引腳說明管腳名稱引腳說明1GND電源地9DB2雙向數(shù)據(jù)2VDD電源正極10DB3雙向數(shù)據(jù)3VL對比度調(diào)節(jié)11DB4雙向數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12DB5雙向數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13DB6雙向數(shù)據(jù)6E模塊使能端14DB7雙向數(shù)據(jù)7DB0雙向數(shù)據(jù)口15BLK背光源地8DB1雙向數(shù)據(jù)口16BLA背光源正 LCD顯示原理液晶顯示器LCD的顯像原理,是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間,靠兩個電極間電場的驅(qū)動,引起液晶分子扭曲排列的電場效應(yīng),以控制光源透射或遮蔽功能,在電源關(guān)開之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來,若加上彩色濾光片,則可顯示彩色影像。在兩片玻璃基板上裝有配向膜,所以液晶會沿著溝槽配向,由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度,所以液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型,當(dāng)玻璃基板沒有加入電場時,光線透過偏光板跟著液晶做90度扭轉(zhuǎn),通過下方偏光板,液晶面板顯示白色(如圖36左所示);當(dāng)玻璃基板加入電場時,液晶分子產(chǎn)生配列變化,光線通過液晶分子空隙維持原方向,被下方偏光板遮蔽,光線被吸收無法透出,液晶面板顯示黑色(如圖36右所示)。液晶顯示器便是根據(jù)此電壓有無,使面板達(dá)到顯示效果。圖36 液晶顯示原理圖 LCD1602顯示電路的連接本系統(tǒng)的LCD1602硬件連接圖如圖37所示。其中,VCC連接+5V電源,~,GND連接地。LCD的7引腳~~,用于數(shù)據(jù)的傳送,7引腳~14引腳為8位數(shù)據(jù)總線,三態(tài)雙向。LCD4引腳、LCD5引腳、是對LCD1602數(shù)據(jù)/指令命令的選擇。RS為MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時,使RS為低電平;MCU要寫入數(shù)據(jù)時,使RS為高電平。R/W為讀寫控制端。R/W為高電平時,讀取數(shù)據(jù);R/W為低電平時,寫入數(shù)據(jù)。E為LCD模塊使能信號控制端。通過這三個引腳,LCD1602可以完成MCU對它的操作,完成顯示功能。第三引腳VL為LCD對比度調(diào)節(jié)端,電壓調(diào)節(jié)范圍為0~5V。接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高,R13是為了調(diào)整亮度設(shè)置的滑動變阻器,當(dāng)R13變大,亮度變??;反之則變大。LCD1602芯片電路的連接比較簡單,它主要是對軟件的設(shè)計。圖37 LCD顯示硬件電路圖 電源電路設(shè)計電源電路如圖38所示,因為本系統(tǒng)采用是5V電壓供電,故可以采用USB端口直接供電。USB是英文Universal Serial BUS的縮寫,中文含義是“通用串行總線”。它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn),而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB支持熱插拔,即插即用的優(yōu)點,所以USB接口已經(jīng)成為MP3的最主要的接口方式。USB有兩個規(guī)范。本報警系統(tǒng)配有USB接口用于給單片機(jī)和液晶顯示模塊提供+5V工作電壓。USB有A、B兩種型號,本學(xué)習(xí)機(jī)USB接口采用的是A型接口,USBA型接口一共有六個引腳,其中1腳接+5V的電壓,2腳(D)和3腳(D+)為數(shù)據(jù)傳輸引腳,4腳接地,6腳用于固定USB,通常也接地。因為本報警系統(tǒng)只是使用USB供電,所以只使用1腳和4腳,2腳和3腳懸空,5腳和6腳接地。單片機(jī)通過USB接口即可直接從PC機(jī)上取電。在使用USB端口供電時,通常使用PC機(jī)的后置USB接口。圖 38 電源電路在電源電路中,C1,C2起到濾波的作用,防止電壓過高損壞電路,能對電路起到有效的保護(hù)作用,LED為電源指示燈,電源能正常工作時,指示燈亮。 電話報警電路為了更好地實現(xiàn)和完善本系統(tǒng)的功能,本人將電話報警部分作為擴(kuò)展內(nèi)容加入系統(tǒng)之中,如果能夠?qū)崿F(xiàn)電話報警功能,本系統(tǒng)將可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離報警,大大增強了系統(tǒng)的功能和實用性。 電話報警元器件選擇MT8888是一種具有Intel微處理器接口的功能較強的雙音多頻(DTMF)發(fā)送和接收器件??捎糜趯ず粝到y(tǒng)、交換機(jī)系統(tǒng)和移動通信、轉(zhuǎn)帳卡系統(tǒng)、互接撥號器、數(shù)字通信和計算機(jī)等領(lǐng)域。其主要功能有:(1)完整的DTMF發(fā)送和接收功能。(2)高速Intel微處理器接口。(3)可工作于自動音頻突發(fā)模式。(4)可調(diào)整保護(hù)時間。(5)呼叫音檢測到30dBm。MT8888引腳排列如圖39所示。IN+、IN為運放的同相反相輸入端;GS為增益選擇端。在該引腳與IN引腳間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運放增益;Vref為基準(zhǔn)電壓輸出端。通常為VDD/2,作為運放的偏置電壓;VSS為芯片電源負(fù)端,接地;OSCOSC2為時鐘或振蕩器的輸入、輸出端。 MHz晶體與內(nèi)部電路構(gòu)成芯片振蕩器;若由外部電路提供時鐘,則OSC2引腳開路;TONE為DTMF信號輸出端,也可通過編程設(shè)置為單音輸出;WR為微處理器寫輸入端,低電平有效,與TTL電平兼容;CS為片選信圖39 MT8888引腳圖號輸入端,低電平有效。該引腳可由微處理器的地址鎖存信號(ALE)直接提供;RS0為寄存器選擇控制輸入端;RD為微處理器讀輸入端,低電平有效,與TTL電平兼容;IRQ/ CP為中斷請求信號,為開漏輸出。在中斷模式下,當(dāng)一個有效DTMF信號突發(fā)發(fā)送或接收時,輸出低電平信號。若控制寄存器設(shè)定電路工作于呼叫處理(CALL)模式和中斷使能,則該端輸出代表運放輸入的方波信號音,但該信號頻率必須落在呼叫處理濾波器的帶寬內(nèi);D0~D3為數(shù)據(jù)總線,與TTL電平兼容。輸入需發(fā)送的DTMF編碼或輸出譯碼的DTMF信號數(shù)據(jù)。當(dāng)CS = 1 時呈高阻狀態(tài);Est為初始控制輸出。若電路檢測到一種有效的單音對時,Est為高電平;若信號丟失,則Est返回低電平;St/ GT為控制輸入/時間監(jiān)測輸出。若St電壓大于門限VTSt,電路寄存被檢測的DTMF單音對,并更新輸出鎖存器內(nèi)容。若St電壓低于VTSt,則電路不接收一新單音對,GT輸出的作用是設(shè)置外部時間監(jiān)測常數(shù);VDD為芯片電源正端,典型值為+5V。MT8888是集DTMF發(fā)送和接收功能的器件,內(nèi)帶呼叫處理濾波器。接收部分與DTMF 接收器件MT8870類似,發(fā)送部分包括行、列計數(shù)器和D/A變換器,另外增加了一些控制寄存器和接口、數(shù)據(jù)總線緩沖器,很容易實現(xiàn)與微處理器的直接接口。MT8888通過微處理器接口可以由RS0、WR、RD、D0~D3等信號選擇與設(shè)定內(nèi)部寄存器,并控制電路的工作狀態(tài)或工作模式。它共有5 個不同作用的寄存器:發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)、接收數(shù)據(jù)寄存器(RDR)、狀態(tài)寄存器(SR)、控制寄存器A(CRA)和控制寄存器B(CRB),其控制關(guān)系如表32所示。表32 內(nèi)部寄存器控制關(guān)系MT8888共有6種工作模式,它們分別為:(1)DTMF模式:發(fā)送與接收DTMF信號。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)TDR控制可編程行、列計數(shù)器、D/A變換器,合成需要發(fā)送的DTMF信號?;駾TMF信號經(jīng)撥號音抑制、分離帶通濾波器、監(jiān)頻與確認(rèn),譯成相應(yīng)的4比特碼,經(jīng)RDR輸至數(shù)據(jù)總線。(2)呼叫處理(CALL)模式:電路可以檢測電話呼叫過程中的各種信號音,只要信號的頻率落在320Hz510Hz范圍內(nèi),片內(nèi)呼叫處理濾波器便可濾出。經(jīng)限幅得到的方波信號,由IRQ/CP端輸出,以用于微處理器對呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。若無信號濾出,則IRQ/CP端始終保持低電平?! ?3)突發(fā)(BURST)模式:在DTMF模式下,工作于突發(fā)狀態(tài),信號突發(fā)和暫停時間各為51177。1ms;在CALL模式下,工作于突發(fā)狀態(tài),信號突發(fā)和暫停時間各為102177。2ms,此時電路只可發(fā)送DTMF信號,但不能接收。  (4)單/雙音(S/D)產(chǎn)生模式:電路可產(chǎn)生單音或DTMF信號(由CRB控制),用于測試和監(jiān)測?! ?5)測試(TEST)模式:使電路從DTMF接收部分得到延遲監(jiān)測信號,并從IRQ/CP端輸出。  (6)中斷模式:此模式下若選擇DTMF狀態(tài),當(dāng)DTMF信號被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測時間內(nèi),或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)(突發(fā)模式下)時,則IRQ/CP端下接至低電平。 電話報警電路MT8888提供了與微處理器相連的接口,以對其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。MT8888可與Intel微處理器直接接口,MT8888與AT89C51的接口電路原理圖如圖310所示。圖310 電話報警電路原理圖在電路中,當(dāng)單片機(jī)檢測到報警信號時,此時三極管導(dǎo)通,繼電器開始工作,MT8888將預(yù)設(shè)電話號碼撥出去,實現(xiàn)電話報警功能。4 報警系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試 系統(tǒng)電路調(diào)試在電路板做好后接通電源之前,要對電路板進(jìn)行認(rèn)真的檢查與調(diào)試其步驟如下:(1)檢查原理圖是否正確。將加工的印制板認(rèn)真對照原理圖,看兩者是否一致,并且仔細(xì)檢查印制板,看其表面有沒有斷線或元器件位置放置錯誤,認(rèn)真檢查電源系統(tǒng)有沒有電源短路或極性錯
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