【文章內(nèi)容簡介】 越來越高。這種器件的普及程度也越來越高。二、測(cè)量濕度電路在電路中，首要注意的問題就是如何準(zhǔn)確的進(jìn)行多個(gè)量的轉(zhuǎn)變。這就需要我們能夠找到這其中的關(guān)聯(lián)性。HS1100/HS1101這種器件放到線路上去了，影響還是蠻大的。因?yàn)樗吘故莻€(gè)電容。并且它的電容是會(huì)波動(dòng)的。環(huán)境中水分子所占總量程度波動(dòng)了，它也會(huì)跟著發(fā)生相應(yīng)波動(dòng)。電容通常會(huì)對(duì)線路環(huán)境產(chǎn)生作用。并且一般決定性的，其加入會(huì)改變電流。我們思考的就是如何進(jìn)行關(guān)連量之間的傳換。由電容到電流?；蛘哂呻娙莸诫妷?。下面我們來介紹下這種轉(zhuǎn)變。一般是這兩個(gè)方案。 第一種是將濕敏放入濾波電路中。此時(shí)的電流不穩(wěn)定，為了得到穩(wěn)定的電流。我們需要用到整流。這個(gè)步驟做完，電流就轉(zhuǎn)換成直流了。但是這時(shí)候的電流很弱。于是要用到放大器。此時(shí)我們得到就是我們需要用的電信號(hào)了。再接著經(jīng)過A/D器件以后就可以了。第二種方法是使用反比電路。用這種電路進(jìn)行頻率上的交接。此種做法的好處就是信息可以被立即使用。因此由水分百分比改變而帶來的電容的改變，經(jīng)反比電路成為我們所需的信號(hào)。三、多路檢測(cè) 此次濕度獲取分成六路。因此我們需要CD4851。由它組建多個(gè)線路，再去對(duì)水分子含量進(jìn)行采集。詳細(xì)見圖38。圖38 兩路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口 多路開關(guān)因?yàn)榇舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)里面，有兩個(gè)參數(shù)：溫度、濕度。這兩個(gè)參數(shù)要想得到有效的控制，就必須要用到這個(gè)器件。多路開關(guān)，俗稱“多路轉(zhuǎn)換器”。此類轉(zhuǎn)換器里面一般存在多通道可供輸入。還有一個(gè)共用端口。能夠?qū)?shí)際的通道與端口進(jìn)行模擬。當(dāng)有數(shù)據(jù)從多端口進(jìn)入，結(jié)果會(huì)從共用端輸出。因此它能夠做到多個(gè)端口到一個(gè)端口的連結(jié)。如果數(shù)據(jù)從共用端進(jìn)入，則會(huì)從多端口分離。所以由此可見，多路轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的正反向傳輸。在多路轉(zhuǎn)換器這一塊，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的是CD4851。它可以模擬數(shù)據(jù)開關(guān)。并且是八通道的，可以控制多重端口，同時(shí)它的使用方面也很方便。因?yàn)槠湓陟o態(tài)的狀況下很省電，所以通常不要關(guān)電源。CD4851有多端口，多通道。其內(nèi)部構(gòu)造詳細(xì)請(qǐng)看圖39所示。圖39 CD4851內(nèi)部構(gòu)造CD4051引腳功能說明。引腳號(hào)：符號(hào)：功能：111 15IN/OUT輸入/輸出端。11A 、B 、C地址端。3OUT/IN公共輸出/輸入端。6INH禁止端。7VEE負(fù)電壓端。8Vss數(shù)字信號(hào)接地端。16VDD電源+。圖310 CD4851引腳功能說明真值表，輸入狀態(tài)， 接通通道。INH。CBA輸出。00000。00011。00102。00113。01004。01015。01106。01117。1xxx均不接通。圖311真值表CD4851做數(shù)據(jù)的輸入端之后，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“共用”。CD4851做數(shù)據(jù)的輸出端之后，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“共享”。這符合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的潮流，數(shù)據(jù)共享，資源共享。國內(nèi)、國外目前有很多的平臺(tái)和公司都在做大數(shù)據(jù)了。CD4851有很多的引腳，大概十多個(gè)。它們的功能已經(jīng)在前面表格中列出來了。值得注意的是它的電源端。VDD可以承受的最大值是：17V—+17V這個(gè)范圍。VGG的最大范圍就要小一點(diǎn)了：5V—+5V。XCOM，控制數(shù)據(jù)的進(jìn)與出。當(dāng)數(shù)據(jù)從外部傳進(jìn)來，做輸入。當(dāng)數(shù)據(jù)從內(nèi)部傳出，做輸出。 信號(hào)分析與處理 A/D轉(zhuǎn)換一、特點(diǎn)因?yàn)楸井厴I(yè)設(shè)計(jì)有兩個(gè)變量，故選擇MC14433。MC14433是一種雙積分型的。它不僅僅精度高，誤差率也低。當(dāng)監(jiān)測(cè)出了兩個(gè)變量的信號(hào)以后，需要將其變?yōu)殡娖叫盘?hào)。而完成這一步的就是MC14433。因?yàn)樗仟?dú)端輸入，可是我們又有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，所以需要用CD4851。當(dāng)有了CD4851之后，MC14433就可以接收多路的數(shù)據(jù)了。選擇MC14433的原因還有個(gè)。那就是溫度和濕度都是緩慢變化的。因?yàn)檫@種器件是雙積分型的，所以它們的速度相對(duì)于別的處理器而言要慢一點(diǎn)。速度大概就是110次/S。它們處理數(shù)據(jù)的速度不快，所以只好用來處理生活、生產(chǎn)中變化較慢的信息。比如環(huán)境溫度，它們就剛好適用。MC14433擅長溫度信息處理，它工作的時(shí)候一般不會(huì)發(fā)生故障。我們平常生活中的溫度、濕度等都是不能突變的。這些變量，它都能勝任。MC14433還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。那就是它的抗干擾的特性。這一點(diǎn)使它能夠被大量的生產(chǎn)，被普及，被應(yīng)用。下面請(qǐng)看MC14433的內(nèi)部邏輯框圖和引腳圖。圖312 MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖圖313 MC14433引腳圖MC14433 的框圖（圖312）和引腳（圖313）功能說明各引腳說明：電源部分VDD： 電源+5V。VEE: 電源接地端。VAG： 模擬電源。VSS： 數(shù)字電源。VR： 基電壓。電阻和電容部分RI:積分電阻輸入端，VX=2V時(shí)，R1=460?。VX=200Mv時(shí)，R1=27K?。C1:積分電容輸入端。C1 。 C0C02： 外界補(bǔ)償電容端。 R1/C1： 公共端。CLKI、CLKO: 外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻Rc，Rc一般取 460 K?左右。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)/結(jié)束信號(hào)端EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，正脈沖有效。DU：啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換，若DU與EOC相連，每當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。過量程信號(hào)輸出端OR：當(dāng)|Vx|?VR，過量程OR 輸出低電平。選通部分DS4DS1： 分別表示個(gè)、十、百、千位，正脈沖有效。DS1 對(duì)應(yīng)千位，DS4 對(duì)應(yīng)個(gè)位。每個(gè)選通脈沖寬度為18個(gè)時(shí)鐘周期。兩個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期。圖313 MC14433選通脈沖時(shí)序圖BCD碼輸出線Q0Q3： BCD碼輸出線。上圖Q0是最低位，Q3 是最高位。當(dāng)DSDS3和DS4選通期間，輸出三位完整的BCD碼數(shù)，但在DS1選通期間，輸出端Q0Q3 除了表示個(gè)位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程。詳細(xì)請(qǐng)參見圖314。圖314 DS1選通時(shí)Q3～Q0表示的結(jié)果根據(jù)上圖，我們可以知道：Q3 代表1/2位，若Q3=“0”，對(duì)應(yīng)1。若Q3=“1”，對(duì)應(yīng)0。Q2 ：極性。若Q2=“1”，表示正極性。若Q2=“0”，表示負(fù)極性。Q0=“1”：超量程。若Q3=“0”，則為過量程。若Q3=“1”，則為欠量程。二、MC14433與AT89C51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)因?yàn)镸C14433的結(jié)果跟別的器件不一樣。它的是BCD嗎。并且是分時(shí)的。Q0—Q3HE，DS1—DS4都為分線。所以AT89C51需要用I/O來和它連接。并行I/O可以用。擴(kuò)展I/O也沒問題。MC14433還能夠與P1接通。至于它們的硬件接口如何，是否相容。詳情請(qǐng)參見下圖。圖315 MC14433與AT89C51單片機(jī)P1口直接相連的硬件接口 AT89C51簡介本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的信息處理器件，選用AT89C51。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以看成三段。前段：信息獲??；中段：信息分析；末段：信息處理。具體一點(diǎn)的話，前段就是非電量的一個(gè)獲取。然后將獲取的信息進(jìn)行放大。再將放大的信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換。這一步出來就變成電信號(hào)了，處理器就能夠利用了。一、介紹AT89C51是一種做工很成熟的單片機(jī)了。歷史也很久遠(yuǎn)了。它主要是用來進(jìn)行一些速度比較快的計(jì)算之類的。同時(shí)它的結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。因此被廣泛的使用于各個(gè)領(lǐng)域。像我們生活中很多地方都能夠找到它的身影。比如：DVD，機(jī)頂盒，游戲機(jī)等等。在火車、飛機(jī)制作里面將AT89C51作為控制速度之用。一些國外的公司用其來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。戰(zhàn)斗機(jī)下面的掛載功能也有用到AT89C51。衛(wèi)星里面有大量的數(shù)據(jù)需要傳輸。各種變量之間要能夠進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)換。這就需要有性能穩(wěn)定，安全，同時(shí)速度快的單片機(jī)。同時(shí)AT89C51的造價(jià)比不高。如今很多的公司都在進(jìn)行單片機(jī)的研發(fā)。AT89C51就是一個(gè)很好的標(biāo)桿?，F(xiàn)在在單片機(jī)這個(gè)行業(yè)里面，未來的趨勢(shì)逐漸明朗。我們周圍的信息量也越來越大，這個(gè)時(shí)候，不僅僅需要抗干擾能力強(qiáng)的。還要低干擾型的。這種單片機(jī)有利于我們的環(huán)境，工作和生活場所和平發(fā)展。因?yàn)樗堑透蓴_型的，它對(duì)別的器件影響就沒有那么大。現(xiàn)在很多的設(shè)備，比如軍隊(duì)，特種部隊(duì)里面對(duì)電器安全方面考量的就會(huì)更多一點(diǎn)。他們通常是要求單一程序。也就是說單個(gè)器件方面不允許加入別的程序。比如說手機(jī)。很多在機(jī)關(guān)部門工作的人，他們的手機(jī)都是特殊制造。這樣就不容易被監(jiān)視。隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的競爭越來越激烈。人們的安全方面的意識(shí)也會(huì)逐漸覺醒。慢慢的單片機(jī)的經(jīng)濟(jì)和法律風(fēng)險(xiǎn)也就相應(yīng)的增大了。產(chǎn)品在市場上流通，就是需求決定生產(chǎn)。性能要求能夠滿足任務(wù)的完成。并且，容錯(cuò)率很低。容錯(cuò)率低的意思就是允許出錯(cuò)的概率很低?；蛘呖梢岳斫鉃槌鰡栴}了，為之支付的成本很高。在某些領(lǐng)域里面，其成本可能高達(dá)數(shù)億元人民幣。基本上就是外界的需求指導(dǎo)著工廠的產(chǎn)品方向。外界對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)有多關(guān)注。這一點(diǎn)就決定了工廠流程的嚴(yán)苛。單片機(jī)投入規(guī)?；纳a(chǎn)，必須經(jīng)過系統(tǒng)性的測(cè)試，這個(gè)測(cè)試在Intel Chandler上完成。二、AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能AT89C51功能很強(qiáng)大。它是一款既能存儲(chǔ)，同時(shí)又兼具處理功能型元件。它充當(dāng)存儲(chǔ)功能。就是4K字節(jié)。它充當(dāng)處理功能。就是CMOS 8位的處理器了。AT89C51具有32個(gè)I/O。還具有2個(gè)16 位定位/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5 向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。內(nèi)部具有通信口。它是串行的。并且是全雙工的。AT89C51內(nèi)部還具有震蕩器。它因?yàn)榫哂袝r(shí)鐘電路 ，因此用途較多。AT89C51可以進(jìn)行0HZ操作。同時(shí)能夠進(jìn)行雙效率模塊。詳細(xì)了解請(qǐng)參見下圖。圖316 AT89C51 方框圖接下來介紹AT89C51的引腳，詳細(xì)請(qǐng)看下圖。圖317 AT89C51引腳圖引腳說明VCC，電源。GND，0線。PO口，是地址總線。同時(shí)又是數(shù)據(jù)總線。當(dāng)它做輸出用，它能夠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于它是八位的，它們都可以占用電壓。因此它可以啟動(dòng)八位TTL，同時(shí)它具備校正功能。我們可以對(duì)它進(jìn)行編程，原因是它可以輸入BCD碼。當(dāng)我們對(duì)它進(jìn)行校正，它就充當(dāng)輸出作用。PO可以進(jìn)入存儲(chǔ)器讀取信息。它還能進(jìn)行地址的轉(zhuǎn)變。并且是分時(shí)類型的。PO還能進(jìn)行總線復(fù)用。我們對(duì)它進(jìn)行訪問比較簡單，只要里面的阻抗工作就可以做到。P1 口，八位I/O。并且是雙向的。P1自帶阻抗，可做“輸出”。當(dāng)它是處于高電位狀態(tài)下，是“輸入”。若要做“輸入”，我們只需增加其阻抗即可。此時(shí)非內(nèi)電平走低，輸出IIL。同時(shí)可通過到達(dá)1狀態(tài)，進(jìn)入高電位。此外，P1能夠識(shí)別低八位。P2 口，八位I/O。它也是雙向的。P2自帶阻抗，可做“輸出”。若要做“輸入”，我們只需增加其阻抗即可。當(dāng)它是處于高電位狀態(tài)下，是“輸入”。此時(shí)非內(nèi)電平走低，輸出IIL。同時(shí)可通過調(diào)整為1狀態(tài)，進(jìn)入高電位。此外，P2能夠識(shí)別高位數(shù)據(jù)。P3 口，八位I/O。它也是雙向的。P3自帶阻抗，可做“輸出”。當(dāng)它是處于高電位狀態(tài)下，是“輸入”。若要做“輸入”，我們只需增加其阻抗即可。此時(shí)非內(nèi)電平走低，輸出IIL。同時(shí)可通過到達(dá)1狀態(tài)，進(jìn)入高電位。此外，P3 口可以識(shí)別校正數(shù)據(jù)。RST，復(fù)位引腳。如果震蕩器狀態(tài)異常，發(fā)生高電位現(xiàn)象。若持續(xù)了二個(gè)周期，此時(shí)則會(huì)激活RST。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。我們應(yīng)當(dāng)看到，進(jìn)入一次單片機(jī)處理器都會(huì)產(chǎn)生ALE漏洞。ALE還有一個(gè)特點(diǎn)，就是能夠鍵入編程語言。如果情況允許，我們能夠?qū)⑵潢P(guān)閉，來保證SFR的正常工作狀態(tài)。當(dāng)程序正常運(yùn)行的時(shí)候，MOVS或者M(jìn)OVC都能夠?qū)⑵溟_啟。最后一點(diǎn)，它可能發(fā)生走高現(xiàn)象，當(dāng)處理器工作時(shí)，該將其調(diào)為關(guān)閉狀態(tài)。PSEN，它是一種功能，主要是提供讀選。其位于存儲(chǔ)器邊緣 。AT89C51工作時(shí)，識(shí)別信息，都會(huì)有PSEN的效果。工作完成以后，輸出雙電平。如果這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入處理器，都不會(huì)發(fā)生PSEN。EA/VPP，入內(nèi)訪問。它是從外到內(nèi)的一扇門。當(dāng)中心處理器對(duì)AT89C51進(jìn)行數(shù)據(jù)輸送時(shí)，EA引腳電勢(shì)為0。原因是其處于接地狀態(tài)。若EA引腳電勢(shì)不為0，中心處理器則進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)的輸送。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行編程時(shí)，EA需要外接Vpp。并且其大小為12V。XTAL1，振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2，振蕩器反相放大器的輸出端。在AT89C51里面，內(nèi)置了放大器。它是反相的，同時(shí)附帶增益效果。其主要功能是為了使震蕩器生效。XTAL1表示其輸入。XTAL2表示其輸出。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在C1和C2上面沒有說明參數(shù)，可是它們還是會(huì)對(duì)電路造成影響。它們影響著震蕩器使用特性。包括頻率和溫度等等。但是其程度并不大。掉電模式當(dāng)AT89C51處于該模式時(shí)，震蕩器不會(huì)運(yùn)行。程序倒數(shù)第一條決定是否運(yùn)行該模式。一般情況下，存儲(chǔ)器在進(jìn)入該模式之前會(huì)停止運(yùn)行。同時(shí)，我們也能夠從其中退出——通過復(fù)位。復(fù)位即重新啟動(dòng)了，這有點(diǎn)類似于計(jì)算機(jī)的重啟。復(fù)位后，所有器件都將從初始狀況下開始工作。程序也會(huì)重新運(yùn)行。復(fù)位后，電源需啟動(dòng)一段時(shí)間，不然，該過程不會(huì)起到作用。電源啟動(dòng)數(shù)分鐘以后，震蕩器才開始進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。AT89C51是通過字節(jié)來編程的。并且每鍵入字節(jié)的時(shí)候，都在要后面處理器里面空出字節(jié)出來。三、編程方法在編程以前，我們得把一切前期的操作都做好。這就包括地址和信號(hào)等等。字節(jié)地址分別加在PP2上面。該操作的地址范圍：000H