【文章內(nèi)容簡介】 。模擬輸入電壓范圍：0V5V。(8)參考電壓：。(9)工作電壓：5V成為數(shù)字信號(hào)。ADC0804[7]為8bit的一路A/D轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍在0—5v，轉(zhuǎn)換速度小于100us，﹪，滿足設(shè)計(jì)的精度要求。第4章 電路設(shè)計(jì) 濕度測量電路HS1101濕度傳感器，在電路中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測的土壤濕度增大而增大，如何將電容的變化量準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成單片機(jī)易于接受的信號(hào)，常有兩種方法：一是將該濕敏傳感器置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏傳感器置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之成反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被單片機(jī)所采集[3]。本系統(tǒng)采用的是測量555輸出的振蕩的方法，電路如圖41所示：圖41 濕度測量電路圖此電路為典型的555雙穩(wěn)態(tài)電路。HS1101/HS1100作為電容變量接在555的TRIG與THRES兩引腳上，引腳7用作電阻R20的短路。等量電容HS1101/HS1100通過R19與R20充電到門限電壓（），通過R19放電到觸發(fā)電平（），然后R20通過引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻R20與R19充放電。電壓輸出典型參數(shù)（@VCC=5V，25℃）如表41表41 HS1101濕度傳感器電壓輸出典型參數(shù)（@VCC=5V，25℃）RH0102030405060708090100Vout 溫度測量電路DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn):（1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。（2）在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。（3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。（4）測量溫度范圍在－55oC到＋125oC之間。（5）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中采用了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，所以后續(xù)電路簡單，只需將傳感器的數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳直接接到單片機(jī)I/O口，通過單片機(jī)的控制DS18B20傳感器并實(shí)時(shí)讀取空氣溫度[1]。數(shù)字溫度傳感器的測量電路如圖42所示：圖42 溫度測量電路圖 光照度測量電路光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對(duì)光線十分敏感。它在無光照射時(shí)，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小，在同樣之電壓下，照度愈強(qiáng)，光電流愈大，亦即是電阻愈小。光敏光敏電阻器以硫化隔制成，所以簡稱為CDS，通常使用熱壓結(jié)晶體之光電傳導(dǎo)零件，其特性有：（1）光傳導(dǎo)零件特性：CDS相對(duì)靈敏度與照射光線靈敏度有關(guān)，波長從5500至6500A(1A=)之間有最大的靈敏度。 （2）照度特性：在同樣之電壓下，照度愈強(qiáng)，電阻愈小，適當(dāng)?shù)奶砑与s質(zhì)，便能使照度在小1~1000 LUX范圍內(nèi)保持與光電時(shí)間的直線關(guān)系。 （3）時(shí)間響應(yīng)特性：光照射到部件，光電流達(dá)到正常值63%的時(shí)間，稱為上升時(shí)間，反之，將光遮斷，光電流減少為原來的63%之時(shí)間，則叫做 衰弱時(shí)間，一般其值為10毫秒至數(shù)秒。此外，負(fù)載電阻增大，則“上升時(shí)間”就變短而“衰弱時(shí)間”就變長。 （4）溫度特性：(EV為電子伏特)，故可以在20176。C～70176。C 范圍內(nèi)工作，當(dāng)溫度上升，光靈敏度減少，在低照度時(shí)特別顯著。系統(tǒng)采用價(jià)格低廉的光敏電阻測量光照度，因其沒有良好的線性度，所以只能大致的測量。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。其與ADC0804的連接電路如圖43：圖43 ADC0804與單片機(jī)的連接電路圖 數(shù)據(jù)顯示電路系統(tǒng)采用了LCD1602液晶顯示屏[8]，LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶?？梢燥@示2行每行16個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機(jī)的鏈接電路如圖44：圖44 LCD1602與單片機(jī)的連接電路圖 復(fù)位電路為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復(fù)位電路[9]是必不可少的部分 ，其第一功能就是低電平復(fù)位，低電平復(fù)位是在通電瞬間通過充電來實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)復(fù)位是指通過接通一按鍵開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，如果需要復(fù)位，只需通過手動(dòng)復(fù)位就可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)使用的復(fù)位電路如圖45所示：圖45 復(fù)位電路圖 鍵盤電路本設(shè)計(jì)采用的鍵盤掃面電路采用簡單的低電平掃描方式，即采用開關(guān)的一端與單片機(jī)I/O口相連，另一端接地的方式，用單片機(jī)檢測I/O口是否是低電平來判斷鍵盤是否被按下[10]。這樣的方式可以方便鍵盤掃描部分的的編程。鍵盤電路如圖46：圖46 鍵盤電路圖單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，一般情況下它們大都工作在5V甚至更低。驅(qū)動(dòng)電流在mA級(jí)以下。而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動(dòng)機(jī),，就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來銜接,這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的功率驅(qū)動(dòng)。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、簡單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。在這里,繼電器驅(qū)動(dòng)含有兩個(gè)意思：一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器本身對(duì)于單片機(jī)來說就是一個(gè)功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載,比如繼電器可以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，所以，繼電器驅(qū)動(dòng)就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口[11]。本設(shè)計(jì)采用的繼電器控制電路如圖47：圖47 繼電器控制電路圖圖中的三極管起開關(guān)的作用，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合。單片機(jī)輸出低電平時(shí)，繼電器斷開。二極管起保護(hù)作用，防止繼電器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢燒壞三極管或繼電器。 電源設(shè)計(jì)如圖所示電路為輸出電壓+5V、。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1～D4，濾波電容CC3，防止自激電容CC3和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1～D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。第5章 軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中 使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) （1），但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振； （2）仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)； （3）仿真芯片的31腳已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。 Keil C51單片機(jī)軟件基本操作步驟 （1）、安裝好了Keil軟件以后，我們打開它。 （2）、 我們先新建一個(gè)工程文件，點(diǎn)擊“ProjectNew Project…”菜單。 （3）、選擇工程文件要存放的路徑 ,輸入工程文件名xdch最后單擊保存。 （4）、在彈出的對(duì)話框中選擇CPU廠商及型號(hào)。 （5）、選擇好STC89C52芯片，接著點(diǎn)擊確定，彈出對(duì)話框。 （6）、新建一個(gè)C51文件, 單擊左上角的New File，（），再單擊“保存”。 （7）、存好后把此文件加入到工程中方法如下:用鼠標(biāo)在Source Group1上單擊右鍵, 然后再單擊Add Files to Group Source Group 1。 （8）、 選擇要加入的文件, , 單擊Add, 然后單擊Close。 （9）、在編輯框里輸入代碼。 （10）、生成 .hex燒寫文件,先單擊Options for Target。 （11）、我們單擊Output, 選中Create HEX F，再單擊“確定”。 以上是Keil軟件的基本應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：（1）鍵盤掃描[12]。（2）各項(xiàng)參數(shù)的采集。（3）各項(xiàng)參數(shù)在液晶上的顯示。（4）各項(xiàng)參數(shù)的繼電器控制。 主程序流程圖主程序的流程如圖51圖51 主程序流程圖當(dāng)單片機(jī)上電后，主程序開始運(yùn)行，程序以開始初始化各參數(shù)的設(shè)置和端口定義后，清各標(biāo)志位和LCD1602的顯示，然后進(jìn)行鍵盤掃描，再利用各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比結(jié)果顯示需要調(diào)節(jié)，啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器控制電路對(duì)溫室中需要調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并顯示在LCD1602上，如果比較結(jié)果顯示不需要調(diào)節(jié)，則不啟動(dòng)繼電器控制電路，直接顯示參數(shù)，然后對(duì)鍵盤進(jìn)行循環(huán)掃描。 參數(shù)測量子程序流程圖參數(shù)測量子程序流程如圖52圖52 參數(shù)測量子程序流程圖子程序開始先聲明變量和調(diào)用的函數(shù)后，調(diào)用顯示函數(shù)，啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化如果未完成，單片機(jī)進(jìn)行等待。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，然后循環(huán)調(diào)用顯示函數(shù)和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 鍵盤掃描子程序流程鍵盤掃描子程序流程如圖53圖53 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序一開始先掃描按鍵，判斷是否有按鍵被按下，確定有按鍵被按下時(shí)判斷被按下的是哪個(gè)按鍵，如果是按鍵S1，系統(tǒng)將進(jìn)入設(shè)置模式，這時(shí)按鍵S2和S3被啟用，進(jìn)入那個(gè)參數(shù)的設(shè)置取決于按鍵S1被按下的次數(shù)，S1被按下一次，進(jìn)行溫度值設(shè)置，S1被按下兩次，進(jìn)行濕度值設(shè)置，S1被按下三次，進(jìn)行光照度設(shè)置，當(dāng)按下第四次，返回正常顯示，按鍵S2和S3被禁用。按鍵S2和S3作用是調(diào)節(jié)參數(shù)值，每次按下S2，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就加一。每次按下S3，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就減一。第6章 結(jié) 論以上為畢業(yè)期間所設(shè)計(jì)的溫室大棚控制控制系統(tǒng)，它經(jīng)過多次修改和整理，可以滿足設(shè)計(jì)的基本要求。采用STC89C52單片機(jī)、HS1101數(shù)字溫濕度傳感器、LCD1602液晶顯示模塊等器件設(shè)計(jì)溫室大棚控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、光照的信息采集以及自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。 因?yàn)楸救怂接邢?，此設(shè)計(jì)存在一定的問題。譬如系統(tǒng)抗干擾能力差，且沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)自動(dòng)復(fù)位。由于使用的是單片機(jī)作為核心的控制元件，配合其它器件，使本溫度控制系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡單、成本低的特點(diǎn)，加上經(jīng)過優(yōu)化