【文章內(nèi)容簡介】 74LS74是雙D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的基本功能之一是構(gòu)成分頻電路，本設(shè)計(jì)正是利用此功能為ADC0809提供時(shí)鐘信號(hào)。 8255A芯片 芯片的組成8255A由數(shù)據(jù)端口、組控制電路、數(shù)據(jù)緩沖器、讀寫控制邏輯四部分電路組成。(1)數(shù)據(jù)端口：A、B和C。(2)控制電路:用來決定8255A的工作方式。(3)數(shù)據(jù)總線緩沖器：不僅可以傳送數(shù)據(jù)字，還可以傳送狀態(tài)字，更可以傳送控制字。(4)讀寫和控制邏輯：控制8255A的讀寫表36 控制表CSA1A0RDWR端口地址端口功能00001C0HA口讀A口00010C0HA口寫A口00101C1HB口讀B口00110C1HB口寫B(tài)口01001C2HC口讀C口01010C2HC口寫C口01110C3H控制口寫控制字1總線高阻 控制信號(hào)功能（1）RESET：復(fù)位線。（2）CS:片選線。（3）WR: 寫信號(hào)。（4）RD 讀信號(hào)。表36顯示了對(duì)該芯片控制的詳細(xì)的信息。 圖318 8255A的方式控制字 8255A的控制字和狀態(tài)字8255A的控制字有兩種，方式控制字和C口單一置復(fù)位控制字，本設(shè)計(jì)采用方式控制字，其格式如圖318所示。 鍵盤接口 獨(dú)立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每根I/O口線的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)，這是一種簡單的鍵盤結(jié)構(gòu)。 圖319 鍵盤的結(jié)構(gòu) 獨(dú)立式按鍵鍵盤結(jié)構(gòu)圖319為該部分的電路，本設(shè)計(jì)采用了獨(dú)立式按鍵，當(dāng)有鍵按下時(shí)，端口為0，無鍵按下時(shí)為1。 鍵盤的方案選擇本設(shè)計(jì)設(shè)置了5個(gè)按鍵，其功能分別為：K1為功能鍵，K2為溫濕度上調(diào)鍵，K3為溫濕度下調(diào)鍵,K4為靜音鍵。K1鍵的具體功能如下0 顯示第一個(gè)位置的溫濕度；1 顯示第二個(gè)位置的溫濕度；2 顯示第三個(gè)位置的溫濕度；3 對(duì)第一個(gè)位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；4 對(duì)第二個(gè)位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；5 對(duì)第三個(gè)位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；6 對(duì)第一個(gè)位置的濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)；7 對(duì)第二個(gè)位置的濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)；8 對(duì)第三個(gè)位置的濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 注意事項(xiàng)在按鍵電路的設(shè)計(jì)中關(guān)鍵部分是按鍵的去抖問題，一般用兩種方式用來去抖，一種是硬件去抖，一種是軟件去抖，本設(shè)計(jì)采用軟件去抖。其方法是執(zhí)行一個(gè)10ms左右的延時(shí)子程序。 顯示器接口 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器主要有LED數(shù)碼管顯示器和LCD模塊。兩者相比，LED數(shù)碼管價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡單，且LED顯示更加清晰，因此，本設(shè)計(jì)選擇LED 數(shù)碼管。 LED顯示原理 LED顯示器是由發(fā)光二極管組成，用來顯示特定字段的顯示器。LED導(dǎo)通時(shí)一般有2V的正向電壓，10mA電流，而電源為5V，故需串聯(lián)300歐的限流電阻R，待顯示的數(shù)字是非壓縮的BCD碼，必須先經(jīng)過譯碼，轉(zhuǎn)換成字型碼才能顯示，轉(zhuǎn)換的方式有軟件譯碼和硬件譯碼兩種，單片機(jī)中常用軟件譯碼，這種方法硬件電路少，靈活性好。LED的每條線段可以是一個(gè)或幾個(gè)發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)圖如圖320所示。LED 數(shù)碼管根據(jù)其內(nèi)部LED的連接方法不同，有共陰極和共陽極兩種接法，本設(shè)計(jì)選用共陽極如圖321所示。在共陰極接法中，當(dāng)某一段發(fā)光二極管輸入為高電平時(shí)，該發(fā)光二極管亮，反之則熄滅。而在共陽極接法中，剛好與共陰極接法相反。 圖320 外形圖 圖321 共陰極 LED 顯示器驅(qū)動(dòng)方式LED顯示器顯示接口按驅(qū)動(dòng)方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式，靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)就是數(shù)碼管每段字符連續(xù)通電，每段字符連續(xù)發(fā)光，動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)則是利用矩陣掃描方式間斷向所需顯示的字符筆段輪流施加電壓。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)只需考慮段選碼的問題，而動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)除此之外還要考慮位選碼的問題。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)最大的優(yōu)點(diǎn)是CPU響應(yīng)的速度快，除此之外靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的管理也非常簡單，LED顯示的亮度高，且工作穩(wěn)定；其缺點(diǎn)每個(gè)LED都需加段碼驅(qū)動(dòng)，因此相比動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)而言需占用更多的硬件電路。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式最大的優(yōu)點(diǎn)是所需硬件電路少，因此硬件成本相對(duì)較低；其缺點(diǎn)是在顯示的過程中需要不斷刷新，若采用軟件掃描的方式則需占用較多CPU的時(shí)間，若采用硬件掃描的方式，則會(huì)增加硬件成本，而且當(dāng)LED顯示數(shù)位較多時(shí)，顯示亮度會(huì)降低。 數(shù)據(jù)輸入接口方式 LED顯示器顯示接口按CPU向顯示器接口傳送數(shù)據(jù)的方式則可分為并行傳送和串行傳送兩種傳送方式。并行傳送接口中傳送顯示數(shù)據(jù)時(shí)以并行方式進(jìn)行，它的傳送速度快，但占用I/O口接口多。串行傳送在傳送顯示數(shù)據(jù)時(shí)以串行方式進(jìn)行，優(yōu)點(diǎn)是占用I/O口接口少，接線簡單，缺點(diǎn)是傳送速度慢。圖322 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示接口電路 LED方案的選擇整個(gè)設(shè)計(jì)單元有位置（1）位、溫度（2位）、濕度（2）位顯示輸出，共需要5個(gè)數(shù)碼管。為了節(jié)省單片機(jī)的端口數(shù)，同時(shí)考慮到CPU響應(yīng)速度的問題，本設(shè)計(jì)選用74LS164驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管采用串行傳送的方式，靜態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)采用的是共陽極接法，5個(gè)數(shù)碼管的公共端接+5V電源，可以用 74LS164 驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。要顯示某字段，首先要把這個(gè)字符轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的字形碼，然后再通過串行口發(fā)送到164,則相應(yīng)的移位寄存器輸出低電平，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示。圖322為該部分電路。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路當(dāng)溫濕度超限時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采取相應(yīng)的措施，調(diào)整溫濕度，使其在預(yù)定范圍內(nèi)。溫度低時(shí)，加熱絲開始加熱，使溫度升高；溫度高時(shí)，打開天窗，使溫度降低；濕度低時(shí)，實(shí)施噴灌，增加土壤濕度。 ULN2003芯片ULN2003芯片的輸出電流為200mA，可以用來直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、固態(tài)繼電器和低壓燈泡。 繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器主要有兩種分別為交流型、直流型，交流型以雙向晶體管做開關(guān)元件，直流型以功率晶體管做開關(guān)元件。固態(tài)繼電器SSR是一種無觸點(diǎn)的通斷電子開關(guān)，它是利用開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性來工作的，工作時(shí)無觸點(diǎn)、無火花地接通和斷開電路。單向SSR為四端有源器件，兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩個(gè)為輸出受控端，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)主回路導(dǎo)通，無信號(hào)輸入時(shí)主回路斷開。它既有隔離的作用，又有放大驅(qū)動(dòng)的作用，可以用來驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。固態(tài)繼電器的主要性能如下：（1）驅(qū)動(dòng)電流： 10mA；（2）工作時(shí)無觸點(diǎn)；（3）交流型電網(wǎng)電壓為110～380V，直流型負(fù)載電壓為3～50V（4）本設(shè)計(jì)采用交流型繼電器來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),本設(shè)計(jì)選用HS316Z型，其參數(shù)如下：（1）工作電壓：DC4～8（2）輸入電流：＞10mA（3）輸出電流：16A（4）負(fù)載電壓：AC 160～430V 上位機(jī) 串行口UART的結(jié)構(gòu)與控制AT89S52中的串行通信口可用作通用異步收發(fā)器接口、同步移位寄存器接口和多機(jī)串行通信接口。 串行口的控制AT89S52使用時(shí)，首先要初始化。 串行口的工作方式表37 串行口工作方式SM0SM1工作方式功能描述00方式08bit同步移位寄存器01方式110bitUART10方式211bitUART11方式311bitUARTSM0、SM1決定工作方式，如表37所示，可以看出共有4種方式。因?yàn)橥ǔＧ闆r下選擇3方式，但方式1更普遍，本設(shè)計(jì)采用方式1。表38 DB9型連接器的信號(hào)和引腳分配表DB9引腳信號(hào)功能說明1DCD數(shù)據(jù)載波檢測2RXD接收數(shù)據(jù)3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備5GND信號(hào)地6DSR數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好7RTS請(qǐng)求發(fā)送8CTS清除發(fā)送9RI振鈴提示 RS232C總線RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓范圍為3～15V時(shí)，控制線上的信號(hào)無效，數(shù)據(jù)線輸出“1”；電壓范圍為+3～+15 V時(shí)，控制線上的信號(hào)有效，數(shù)據(jù)線輸出“0”。RS232C與TTL之間電平的轉(zhuǎn)換要通過專用集成電路芯片MAX232來完成，因?yàn)門TL是以高低電平表示邏輯狀態(tài)的。 RS232C未定義連接器的物理特性，因此各種類型的連接器都可用，但DB9型連接器最為廣泛，因?yàn)楹芏嘣O(shè)備只用了很少的引腳，為了節(jié)省資源和空間而選擇DB9型連接器。DB9型連接器不支持20mA電流環(huán)接口，且只提供異步通信9個(gè)信號(hào)。DB9型連接器的信號(hào)和引腳分配如表38所示 MAX232引腳圖及引腳說明MAX232的引腳圖如圖323。MAX232內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（1） 電荷泵電路（2） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道（3） 供電。 圖323 MAX232引腳圖（1）電荷泵電路由6腳和四只電容構(gòu)成。該部分可以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)所需的電平。因?yàn)橛?jì)算機(jī)電平與單片機(jī)電平不匹配，其中計(jì)算機(jī)的為負(fù)邏輯電平，高電平為12V,低電平為+12V。（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道由11114腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1 IN）、12腳(R1 OUT)、11腳（T1 IN）、14腳（T1 OUT）為第一通道。8腳（R2 IN）、9腳（R2 OUT）、10腳（T2 IN）、7腳（T2 OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1 IN、T2 IN輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1 OUT、T2 OUT送到電腦DB插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1 IN、R2 IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1 OUT、R2 OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND接地，16腳VCC接+5V電源。 單片機(jī)擴(kuò)展RS232C總線接口該部分電路如圖324所示，圖中4個(gè)1μF電容的作用是與MAX232內(nèi)部的電壓變換電路一起產(chǎn)生177。10V左右的工作電源，單片機(jī)AT89S52的RXD、TXD直接與MAX232收發(fā)器1的R1OUT、T1IN相連，R1IN、T1OUT即為RS232C總線的數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)。收發(fā)器2可用于控制信號(hào)或其它單片機(jī)UART的信號(hào)轉(zhuǎn)換。圖324 MAX232與上位機(jī)的連接電路 報(bào)警電路當(dāng)測量的溫濕度不在所設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)單片機(jī)控制繼電器觸電動(dòng)作，以此來打開相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 圖325 報(bào)警電路蜂鳴器主要有兩種，分別為壓電式、電磁式，～15V的直流電。壓電式蜂鳴器的組成部分：（1）為多懈振蕩器（2）壓電蜂鳴片（3）阻抗匹配（4）共鳴箱（5）外殼。有的還在外殼上裝有發(fā)光二極管，工作