【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是逐次比較型 ADC。逐次比較型 ADC由一個(gè)比較器和 D/A 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過(guò)逐次比較邏輯，從最高位 (MSB)開(kāi)始，順序地對(duì)每一輸入電壓與內(nèi)置 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng)值。逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。 從上圖可以看出，通過(guò)模擬多路開(kāi)關(guān)，將通過(guò) ADC0~7 的模擬量輸入送給比較器。用數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 (DAC)轉(zhuǎn)換的模擬量與本次輸入的模擬量通過(guò)比較器進(jìn)行比較，將比較結(jié)果保存到逐次比較器，并通過(guò)逐次比較寄存器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果保存 到 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 ADC_RES 和ADC_RESL，同時(shí)，置位 ADC 控制寄存器 ADC_CONTR 中的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位ADC_FLAG,以供程序查詢或發(fā)出中斷申請(qǐng)。模擬通道的選擇控制由 ADC 控制寄存 器 ADC_CONTR 中的 CHS2 ~ CHS0 確定。 ADC 的轉(zhuǎn)換速度由 ADC 控制寄存器中的SPEED1 和 SPEED0 確定。在使用 ADC之前，應(yīng)先給 ADC上電，也就是置位 ADC控制寄存器中的 ADC_POWER 位。 當(dāng) ADRJ=0 時(shí)，如果取 10位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算 : 10bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0], ADC_RESL[1:0]) = 1024 x 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 (Vin/Vcc) 當(dāng) ADRJ=0 時(shí)，如果取 8位結(jié)果，按下面公式計(jì)算 : 8bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0])= 256 x (Vin/Vcc) 當(dāng) ADRJ=1 時(shí)，如果取 10位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算 : 10bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0], ADC_RESL[7:0]) = 1024 x (Vin/Vcc) 式中， Vin 為模擬輸入通道輸入電壓， Vcc 為單片機(jī) 實(shí)際工作電壓，用單片機(jī)工作電壓作為模擬參考電壓。 本次設(shè)計(jì)將 口作為模擬量的輸入口，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 、 與 MAX232 芯片相連進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，便于和上位機(jī)進(jìn)行通訊。 作為超溫度上限控制輸出口。 作為超溫度下限控制輸出口。 作為超濕度上限控制輸出口。 作為超濕度下限控制輸出口。 溫度 信號(hào)采樣電路模塊 采樣電路是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)只有獲取要控制的變量參數(shù)，才能對(duì)變量運(yùn)算得出控制作用，因此，傳感器的選型和電路的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。 溫度采樣電路 模塊 現(xiàn)階段溫度傳感器種類繁多，測(cè)量精度、信號(hào)接口及價(jià)格不一而足，因此需要選擇合適的傳感器，根據(jù)本系統(tǒng)要求，選擇溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行測(cè)溫。 DS18B20 是數(shù)字量的溫度傳感器， 適應(yīng)電壓范圍寬，支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，不需加任何外圍元件，測(cè)溫范圍為 55℃至 +125℃之間，在 10℃ ~+85℃之間精度為℃。 可編程分辨率為 9~12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃。測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送校驗(yàn)碼，具有極高的 抗干擾糾錯(cuò)能力。此外，還具有負(fù)壓特性，即使電源接反也不會(huì)燒掉芯片。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 DS18B20 中有多條指令，包括讀 ROM、匹配 ROM、搜索 ROM、跳過(guò) ROM、告警搜索命令等，在系統(tǒng)使用單個(gè) DS18B20 時(shí)，只用跳過(guò) ROM 指令即可進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。 高速 暫存器 RAM 是由九個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器構(gòu)成，第 0~1 個(gè)字節(jié)顯示是溫度的顯示位，第 2 個(gè)和第 3 個(gè)字節(jié)是復(fù)制的 TL 和 TL， 4 是配置寄存器， 5 6 7 三個(gè)字節(jié)均是保留的下表列出了溫度數(shù)據(jù)在告訴暫存器上帝 0和第 1個(gè)字節(jié)中的存儲(chǔ)格式。 DS18B20 在出廠默認(rèn)設(shè)置為 12位，最高 位為符號(hào)位，溫度值公 11位。前 5位為讀取溫度值為負(fù)值，測(cè)得的數(shù)據(jù)需要取反加 1 再乘以 才得到實(shí)際溫度值。 前 5 位為 0時(shí)，溫度為正值，只要將測(cè)得的數(shù)值乘以 即可。下表為溫度數(shù)據(jù)在告訴暫存器 RAM 中第 0和第 1 的格式。 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 23 22 21 20 21 22 23 24 位 15 位 14 位 13 位 12 位 11 位 10 位 9 位 8 S S S S S 26 25 24 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 初始化時(shí)序： 將數(shù)據(jù)線置高電平 延時(shí) 數(shù)據(jù)線拉倒低電平 0 延 時(shí) 750us 數(shù)據(jù)線拉倒高電平 1 延時(shí)等待，如果初始化成功則在 15~60us 內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20 返回的低電平 ，但是不能無(wú)限期的等待，不然程序會(huì)進(jìn)入死循環(huán)，所以進(jìn)行超時(shí)判斷。 若 CPU 讀到數(shù)據(jù)線上的低電平 0 后，還要進(jìn)行延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出高電平算起，至少需要 480us DS18B20 寫數(shù)據(jù)： 數(shù)據(jù)線先置低電平 0 延時(shí)確定的時(shí)間為 15us 按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)。 延時(shí)時(shí)間為 45us 將數(shù)據(jù)線拉到 1 重復(fù)上述步驟， 直到 發(fā)送完整個(gè)字節(jié)。 最好將數(shù)據(jù)線拉高到 1。 DS18B20 讀數(shù)據(jù)： 將數(shù)據(jù)線拉高到 延時(shí) 2us、將數(shù)據(jù)線拉到 0，延時(shí) 6us，將數(shù)據(jù)線拉高到 1，延時(shí) 4us 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 延時(shí) 30us 重復(fù)上述步驟，直到 讀取完一整個(gè)字節(jié)。 濕度采 樣電路模塊 濕度傳感器的選擇 濕度傳感器是指能感受氣體中水蒸氣含量，并轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)的傳感器。濕敏元件主要有電阻式和電容式兩大類。濕敏電阻的特點(diǎn)就是在基片上覆蓋一層用感濕材料制作成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜時(shí)，元件的電阻率和電阻值都會(huì)發(fā)生變化，利用這一特性可實(shí)現(xiàn) 測(cè)量濕度。 濕敏電容主要是由高分子薄膜電容制作而成，常用材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。 比之現(xiàn)代濕度傳感器，早起通常使用干濕球濕度表，電子式濕敏傳感器的準(zhǔn)確度可達(dá) 23%RH，這比干濕球測(cè)濕精度高。但濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這方面沒(méi)有干濕球測(cè)濕方法好。 綜合濕度傳感器類型及實(shí)際情況，選擇電阻式 濕度傳感器 HR202，模塊在環(huán)境濕度達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)， DO 口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境濕度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，模塊 D0 輸出低電平，以此也可驅(qū)動(dòng)繼電器模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直接控制，模塊 A0 輸出濕度值的模擬量，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，從而在 CPU 內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 串口模塊 此次設(shè)計(jì)需要將測(cè)得的濕度和溫度值上傳給上位機(jī)，上位機(jī)也需要在適當(dāng)時(shí)候?qū)ο挛粰C(jī)進(jìn)行控制，這就需要上下位機(jī)之間進(jìn)行通訊，本次通訊選用 USB232轉(zhuǎn)接線進(jìn)行通訊，而單片機(jī)輸出是 TTL 電平， RS232 通訊用 232電平，故需電平轉(zhuǎn)換，通常用電平轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232 芯片。 MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專為 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電。 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中 13腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10腳（ T2IN）、 7腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 第三部分是供電。 15腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 MAX232 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只需要單一 +5V 電源供電，片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V電壓 V+、 V，功耗低，典型供電電流 5mA ，內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器，高集成度，片外最低只需 4個(gè)電容即可工作。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32個(gè)字符（ 16 列 2行）。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。目前市面上字符液晶絕大多 數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 1602 采用 +5V 電壓，對(duì)比度可調(diào) ， 內(nèi)含復(fù)位電路 ， 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能 。 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM， 內(nèi)建有 192 個(gè) 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM。 8個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM 管腳功能： 引腳 符號(hào) 功能說(shuō)明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器 對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選擇指令寄存器 5 R/W R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能 7 DB0 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 11 DB4 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位）（也是 busy flag） 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光 電源負(fù)極 控制模塊 在實(shí)際應(yīng)用中，糧倉(cāng)內(nèi)部溫度及濕度超出正常值易造成糧食發(fā)生霉變等問(wèn)題，造成重大損失，所以在溫濕度超限時(shí) 需要發(fā)出超限報(bào)警指示， 必須采取相應(yīng)措施使得溫濕度保持在正常范圍內(nèi)，通常采取通風(fēng) 及除濕措施。此次設(shè)計(jì)的控制模塊 是通過(guò) 9012 放大 I/0 口輸出電流控制繼電器吸合開(kāi)關(guān)，控制 LED 報(bào)警燈亮滅。 發(fā)光二極管 是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P 區(qū)注入到 N區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P區(qū)的電子，在 PN 結(jié)附