【導讀】加強對節(jié)能型和環(huán)保型木材干燥技術的開發(fā)利用.....錯誤!

　　

【正文】 電加至 RST 引腳一個短的高電平信號，次信號隨著 VCC 對電容 C 的充電過程而逐漸回落，即 RST 引腳上的高電平持續(xù)時間取決于電容 C 的充電時間。因黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 17 此為保證系統(tǒng)能可靠地復位， EST 引腳上的 高電平必須維持足夠長的時間。按鍵手動復位有電平和脈沖兩種形式。 圖 復位電路 溫濕度采樣電路 溫濕度傳感器介紹 SHT11是瑞士 Sensirion公司生產(chǎn)的具有 I2C總線接口的單片全校準數(shù)字式相對濕度和溫度傳感器。該傳感器采用獨特的 CMOSens TM 技術，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。文中對傳感器的性能特點、接口時序與命令進行了詳細的闡述，給出了 SHT11 與單片機的接口電路及相應程序。 SHT11 傳感器的元件圖如圖所示 ： 圖 proteus 中 sht11 元件 SHT11 溫濕度傳感器的主要特性如下： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 18 (1) 將溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、 A/D 轉換、 I2C 總線接口全部集成于一芯片（ CMOSens TM 技術）； (2) 可給出全校準相對濕度及溫度值輸出； (3) 帶有工業(yè)標準的 I2C 總線數(shù)字輸出接口； (4) 具有露點值計算輸出功能； (5) 具有卓越的長期穩(wěn)定性； (6) 濕度值輸出分辨率為 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位，并可編程為 12 位和 8 位； (7) 小體積（ ），可表面貼裝； (8) 具有 可靠的 CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗功能； （ 9） 片內(nèi)裝載的校準系數(shù)可保證 100%互換性 ； （ 10） 電源 電壓 范圍為 ~5Ｖ ； （ 11） 電流 消耗 ,測量時為 550μＡ，平均為 28μＡ，休眠時為 3μＡ。 表 SHT11 性能參數(shù) 參數(shù)（濕度） 條件 Min. Typ. Max. 單位 分辨率 %RH 8 12 12 bit 重復率 + %RH 精度 不確定性 線性化 互換性 可完全互換 非線性度 原始數(shù)據(jù) +3 %RH 線性化 1 %RH 量程范圍 0 100 %RH 響應時間 1/e（ 63%） 緩慢流動空氣 4 S 遲滯 +1 %RH 長期穩(wěn)定性 典型值 %RH/yr 參數(shù)（溫度） 條件 Min. Typ. Max. 單位 分辨率 ℃ ℉ 12 14 14 Bit 重復性 + ℃ + ℉ 精度 量程范圍 40 ℃ 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 19 40 ℉ 響應時間 1/e（ 63%） 5 30 S SHT11 工作原理 溫濕度傳感器 SHT11 將溫度感測、濕度感測、信號變換、 A/D 轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉換成電信號，該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大，然后進入一個 14 位的 A/D 轉換器，最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。 SHT11 在出廠前，都會在恒濕或恒溫環(huán)境巾進行校準，校準系數(shù)存儲在校準寄存器中，在測量過程中，校準系數(shù)會 自動校準來自傳感器的信號。此外， SHT11 內(nèi)部還集成了一個加熱元件，加熱元件接通后可以將 SHT11 的溫度升高 5℃ 左右，同時功耗也會有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗證兩個傳感器元件的性能。在高濕 (95%RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預防傳感器結露，同時縮短響應時間，提高精度。加熱后 SHT11 溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會略有差異。然而在改變溫度的同時濕度也會略微變化，因為濕度測量測的是相對濕度，相對濕度跟溫度相關，溫度變則相對濕度變，其自身帶有溫度補償功能。 微處理器是 通過二線串行數(shù)字接口與 SHT11 進行通信的。通信協(xié)議與通用的 I2C 總線協(xié)議是不兼容的。因此需要用通用微處理器 I/O 口模擬該通信時序。微處理器對 SHT11 的控制是通過 5 個 5 位命令代碼來實現(xiàn)的。命令代碼的含義為 ： 表 命令代碼 命令 編碼 說明 測量溫度 00011 溫度測量 測量濕度 00101 濕度測量 讀寄存器 00111 “讀 ”狀態(tài)寄存器 寫寄存器 00110 “寫 ”狀態(tài)寄存器 軟啟動 11110 重啟芯片，清除狀態(tài)記錄器的錯誤 記錄 11 毫秒后進入下一個命令 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 20 LCD 液晶顯示電路 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 ， 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊 。 它有若干個 5X7 或者 5X11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 ， 每行之間也有也有間隔 ， 起到了字符間距和行間距的作用 。 正因為如此 ， 所以他不能顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）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用于市面上大部分的字符型液晶 。 1602LCD 主要技術參數(shù)： 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm Proteus 軟件中 LCD 屏選用的元器件如 下圖 所示 圖 LCD1602 屏 引腳說明 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 3 腳： VEE 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度 最高， 對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 21 寄存器。 第 5 腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 聲光 報警 電路 與 按鍵電路 聲光 報警 電路 本系統(tǒng)采用紅 黃 LED 燈作為光報警提示，當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場始終 黃 燈顯示；當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場轉化為紅燈報警提示；本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為聲報警提示，當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場沒有蜂鳴器報警提示；當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場蜂鳴器報警提示 。 圖 聲光報警系統(tǒng) 蜂鳴器驅動電路 在監(jiān)測系統(tǒng)中，對于重要的參數(shù)一般都設有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記 過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換之后，與該參數(shù)上下限設定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 22 單片機是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低 .驅動電流在 mA 級以下 ，但 有時需要單片機控制各種各樣的高壓、大電流負載如電動機、電磁鐵、繼電器、燈泡等。顯然不能用單片機 I/O 口線來直接驅動，而必須通過各種驅動電路和開關電路來驅動。 本設計采用 蜂鳴器 報警電路。 由于 單片機是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在 5V甚至更低 .驅動電流在 mA 級以下 。蜂 鳴器 顯然不能用單片機 I/O口線來直接驅動，而必須通過驅動電路和開關電路來驅動。 蜂鳴器 報警接口電路的設計只需 選擇 市售的壓電式蜂鳴器，然后通過單片機的 1 根口線經(jīng)驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅動電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。在圖中， 接晶體管基極輸入端。當 輸出 低 電平 “0”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當 輸出 高 電平 “1”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖 是運用三極管驅動的 蜂鳴器 報警電路 。 圖 蜂鳴器報警電路 按鍵電路 按鍵部分共有 四 個按鍵分別是 切換 按鍵，按一下從上限設置切換到下限設置或者是下限設置切換到上限設置此時可更改上下限值；加一按鍵，減一按鍵，根據(jù)需要更改上下限值； 確定 按鍵，只有此按鍵按下時才能更改上下限，更改上下限時不測量，測量時不能更改上下限；溫濕度切換按鍵，切換溫度上下限還是濕度上下限。具體電路 見下圖 所示 ： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 23 圖 按鍵電路 溫濕度控制執(zhí)行電路 執(zhí)行機構的組成 干燥室溫濕度控制系統(tǒng)是以 89C51 單片機作為中央控制裝置，風 扇，加熱設備，加濕設備，排潮設備等 作為執(zhí)行機構 。 89C51 作為中央控制裝置，負責中心運算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個模塊的工作。 風扇：負責系統(tǒng)的降溫工作 。 加熱設備：負責系統(tǒng)的加熱工作。 噴霧設備：負責系統(tǒng)的加濕工作。 排潮設備：負責系統(tǒng)的 風干 工作。 功率驅動電路 介紹 單片機是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低 .驅動電流在 mA 級以下 ，但 有時需要單片機控制各種各樣的高壓、大電流負載如電動機、電磁鐵、繼電器、燈泡等。顯然不能用單片機 I/O 口線來直接驅動，而必須通過各種驅動電路和開關電 路來驅動。 AT89C51 有四個并行口，每個口由一個鎖存器、一個輸出驅動輸入緩沖器組成，如不用外部存貯器， P0、 P P P3 都可作輸出口，但其驅動能力不同，P0 口的驅動能力較大，每位可驅動 8 個 LSTTL 輸入，即當其輸出高電平時可提供 400μA電流；當其輸出低電平時（ )，可提供 的灌電流 ,如果允許低電平提高，灌電流可相應加大。 P P P3 口每一位只能驅動 4 個 LSTTL，即可提供的電流只有 P0 口的一半，所以，任何一個口要想獲得較大的驅動能力，只能用低電平輸出。 AT89C51 通常 要用 P0、 P2 口作為訪問外部存貯器用，所以只能用 P P3 口作輸出口， P P3 口驅動能力有限，在低電平輸出時，一般也只能提供不到 2MA 的灌電流，所以 ,就要有一個環(huán)節(jié)來銜接 ,這個環(huán)節(jié)就是所謂的 功率驅動 .繼電器驅動就是一個典型的、簡單的功率驅動環(huán)節(jié) .在這里 ,繼電黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 24 器驅動含有兩個意思 :一是對繼電器進行驅動 ,因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件 。還有就是繼電器去驅動其他負載 ,比如繼電器可以驅動中間繼電器 ,可以直接驅動接觸器 ,所以 ,繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載 接口。 加熱 /加濕 /風干 /降溫開關電路 的 設計 下圖 是一個直流電磁繼電器采用晶體管驅動的電路圖。當 p13 為低電平時，繼電器 K4 吸合； p13 為高電平時，繼電器 K4 釋放。采用這種邏輯控制可以使繼電器在上電復位或單片機受控復位時不吸合。繼電器由普通晶體管 9013 驅動，可以提供 300mA 的驅動電流，適用于繼電器線圈工作電流小于 300mA 的使用場合。光電耦合器使用 TIL117，其電流傳輸比不低于 50%。晶體管 9013 的電流放大倍數(shù)大于 300mA 時，光電耦合器需要輸出大于 的電流。其中，晶體管 9013 基極對地 的電阻分流約 。輸入光電耦合器的電流必須大于 ，才能保證向繼電器提供 300mA 的電流。圖中光電耦合器的輸入電流由 7047 提供，約 20mA。二極管 D 的作用是保護晶體管 9013，防止 9013 關斷時繼電器線圈產(chǎn)生的感應電勢所造成的破壞 。 圖 加熱 /加濕 /風干 /降溫開關電路圖 驅動原理： 當 AT89C51 單片機的 P 引腳輸出低電平時，三極管 T 飽和導通， +5V 電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點亮，繼電器的常開觸點閉合，相當于開關 閉合。 當 AT89C51 單片 機的 P 輸出高電平時，三極管 T 截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點釋放，相當于開關斷開。 三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?，繼電器線圈兩端會產(chǎn)黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 25 生一個較高的電壓的感應電動勢，線圈產(chǎn)生的感應電動勢則可以通過二極管 釋放，從而保護了三極管免被擊穿，也消除了感