【導(dǎo)讀】技術(shù)及醫(yī)療衛(wèi)生等事業(yè)的發(fā)展。特別是近10多年來，微處理機與微型計算機的發(fā)。人類社會生活的各個領(lǐng)域，有利推動了人類社會的進步。為適應(yīng)社會發(fā)展需要，微型計算機不斷地更新?lián)Q代，新產(chǎn)品層出不窮。計算機的大家族中，近年來單片微型計算機異軍突起，發(fā)展極為迅速。小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。其中，由單片機組成?？刂葡到y(tǒng)，已成為單片機應(yīng)用的發(fā)展趨勢。證糧庫儲糧的安全。糧庫溫濕度控制系統(tǒng)是以MCS-51系列單片機為核心構(gòu)成控制。本課題完成了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計，提出了一種可以應(yīng)用于中小型糧庫的溫。豐富的I/O功能大大。理較簡單，片內(nèi)RAM和ROM容量較小，且尋址范圍不大于4KB。單片機推出階段。近年來，各個計算機生產(chǎn)廠家已進入更高性能的32位單片機研制和。運行速度均高于同一檔次的微機。安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。方法以及相應(yīng)的智能控制一直是糧食保存的一個重要問題。

　　

【正文】 因此溫度測量通道無需線性處理。 溫度檢測電路如圖 51 所示，測溫傳感器采用集成溫度傳感器 AD590，其電源電壓為 4～ 30V，測溫范圍 55～ 150℃ 。 整個測溫范圍內(nèi)精度可達 177。0 .5℃ ，且線性度好，直接輸出為電流（ 1μA/K） ，經(jīng)運放 LM358 進行 I/V 轉(zhuǎn)化后，可得到電壓 輸出，輸出的電壓 Uout 為 100mV/℃ ，最后由 A/D 轉(zhuǎn)換電路的通道 0 送給 8051 微處理器。圖中 R R R2 用于相互配合調(diào)節(jié)溫度測量的滿刻度值。由于采用了線性度良好的 AD590 進行溫度測量，故測出的溫度值不需要進行線性校正，軟件編程簡單。如圖 51。 圖 51 溫度檢測電路圖 濕度檢測電路 濕度檢測電路由濕敏傳感器、多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等組成，采用 C/V 變換完成濕度檢測，電路如圖 52 所示。濕敏傳感器采用電容式濕敏元件 HS1101，這種元件有響應(yīng)快，線性度和可靠性高 ，長時間工作穩(wěn)定性好，長時間飽和下快速脫36 濕等特點。因而采用一般處理可達到精度為 177。5%RH 的要求。 IC1a 與 R1， R2， C1組成多諧振蕩器，其振蕩頻率 f=（ R1+2R2） C1，在本設(shè)計的參數(shù)下振蕩頻率約為 50 Hz，其輸出脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由 IC1b、 R3 以及 HS1101組成，輸出脈寬取決于充電時間常數(shù) R3（ C2+Cx）的值，即 t=（ C2+Cx）。此輸出脈沖經(jīng)過 R C3 濾波后，經(jīng) IC2（ OP07）放大后輸入到 ADC0809 的模擬電壓輸入通道 1 端。圖 52 中， Rp1 用來 調(diào)零， Rp2 用來調(diào)滿刻。 圖 52 濕度檢測電路 糧庫加溫加濕電路的設(shè)計 固態(tài)繼電器控溫電路的設(shè)計 固態(tài)繼電器 SSR 是一種四端有源器件，其中兩端為輸入控制端，另外兩端為輸出端。 SSR 分為單向直流固態(tài)繼電器（ DCSSR）和雙向交流固態(tài)繼電器（ ACSSR）。ACSSR 又有過零觸發(fā)器（ Z 型）和調(diào)相型（ P 型）之分。通常采用光電耦合器來實現(xiàn)輸入和輸出之間的電氣隔離。其中，過零型具有零電壓開啟，零電流關(guān)斷特性 ；隨機開啟型具有快速開啟特性。 SSR 組成如圖 53 所示。 對于隨機開啟型交流固態(tài)繼電器 ，在輸入端施加合適的控制信號 Vi 時，輸出端立即導(dǎo)通，只有在 Vi 撤銷后，當(dāng)負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時輸出才關(guān)斷。而過零型 SSR 的輸入端施加控制電壓后，要等交流電壓過零時才能導(dǎo)通，所以可能造成延遲。隨機開啟型 SSR 組成如下： 37 圖 53 SSR組成框圖 （ 1） 驅(qū)動電路 采用開關(guān)控制電路圖如圖 54 所示 圖 54 開關(guān)控制電路圖 （ 2） 輸出負(fù)載 小容量負(fù)載，如圖 55 所示。 圖 55 小容量負(fù)載結(jié)構(gòu)圖 用于低容量負(fù)載時要注意固定繼電器的兩個特點 ： （ 1） 最小負(fù)載電流。 （ 2） 關(guān)斷 狀態(tài)下的電流。 一般來說，固態(tài)繼電器的開啟電流至少是關(guān)斷狀態(tài)電流的 10 倍，如果負(fù)載電38 流低于這個值，負(fù)載需要并聯(lián)一個電阻，以提高繼電器的開啟電流，見圖 55 所示。 （ 3） 尖峰電壓保護 電壓尖峰加在 SSR 上時會使 SSR 在沒有選通的情況下開啟，因此尖峰電壓超過了 SSR 的阻斷電壓或 SSR 在關(guān)閉狀態(tài)下的 dv/dt 特性，因此，應(yīng)在 SSR 上并聯(lián)一個壓敏電阻以消除尖峰電壓。其電路圖如圖 56 所示。 圖 56 帶有尖峰電壓保護的小容量負(fù)載 當(dāng)電磁閥或繼電器的電流小于所用的 SSR 額定負(fù)載電流的最小值時，必須在負(fù)載 上并聯(lián)一個電阻。 74LS273 八 D 觸發(fā)器 74LS273 是帶有清除端的 8D 觸發(fā)器，只有在清除端保持高電平時，才具有鎖存功能，鎖存控制端為 11 腳 CLK，采用上升沿鎖存，其結(jié)構(gòu)圖如圖 57 所示。 圖 57 74LS273引腳結(jié)構(gòu)圖 8051 的控制信號到 74LS138 譯碼后與寫控制信號或非后使 74LS273 導(dǎo)通，74LS273 的輸出控制固態(tài)繼電器工作，從而實現(xiàn)了對 電阻絲和排風(fēng)扇 功率的控制。 加溫加濕電路 工作原理如下：當(dāng)設(shè)備內(nèi)部的溫度低于設(shè)定值的下限或設(shè)備內(nèi)部的濕度大于設(shè)定值的上限時，單片機將輸出低電平，起動加熱電路使電加熱元件開始工作，加熱39 或干燥糧庫內(nèi)部；當(dāng)設(shè)備內(nèi)部溫度大于低溫加熱設(shè)定上限時且濕度值小于過濕加熱設(shè)定的下限時，單片機輸出高電平停止加熱；當(dāng)糧庫內(nèi)部溫度值超過糧庫設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)上限時，單片機輸出低電平，使排風(fēng)扇控制電路工作，開始排風(fēng)散熱；當(dāng)糧庫內(nèi)部溫度值小于排風(fēng)降溫設(shè)定下限時，單片機輸出高電平，使排風(fēng)扇控制電路停止工作。 該溫濕度控制結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)試安裝方便，應(yīng)用到某糧庫之中。經(jīng)長期使用，性能穩(wěn)定可靠。該溫濕控制不僅可應(yīng)用于糧庫內(nèi)的溫濕度檢測與控制，也可應(yīng)用于圖書館、 檔案館、軍需物資庫等對溫濕度有要求的場合。 圖 58 加溫加濕電路圖 看門狗電路的設(shè)計 X25045 是帶有串行 E2PROM 的 CPU 專用監(jiān)控器。 X25045 芯片的功能包括以下 4 點 ： （ 1）上電復(fù)位控制：在對 X25045 通電時， RESET 引腳輸出高電平復(fù)位信號，并至少保持 20ms，使 CPU 有效復(fù)位。由于 RESET 采用漏極開路輸出，因此該輸出端必須接一個上拉電阻。 （ 2）電源電壓監(jiān)控：當(dāng)檢測到電源電壓低于內(nèi)部門檻電壓 VTRIP 時， RESET輸出復(fù)位信號，直到電源電壓高于 VTRIP 并至少保持 20ms，復(fù)位信號 才被撤消。VTRIP 的出廠值根據(jù)芯片型號不同共有 5 個級別。 （ 3）串行 E2PROM 芯片內(nèi)含 512 字節(jié)的存儲單元， 10 萬次可靠操作，數(shù)據(jù)保持時間 100 年。 40 表 51 X25045 狀態(tài)寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP 表 52 看門狗定時值設(shè)置 WD1 WD0 定時值的設(shè)置 0 0 0 1 600ms 1 0 200ms 1 1 禁止看門狗工作 （ 4）看門狗定時器： X25045 內(nèi)置的看門狗定時器共有 4 種工作狀態(tài)。由表 51所示 狀態(tài)寄存器中的 WD1， WD0 位控制，表 52 列出了 WD1， WD0 組合的含義。用狀態(tài)寄存器寫指令可對 WD1， WD0 進行設(shè)置。圖 59 是 X25045 與 8051 的一種接口方式，通過四根口線 CS， SCK， SI 和 SO 完成對 X25045 的操作。 X25045 內(nèi)部操作的時序符合 SPI 總線接口協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。對看門狗的復(fù)位由 CS 輸入電平的下降沿完成， SCK 是外部輸入的同步時鐘信號。在對芯片發(fā)出指令或輸入數(shù)據(jù)時，時鐘前沿將 SI 引腳信號輸入 ； 在讀取數(shù)據(jù)時，時鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到 SO 引腳上。數(shù)據(jù)不管輸入 /輸出都是高位在先。 圖 59 外接 X25045看門狗電路 41 報警電路的設(shè)計 本設(shè)計是由單片機通過接口電路來控制報警電路的，圖 510 為發(fā)光二極管報警電路圖。 8D 觸發(fā)器 74LS377 的使能端（ G ）接 8051 的 ，使當(dāng) 輸出 “ 0” 時，74LS377 處于可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。 74LS377 的觸發(fā)時鐘 CP 和 8051 的 WR 相接，74LS377 的輸入線接 8051 的 P0 口。這樣， 74LS377 可看作 8051 的一個地址為 7FFFH的 只能寫入的外部存儲單元。 74LS377 的輸出線通過限流電阻接到各個發(fā)光二極管的負(fù)端，發(fā)光二極管的正端接 +5V 電源。限流電阻阻值的選擇要同時考慮發(fā)光二極管的驅(qū)動電流和 74LS377 的負(fù)載能力，一般可選 330? 或 360? 。這里發(fā)光二極管之所以反向連接，是因為 TTL 型 74LS377 在低電平輸出時的輸出電流較高電平輸出時大。這樣欲使某發(fā)光二極管點亮，就需要向相應(yīng)的輸出線輸出低電平。 圖 510 報警電路圖 糧庫溫濕度控 制總圖 糧庫溫濕度控制總體設(shè)計思想為：以 MCS51 單片機為核心， 擴展了外部存儲器，通過 8255A 外擴鍵盤輸入和 LED 顯示。糧庫內(nèi)的實際溫度由 AD590 測得并轉(zhuǎn)換成電壓信號， 實際濕度由 電容式濕敏元件 HS1101 測得并轉(zhuǎn)換成電壓信號，由 A/D轉(zhuǎn)換 器 ADC0809 轉(zhuǎn)換 成數(shù)字量。一方面通過 LED 將溫度顯示出來；另一方面，將該溫度值與被控溫度值進行比較，濕度也是同樣道理。根據(jù)其偏差值的大小，從而控制電阻絲和排風(fēng)扇的工作。如圖 511 所示 。 42 圖 511 糧庫溫濕度控制總圖 43 結(jié) 論 單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來 越廣泛的應(yīng)用，尤其 MCS51 系列單片機，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，并取得了令人矚目的成果，展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。 糧庫溫濕度控制系統(tǒng)，采用先進的 MCS51 系列單片機和溫濕度傳感器 ，實現(xiàn)了對糧庫內(nèi)溫濕度的自動測量和調(diào)節(jié)， 8051 單片機因其指令系統(tǒng)豐富、小巧、低價、靈活易擴展等獨特的優(yōu)點，在所設(shè)計的 糧庫 溫濕度控制系統(tǒng)中使整個系統(tǒng)的性價比得以大幅度的提高。將 8051 單片機成功應(yīng)用于溫濕度測控系統(tǒng)，所研發(fā)產(chǎn)品可靠性和擴充性較強，能廣泛應(yīng)用于糧庫、物流倉儲、 檔案館 、農(nóng)業(yè)大棚等對溫濕度要求較高 的場所，具有較大的市場推廣前景。 在高新技術(shù)的推動下，作為測控的工具正逐步跨入真正的微型化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和多功能化的時代。 通過設(shè)計使我對單片機有了深刻的了解，以單片機為核心的控制技術(shù) 將來 全面地滲透到 我從事的電力行業(yè) 及我生活的各個領(lǐng)域，它的運用必將大大促進了各行各業(yè)的飛速發(fā)展 。 44 參考文獻 [1] 梅麗鳳 ， 王艷秋 ， 張軍 .單片機原理及接口技術(shù) .清華大學(xué)出版社 .1991： 9— 32 [2] 李玉梅 .單片機原理的應(yīng)用設(shè)計 .國防工業(yè)出版社 .2021： 56— 144 [3] 張友德 .單片機原理應(yīng)用與實驗 .復(fù)旦大學(xué)出版社 .1995： 159— 163 [4] 吳永生 ， 方可人 .熱工測量及儀表 .第二版 .中國電力出版社 .1995： 50— 74 [5] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第四版 .高等教育出版社 .1997： 102— 119 [6] 楊素行 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .第二版 .高等教育出版社 .1997： 80— 90 [7] 鄭學(xué)堅 ， 周斌 .微型計算機原理及運用 .第三版 .清華大學(xué)出版社 .2021： 49— 80 [8] 楊明欣 .溫度測量處理變送器設(shè)計 .國防工業(yè)出版社 .2021： 31— 33 [9] 李標(biāo)榮，張緒里 .電子傳 感器 .國防工業(yè)出版社 .1993： 69— 73 [10] 趙保京 .中國集成電路大全 .國防工業(yè)出版社 .1996： 154— 177 [11] 袁希光 .傳感器技術(shù)手冊 .國防工業(yè)出版社 .1995： 97— 106 [12] 張毅剛，彭喜源 .單片機應(yīng)用設(shè)計 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 .2021： 225— 229 [13] 萬福君 .單片微機原理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)應(yīng)用 .中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 .2021：128— 135 [14] Mitra S Signal York： . [15] Harold of . Addison . [16] Linda on the Book . 45 謝 辭 經(jīng)過幾個月的查資料、整理材料、寫說明書，今天終于可以順利的完成設(shè)計的最后的謝辭了，四年多的努力與付出，隨著設(shè) 計的完成，終于讓學(xué)生在大學(xué)的生活，得以劃下了完美的句號。 設(shè)計得以完成，要感謝的人實在太多了，首先要感謝我的導(dǎo)師 馮永祥 老師，因為設(shè)計是在馮老師的悉心指導(dǎo)下完成的。馮老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。本設(shè)計從選題到完成，每一步都是在馮老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了馮老師大量的心血。 馮老師指引我的設(shè)計的方向和思路，并對本設(shè)計初稿進行逐字批閱，指正出其中不合理的地方，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。一 次次的回稿中，精確到每一個字的的批改給了我深刻的印象，使我在設(shè)計之外明白了做學(xué)問所應(yīng)有的態(tài)度。 同時，設(shè)計的順利完成，離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個的論文寫作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于設(shè)計的建議和意見，在 他 們的幫助下，設(shè)計得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個設(shè)計。 另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是設(shè)計得以完成的基礎(chǔ)。 在此，謹(jǐn)向馮老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝馮老師在我做設(shè)計的過程中給與我 的極大地幫助。