【正文】 PCRDRS232CTDMAX232GND Vcc RXD RE DE TXD A B VCC MAX485 3.3K +5VR1100KR215KR410K4.7K R31M C1 C4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14NE556 +5V GND1DQ2VDD 3DS18B20 GNDVCCVCC 18 圖 315 系統(tǒng)總電路圖 4 軟件設(shè)計 設(shè)計思想 根據(jù)實際需要，單片機(jī)軟件主程序由若干模塊組成 :初始化模塊、 LED 顯示模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送 /接受中斷 服務(wù)程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。接線圖如 314所示 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 J un 2 0 1 0 S he e t o f F i l e : D : \ M y D oc u m e n t s \ l a n g. d db D r a w n B y:C1 C3 C4 C5 C2 V c cC 1 +1C 1 3C 2 +4C 2 5T 1I N11T 2I N10R 1 O U T12R 2 O U T9V2V+6T 2O U T7T 1O U T14R 2 I N8R 1 I N13I B M P CRDR S 2 32 CTDM A X 2 32GNDV c c 圖 313 MAX232 引腳圖 圖 314 接線圖 系統(tǒng)總體電路 系統(tǒng)的總體電路如圖 315 所示，由 DS18B20 溫度傳感器和 HS1101 濕度傳感器采集信號并處理，傳輸給 ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后傳輸給 AT89C51 單片機(jī)，在 LED 顯示器上顯示數(shù)值，如果超過所設(shè)定溫度濕度，蜂鳴報警器將工作。 MAX232 的管腳說明 ： C1+， C1， C2+， C2：外接電容端 ； R1IN， R2IN： 2 路 RS232 電平信號接收輸入端 ； R1OUT， R2OUT： 2 路轉(zhuǎn)換后的 TTL 電平接收信號輸出端，送單片機(jī)的 RXD 接收端 ； T1IN， T2IN ： 2 路 TTL 電平發(fā)送輸入端，接單片機(jī)的 TXD 發(fā)送端 ； 16 T1OUT， T2OUT： 2 路轉(zhuǎn)換后的發(fā)送 RS232 電平信號輸出端，接傳輸線 ； V+：經(jīng)電容接 +5V 電源 ； V：經(jīng)電容接地。 MAX232 芯片是 MAXIN 公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙 RS232 發(fā)送 /接收器 適用于各種 EIA232E 和 ， 可以把輸入的 +5V 電源變換成 RS232C 輸出電平所需 177。本文對數(shù)據(jù)通訊無特殊要求，因此 選擇 RS232 串行通訊。在圖中，當(dāng)輸出高電平“ 1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫；當(dāng)輸出低電平“ 0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。峰鳴音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 AT89C51 的 1 根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。其方法就是把計算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn) 15 行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 DOUT 端的數(shù)據(jù)在 CLK 的下降沿輸出。 LOAD 信號必須在第 16 個時鐘上升沿同時或之后，但在下一個時鐘上升沿之前變高，否則將會丟失數(shù)據(jù)。采用三線串行方式與單片機(jī)接口，電路十分簡單，只需要一個 10k 左右的外接電阻來設(shè)置所有LED 的段電流 MAX7219 為 24 引腳芯片，引腳排列如 38 圖所示，各引腳功能如下： DIN:串行數(shù)據(jù)輸入端； DIG0~DIG7： LED 位線； LOAD：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)載信號輸入端； SEGA~SEGG， SEGDp：段碼輸出端； ISET：硬件亮度調(diào)節(jié)端； DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端； CLK：移位脈沖輸入端； V+：正電源； 14 GND：地。 顯示部分 本系統(tǒng)的顯示部分我選用了 帶有高速串行接口的 8 位 LED 控制驅(qū)動器 MAX7219 芯片，本設(shè)計采用 1 片 MAX7219，在每輪溫濕度檢測完成以后，顯示新值。 ＆ v c cP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2I N T OA T 8 9 C 5 1 圖 38 鍵盤連接 利用 P1 口實現(xiàn)，當(dāng)開關(guān)全部打開時，均為高電平，經(jīng)過與門仍為高電平，因此不會產(chǎn)生中斷 。獨立式鍵盤是個按鍵相互獨立地連通一條輸入數(shù)據(jù)線如圖 38 所示。轉(zhuǎn)換的輸出允許信號 OE 由單片機(jī)的 RD 和 口控制。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,向單片機(jī)申請中斷 ， 單片機(jī)響應(yīng)后 ， 即可讀出 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果數(shù)據(jù)。模擬量輸入通道選擇端 A、 B、 C 分與 單片機(jī) 的 、 、 直接相 連，數(shù)據(jù)由 A/D0809轉(zhuǎn)換器的 21 ~28 輸出。 ADC0809 與單片機(jī)的接口如圖 310 所示。 本系統(tǒng) 采用中斷方式， 中斷控制是指啟動信號送到 ADC 后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。當(dāng) OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換， 12 之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。要求時鐘頻率不高于 640KHZ； REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓 ； Vcc： 電源，單一＋ 5V； GND：地 。 外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝 ： IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端 ； 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端 ； ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ； ALE：地址鎖存允 許信號，輸入高電平有效 ； START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） ； EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） ； OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入高電平有效。 11 主要特性 1） 8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位 ； 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?； 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs； 4）單個＋ 5V 電源供電 ； 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點 和滿刻度校準(zhǔn) ； 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 ； 7）低功耗，約 15mW。 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 —數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其二：如果微處理機(jī)是 51 系列 單片機(jī)，采用 8 位以下的 A/D 轉(zhuǎn)換器時，接口電路 最簡單。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的確定 A/D 轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定和系統(tǒng)所需測量控制的范圍、精度有關(guān)。該振蕩電路的兩個暫穩(wěn)態(tài)過程交替如下：首先是電源 Ucc通過 R1,R2向 C2充電，經(jīng) T1充電時后， Uc2充至內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約 2/3Ucc，此時輸入引腳 3 端由高電平突降為低電平，然后通過 R2放電，經(jīng) T2放電時間后， Uc2 下降到比較器的低觸發(fā)電平，約 1/3Ucc，此時輸入引腳 3端又由低電平躍升為高電平，如 此反復(fù)，形成方波輸出，其中充放電時間為： T1=C1(R1+R2)ln2 T2=C1R2ln2 因而輸出的方波頻率為： f=1/(t1+t2)=1/C1(R1+2R2)ln2=50HZ 只要改變定時元件 R1和 R2就可以改變脈沖的頻率，從多諧振蕩器出來的信號又接入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個觸發(fā)狀態(tài)，一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)定狀態(tài)，在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時間后，再自動的返回到穩(wěn)定狀態(tài)，且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)時間長短取決與電路本身參數(shù)，圖中， R3,C3和傳感器 HS1101是外接地定時元件，觸發(fā)脈沖 Ui由 5端輸出，由 8端輸入，下降沿有效，從 9端輸出一個幅度，寬度都一定的矩形波信號，輸出的脈沖寬度 Tp為： Tp=R3(C2+Cx)ln3。 濕度采集電路 HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。該器件內(nèi)含寄生電源，其供電方式可以選擇寄生電源方式，也可以選用外部電源。 9 采集電路的設(shè)計 溫度采集電路 圖 35 溫度檢測電路 由于 DS18B20 只有一個串行通信接口，與單片機(jī)的連接電路非常簡單，只需和單片機(jī) 的一個 I/O 端口連接即可，本系統(tǒng)選擇了 接口接的是 端口，其連接電路圖如圖 35所示。 2%RH；響應(yīng)時間小于5S；溫度系數(shù)為 pF/℃。圖 34 為濕度 電容響應(yīng)曲線。 該器件具有不需校準(zhǔn)的完全互換性、高度可靠性、長期穩(wěn)定性、快速響應(yīng)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路 。HS1101 具有極好的線性輸出，在相對濕度為 0～ 100％ RH 的范圍內(nèi)，電容的容量由 163 pF變化到 202 pF，其誤差不大于 177。由于介電系數(shù)隨空氣的相對濕度變化而變化，所以只要測定電容 C 值就可得到相對濕度。 HS1101 是一種在高分子薄膜上形成的電容。 溫室 內(nèi)的相對濕度大，變化速度慢，不需要高的響應(yīng)時間，但是對線性度和穩(wěn)定性要 求高，所以經(jīng)過選擇采用電容式集成濕度傳感器 HS1101 來檢測 溫室大棚 內(nèi)部的濕度。 DS18B20 有三個引腳， GND 接地； DQ 數(shù)字信號的輸出 /輸入； Vdd 為外接電源輸入端。 傳感器的確定 溫度傳感器 常用的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶、 PN 結(jié)溫度傳感器、集成溫度傳感器、熱電阻等。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)； EA/VPP：當(dāng) EA 保持低 電平時，訪問外部 ROM；注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時，訪問內(nèi)部 ROM。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效； PSEN：外部程序存儲器的選通信號。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令時ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖 信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高平時間； ALE / PROG ：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。作為輸入時，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 (ILL)，也是由于上拉的緣故。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號； P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收； P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部電位必須被拉高； 6 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳寫“ 1”時，被定義為高阻輸入。片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功