【正文】 了糧庫溫度監(jiān)測的實(shí)時(shí)性和有效性，有效防止了糧食霉變事故的發(fā)生。 現(xiàn)狀 隨著微型計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，倉庫溫度自動(dòng)監(jiān)測方面的研究有了明顯的進(jìn)展。目前 ，我國許多糧倉對(duì)環(huán) 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 2 頁 境溫度的測試還停留在人工巡回測試水平上，其工作量大、可靠性差。提出了完善糧食倉儲(chǔ)設(shè)施，如配置必要的糧情檢測等設(shè)備。 目的和意義 糧庫溫度監(jiān)測是糧食質(zhì)量的重要保障，隨著微型計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)人工檢測的方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、精確度低等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前需 要。適用于中小型倉庫的溫度監(jiān)測。因此，能有效防止糧食霉變事故的發(fā)生，同時(shí)也節(jié)省了大量的人力和物力，減輕了糧庫管理的工作強(qiáng)度，從而提高了糧庫管理的效率，使糧食管理得到了安全可靠的保障。 第一章：緒論。 第二章： 方案的比較和論證。 第三章： MCS51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 。本章簡要地介紹了單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理。本章對(duì)各個(gè)模塊中使用到的主要器件的原理和使用方法進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，并進(jìn)行了硬件的設(shè)計(jì)。介紹系統(tǒng)軟件的開發(fā)環(huán)境，并進(jìn)行了 主要模塊的軟件設(shè)計(jì)。 本首先對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行總結(jié)，然后指出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足和改進(jìn)的方向。精度高，非線形誤差為 177。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞。 AD590 可以裸片形式提供適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。而且需要校準(zhǔn)，測溫點(diǎn)數(shù)量少，對(duì)線阻有要求。其精度較高，適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍： ～ 。而且， DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫?？梢钥闯觯?DS18B20 的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了AD590 的缺點(diǎn)。 圖 DS18B20外形 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁 無線發(fā)送模塊的選型 方案一：采用 nRF2401 ，如圖 所示，它工作于 ～ ISM 頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。其 DuoCeiverTM 技術(shù)使 nRF2401 可以使用同一天線，同時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是，當(dāng)它和單片機(jī)的 I/O 口直接連接時(shí)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸速度下降，而成為整個(gè)系統(tǒng)傳輸速度的頸瓶。RF1100232具有高抗干擾能力和低誤碼率，它是基于 FSK的調(diào)制方式，采用高效前向糾錯(cuò)和信道交織編碼 技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗隨機(jī)干擾和突發(fā)干擾的能力，在信道誤碼率為 102時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率 105～ 106。此外， RF1100232支持透明數(shù)據(jù)傳輸 ,提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議。 綜合比較方案一與方案二，方案二具有抗干 擾能力強(qiáng)、誤碼率低、使用簡單無需編程等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方案二。 選址處理達(dá) 160 段信息， EEPROM 可重復(fù)擦寫 。其控制方式：并口或按鍵。其 外圍元件簡單，需少量阻 容元件、麥克風(fēng)即可組成一個(gè)完整錄放系統(tǒng)；操作簡單，無需專用編程器及語音開發(fā)器。此外， ISD1420 的穩(wěn)定性較差，價(jià)格稍貴。 可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率， 來 決定芯片的錄放間和錄放音質(zhì) 。 該芯片提供多項(xiàng)新功能，包 括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示 ,雙運(yùn)作模式，以及可定制的信息操作指示音。 ISD1760 的獨(dú)立按鍵工作模式錄放電路非常簡單，而且功能強(qiáng)大，不僅有錄、放功能，還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。同時(shí)，它具有 電壓范圍寬 ，穩(wěn)定性好， 工作狀態(tài)提示豐富多樣 ， 可處理多達(dá) 255 段以上信息 ， 寬價(jià)廉物美 ， 應(yīng)用靈 活等優(yōu)點(diǎn)。 圖 ISD1760外形 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁 顯示模塊的選型 方案一： 采用 LED 數(shù)碼管，如圖 所示，它是設(shè)備常用簡易顯示電子元器件之一。 (2)發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，高頻特性好，單色性好，亮度高。 (4)壽命長，使用壽命在 10 萬小時(shí)以上，甚至可達(dá) 100 萬小時(shí)。然而， LED 也有缺點(diǎn)的：（ 1）其散熱性能稍差（ 2）用單片機(jī)控制時(shí)需要配置恒流驅(qū)動(dòng)芯片（ 3）容易出現(xiàn)光衰甚至 “死燈 ”現(xiàn)象?；谏鲜鎏攸c(diǎn)， LED 數(shù)碼管常用于設(shè)備簡易的數(shù)字顯示中。 LCD 1602A的特點(diǎn)如下：（ 1）機(jī)身薄，節(jié)省空間：與比較笨重的 CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。（ 3）無輻射，益健康：液晶顯示器完全無輻射，這對(duì)于整天在電腦前工作的人來說是一個(gè)福音。 LCD 1602A能現(xiàn)顯示簡單的字符。綜合比較方案一與方案二，數(shù)碼管作為溫度檢測的顯示，LCD1602A 作為溫度接收的顯示。本章將對(duì)其結(jié)構(gòu)及原理進(jìn) 行簡要的介紹。單片機(jī)內(nèi)部包含以下幾個(gè)部件： （ 1） 一個(gè) 8 位 CPU （ 2） 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路 （ 3） 4 KB ROM 程序存儲(chǔ)器 （ 4） 128 B RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ 5） 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)算器 （ 6） 可尋址 64 KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64 KB 外部程序存儲(chǔ)器空間的控制 電路 （ 7） 32 條可編程的 I/0 線 （ 8） 一個(gè)可編程全雙工串行接口 （ 9） 具有 5 個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu) CPU CPU 是單片機(jī)的核心部件，它由運(yùn)算器和控制器等部件組成?？梢詫?duì)半字節(jié)、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。此外， 8051 運(yùn)算器還包含有一個(gè) 布爾處理器，用來處理位操作。執(zhí)行指令時(shí)， PC 內(nèi)容的低 8 位 P0 口輸出，高 8 位經(jīng) P2 口輸出。 CPU 執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能 [2]。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖 所示。 圖 （ 2）時(shí)序 MCS51 典型的指令周期為一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由 6 個(gè)狀態(tài)個(gè)振蕩周期組成。如圖 所示，為 8051 單片機(jī)的取指令和執(zhí)行指令的定時(shí)關(guān)系。 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。 XTAL2 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。 在 VCC 掉電期間，在引腳可接上備用電源，由 VPD 向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。 （ 4） EA/VPP EA/VPP 為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。 4） 輸入輸出引腳 ～ ， ～ ， ～ ， ～ P0 口（ ～ ）是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)傳送低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線， P0 口以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL負(fù)載。 P2 口可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL負(fù)載。MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表 所示： 表 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TMOP 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH 00H PSW 00H TL 00H SP 07H TH 00H DPTR 0000H TL 00H P0～ P3 0FFH SCON 00H IP 00000 SBUF 不定 IE 000000 PCON 0 MCS51 單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 1） 特殊功能寄存器 TMOD 特殊功能寄存器 TMOD 為定時(shí)器的方式控制寄存器，寄存器中每位的定義如圖 所示。 C/T=1 時(shí)，為計(jì)數(shù)器方式； C/T=0 時(shí)，為定時(shí)器方式。 2)定時(shí)器控制寄存器 TCON 特殊功能寄存器 TCON 用于控制定時(shí)器的操作及對(duì)定時(shí)器中斷的控制。該位置 1 或清 0 用來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)計(jì) 數(shù)或停止計(jì)數(shù)。當(dāng) T0 計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置 1；在 CPU 中斷處理時(shí)由硬件清為 0。 (4)TF1 T1 的溢出中斷標(biāo)志位，功能同 TF0。 1)方式 0 當(dāng) M1M0 設(shè)置為 00 時(shí)，定時(shí)器選定為方式 0 工作。由 TH0 的 8 位和 TL0 的低 5 位組成一個(gè) 13 位計(jì)數(shù)器。 2)方式 1 方式 1 和方式 0 的工作相同，唯一的差別是 TH0 和 TL0 組成一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器。當(dāng) TL0 產(chǎn)生溢出時(shí)，一方面使溢出標(biāo)志 TF0 置 1，同時(shí)把 TH0 中的 8 位數(shù)據(jù)重新裝入 TL0 中。若 T1 設(shè)置為方式 3，則停止工作。方式 3 使 MCS51 具有 3 個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 MCS51 單片機(jī)的 中斷系統(tǒng) 中斷請(qǐng)求源和中斷請(qǐng)求標(biāo) 志 1） 定時(shí)器控制寄存器 TCON TCON 是定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 和 1 的控制寄存器，它同時(shí)也用來鎖存 T0， T1 的溢出中斷請(qǐng)求源和外部中斷請(qǐng)求源。當(dāng) T1 從初值開始加 1 計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)滿，產(chǎn)生溢出時(shí)， 由硬件使 TF1 置 “1”，直到 CPU 響應(yīng)中斷時(shí)由硬件復(fù)位。其作用同 TF1。如果 IT1=1，當(dāng)外中斷 1 引腳 INT1 上的電平由 1變 0 時(shí)， IE1 由硬件置位，外中斷 1 請(qǐng)求中斷。 (4)IT1 外部中斷 1(INT1)觸發(fā)方式控制位。 (5)IE0 外中斷 0 中斷請(qǐng)求標(biāo)志。在 CPU 把控制轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序時(shí)由硬件使 IE0 復(fù)位。其含義同 IT1。在串行口方式 0 中，每當(dāng)接收到第 8 位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位 IR；在其他方式中，當(dāng)接收到停止位的中間位置時(shí)置位 RI。 T 串行口發(fā)送中斷標(biāo)志。 T1 必須由軟件來復(fù)位。 EA=0， CPU 禁止所有中斷，； EA=1， CPU 開放中斷。 ES：串行口中斷允許位。 ET1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 的溢出中斷允許位。 EX1：外部中斷 1 中斷允許位。 ET0：定時(shí)器 /計(jì)算器 0 的溢出中斷允許位。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TI RI 圖 SCON寄存器各位定義 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁 圖 IP寄存器各位定義 EX0：外部中斷 0 中斷允許位。 2)中斷優(yōu)先級(jí)控制 MCS51 中斷系統(tǒng)提供兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，對(duì)于每一個(gè)中斷請(qǐng)求源都可以編程為高優(yōu)先級(jí)中斷源或低優(yōu)先級(jí)中斷源，以便實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。 IP 寄存器中各位定義如圖 所示： 其中： PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 PT1： T1 中斷先級(jí)控制位。 PX1：外部中斷 1 中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 PT0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0（ T0）中斷優(yōu)先級(jí)控制位，功能同 PT1。功能同 PX1。其硬件框圖如圖 、 、 所示： 圖 a 圖 b LCD1602A DS18B200 MIC 報(bào)警 RF1100— 232 speaker 80c52 DS18B20 74LS245 74LS245 共陽數(shù)碼管 共陽數(shù)碼管