粮库温度自动检测系统的设计(编辑修改稿)

粮库温度自动检测系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

第二章 系统的总体设计 本章从系统组成、工作原理、工作范围等方面作了系统介绍。 系统的组成 根据系统总体功能，将其划分为以下几个功能模块：微处理器 CPU、模数转换器 A/D、温度传感器、湿度传感器、键盘、数码显示组成，整个系统的构成如图所示。 图 温湿度控制系统框图 系统工作流程 整个检测系统的核心器件是单片机，它是整 个系 统的 “心脏 ”由它来接收温湿信号并控制协调各功能模块的正常工作。 一方面 AD590 集成传感器采集温度信号，信号经过整理放大后送 ICL7109A/D 转换器 ， 由此将模拟信号转变成数字信号后送至 CPU 进行运算处理，另一方面湿度传感器 HS1101 将采集的湿度信号通过以 555 定时器为主的单稳态电路转换成数字信号直接送至 89C51 进行处理，在单片机内部， CPU 根据模拟量与数字量的对应关系，把收到的数字量与温湿度值一一对照，找出合适的温湿 度值进行显示，达到测温测湿的目的。 显示部分由 液晶 芯片 YM19264 辅助单片机来完成，并可 通过键盘输入指令进行控制，充分提高了单片机的工作效率。 因 89C51内含 4KB的 EEPROM，不需外扩展存储器，可使系统整体结构简单。 温度信号采集电路 12 位双积分模数转换 器 湿度信号 采集系统 单 8 片 9 机 C 5 1 YM19264 系统的功能介绍 本系统可对温湿度值进行实时检测，测温范围可为 55～ +150。 C，根据粮仓内实际温度变化情况，将测温范围设定为 070。 C。 可测湿度测量范围是（ 0100） %RH，这也足以满足对湿度的测量要求。 所测温湿度值通过 YM19264键盘显示芯片显示。 整个系统测量精度高、稳定性好，性能上能够达到远距离测量温湿度的要求，适于安置在粮仓内进行检测。 第三章 系统的硬 件设计 本章从器件选择、性能特点、电路分析等方面对硬件系统进行了讨论。 AT89C51 单片机功能介绍 芯片简介 AT9C51 是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案。 AT89C51 有 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 2 个 16 位可编程定时计数器， 2 个全双工串行通信口， AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。 其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发成本。 AT89C51 各引脚在设计中的定义 本设计中，单片机引脚功能定义如下，如图 所示 ： 图 AT89C51 在本设计中的引脚 89C51 各管脚说明如下： Vcc：电源引脚，接 +5V 电源。 Vss：接地。 RST/Vpd： RST 是复位信号输入端，高电平有效。 Vpd 为备用电源输入端。 XTAL1， XTAL2：时钟引脚。 两引脚间外接晶体与片内反相放大器构成一个振荡器，为单片机提供时钟控制信号。 本设计根据需要外接 6MHZ 晶体。 0INT ：外部中断 0 输入，本设计中 0INT 与 ICL7109 的 STATUS 相连接受中断请求信号。 1INT ：外部中断 1 输入。 T1：定时器 /计数器 T1 外部输入。 本设计中将湿度 检测电路产生的频率输入 T1 口，用 T1 计数。 同时用 T0 设置 1S 的定时，从而实现计数功能。 WR ：外部数据存储器写脉冲输入线。 RD ：外部数据存储器读脉冲输入线。 设计中 7109 的片选端 负责数据的读写。 ALE/ PROG ：地址锁存允许信号输出端，设计中此端接到 74LS373 地址锁存器的锁存允许端实现锁存功能。 EA /Vpp：程序存储器地址允许输入端。 当 EA 为高电平时 ， CPU 执行片内程序存储器指令 ， 当 EA 为低电平时 ， CPU 只执行片外程序存储器的指令。 本设计不用外扩程序存储器，固此脚接高电平。 P3 口为多功能口，每一位都可以分别被定义为复用的输入功能或复用的输出功能。 当 P3 口某一位的锁存器被置 1 后，输出端可由复用的输出功能信号控制，作复用的输出功能的输出线使用。 而实际上 ， 如果把复用输出功能控制端置1，则 端可实现复用的输入功能。 P2 口是一个准双向 I/O 口，它有两种使用 功能：一种是作普通的 I/O 口使用；另一种是作系统扩展的地址总线口，输出高 8 位的地址。 当口电路中的多路开关接通锁存器的 Q 端输出时， P2 口作普通输入输出使用，当开关接通地址时，作地址总线口使用， P2 口的引脚状态由所输出的地址确定。 本系统中用 和 对 ICL7109 的高低位数据输出进行控制。 P0 口为双向 I/O 口，它的结构与 P2 口相似，可作输入 /输出口使用，也可作系统扩展的地址 /数据总线口。 P0 口作地址 /数据总线口使用时，由控制线控制将电子开关接通至地址 /数据端，分时输出扩展外存的低 8 位地址。 上电手动复位电路 AT89C51 单片机复位信号是高电平有效的，其有效时间应持续 2 个机器周期以上。 为了保证应用系统可靠地复位，在设计复位电路时，通常使复位引脚保持 10ms 以上的高电平。 图中 RESET 按键未按下时，单片机刚接通电源，就进入了上电复位状态，在单片机开始工作了以后，如按下 RESET，由两电阻组成的串联分压电路使 RST 得到一个高电平，从而使单片机重新复位；松开按键，复位信号消失，单片机可开始正常工作。 图 上电手动复位电路 振荡电路 根据本设计需要， AT89C51 的振荡电路由一个 6MHZ 和两个 20PF 的电容组成。 这个电路是一个典型的单片振荡电路。 图 振荡电路。 模数转换器 模数转换器的选择 即 A/D 转换器，或简称 ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。 通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。 由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。 故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。 而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 模数转换器最重要的参 数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。 转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。 例如： 对于一个 2 位的电压模数转换器，如果将参考设为 1V，那么输出的信号有 00、0 11 四种可能，分别代表输入电压在 , , , 时的对应输入。 当一个 的信号输入时，转换器输出的数据为 11。 AD 转换器 ICL7109 的特点 ICL7109主要有如下特性： (1) 高精 度 (精确到 1/212=1/4096)，低漂移 (1μV/。 C)； (2) 低噪声 (典型值为 15μVPP)，低功耗 (20mw)； (3) 高输入阻抗 (典型值 1012欧姆 )； (4) 转换速度最快达 30次 /秒，当采用 ，速度为 /秒； (5) 片内带有振荡器，外部可接晶振或 RC电路以组成不同频率的时钟电路； (6) 12位二进制输出，同时还有一位极性位和一位溢出位输出； (7) 输出与 TTL兼容，以字节方式 (分高低字节 )三态输出，并且具有 VART挂钩方式，可以用简单的并行或串行口接到微处理系统； (8) 可用 RVN/ HOLD （运行 /保持） STATUS(状态 )信号监视和控制转换定时； (9) 所有输入端都有抗静电保护电路。 (10) ICL7109 工作电压为双电源 177。 5V，基准电压典型值为外部分压输入的[3] ICL7109 芯片引脚说明及外部连接 图 ICL7109 引脚图 ICL7109 的引 脚功能如下： GND：数字地 ,0V。 V：负电源，接 5V。 V+：正电源，接 +5V。 STATUS：状态输出， ICL7109转换结束时，该脚发出转换结束信号。 POL：极性输出，高电平表示 ICL7109的输入信号为正。 OR：过量程状态输出，高电平表示过量程。 B1~B12：三态转换结果输出， B12 为最高位， B1 为最低位。 TEST：此引脚仅用于测试芯片，接高电平时为正常操作，接低电平时则强迫所 有位 B1~B12输出为高电平。 LBEN ：低字节使能 端。 当 MODE 和 CE/LOAD 均为低电平时，此信号将作为低位字节（ B1~B8）输出的辅助选通信号；当 MODE 为高电平时，此信号将作为低位字节输出。 HBEN ：高字节使能端。 当 MODE 和 CE/LOAD 均为低电平时，此信号将作为低电平时，此信号将作为高位字节（ B8~B12）以及 POL、 OR 输出的辅助的选通信号；当 MODE 为高电平时，此信号将作为高位字节输出而用于信号交换方式。 LOADCE/ ：片选端。 当 MODE为低电平时，它是数据输出的主选通 信号，当本脚为低电平时，数据正常输出；当本脚为高电平时，则所有数据输出端（ B1~B12， POL、 OR）均处于高阻状态。 MODE：方式选择。 当输入低电平信号时，转换器为直接输出工作方式。 此时，可在片选和数据使能的控制下直接读取数据。 当输入高电平脉冲时，转换器处于 UART方式，并在输出的两个字节的数据后，返回到直。