大型粮仓温湿度检测系统的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

大型粮仓温湿度检测系统的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 21多路分时的模拟量输入通道 本章小结 在本章中，主要讲了温湿度传感器的硬件选 择和信号采集通道的选择。 这些选择是在实用性和价格低廉方面考虑的，如果条件允许可以选择性能更加强大的传感器和一个专门的多路选择的的模块。 在下一章中，介绍系统的总体设计所用到主要芯片。 信号调理电路 信号调理电路 信号调理电路 多 路 切 换 器 采样 / 保持器 A/D转换器 接口 CPU 武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 12 3 主要芯片简介 DHT11 数字传感器 数字温湿度传感 DHT11是由广州奥松有限公司生产的一款温湿度一体化的数字传感器。 主要特性 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。 它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。 传感器包括一 个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8位单片机相连接。 因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。 每个 DHT11传感器都在极为精确的 湿度校验室中进行校准。 校准系数以程序的形式储存在 OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。 单线制串行接口，使系统集 成变得简易快捷。 超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。 产品为 4针单排引脚 封装。 连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 应用领域 该 DHT11可以用于暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、湿度调节器及医疗等应用领域。 接口说明 建议连接线长度短于 20米时用 5K上拉电阻 ,大于 20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。 图 32 DHT11应用电路 武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 13 电源引脚 DHT11的供电电压为 3－。 传 感器上电后 ， 要等待 1s以越 过 不稳 定 状态 在 此期 间 无需发送任何指令。 电 源引 脚（ VDD， GND） 之间可增加一 个 100nF的电容，用以去耦滤波。 封装信息 图 33 dht11封装图 DHT11 引脚图 图 34 引脚图 注意事项 温 度 影响 气体的相对湿度 ， 在 很大程度上依赖于温度。 因此在测量湿温时 ， 应 尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。 如 果与释放热量的电子元件共用一个印刷线 路板，在安装武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 14 时应尽可能将 DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持 外壳的良好通风。 为降低热传导， DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可 能最小，并在两者之间留出一道缝隙。 光线长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐 射中，会使性能降低。 配 线 注 意 事项 DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量 ,推荐使用高质量屏蔽线。 ADC0832 与单片机 89C51 A/D 转换 A/D 转换器的特点 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D转换 芯片。 由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎， 其目前已经有很高的普及率。 学习并使用 ADC0832 可是使我们了解 A/D转换器 的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。 ADC0832 具有以下特点： 8位分辨率； 双通道 A/D转换； 输入输出电平与 TTL/CMOS相兼容； 5V电源供电时输入电压在 0~5V之间； 工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μS ； 一般功耗仅为 15mW； 8P、 14P— DIP（双列直插）、 PICC 多种封装； 商用级芯片温宽为 0176。 C to +70176。 C ，工业级芯片温宽为 −40176。 C to +85176。 C ； ADC0832元件说明 ADC0832 为 8 位分辨率 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用， 使得芯片的模拟 电压输入在 0~5V 之间。 芯片转换时间仅为 32μ S，据有双数据输出可作为数据 校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使 多器件挂接和处理器控制变的更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现 通道功能的选择。 芯片顶视图 武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 15 图 35 ADC0832 芯片顶视图 芯片接口说明： GND 芯片参考 0 电位（地）。 DI 数据信号输入，选择通道控制。 DO 数据信号输出，转换数据输出。 CLK 芯片时钟输入。 VCC/REF 输入及参考电压输入（复用）。 CS 片选使能，低电平芯片使能。 CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用。 CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用。 ADC0832 与单片机的接口电路 ADC0832与单片机的接口电路如图 37所示 图 36 接口电路图 单片机对 ADC0832 的控制原理 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是 CS、 CLK、 DO、 DI。 但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双 向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。 （见图 37） 当 ADC0832未工作时其 CS输入端应为高电平此时芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的电平可任意。 当要进行 A/D转换时须先将 CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。 此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲， DO/DI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的 数据信号。 在第 1个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是 高武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 16 电平，表示启始信号。 在第 3个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能，其功能项见表 31。 表 31 ADC0832 单端 MUX 模式 Mux 地址 频道 Sgl/dif Odd/sign 0 1 1 0 + 1 1 + 表 32 ADC0832 多端 MUX 模式 Mux地址 频道 Sgl/dif Odd/sign 0 1 0 0 + 0 1 + 如表 31，表 32所示，当此 2 位数据为 “1” 、 “0” 时，只对 CH0 进行单通道转 换。 当 2 位数据为 “1” 、 “1” 时，只对 CH1进行单通道转换。 当 2位数据为 “0” 、 “0” 时，将 CH0作为正输入端 IN+， CH1 作为负输入端 IN进行输入。 当 2 位 数据为 “0” 、 “1”时，将 CH0 作为负输入端 IN， CH1 作为正输入端 IN+进行 输入。 到第 3个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用。 此后 DO/DI 端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取。 从第 4个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7，随后每一个脉冲下沉 DO端输出下一位数据。 直到 第 11个脉冲时发出最低位数据 DATA0，一个字节的数据输出完成。 也正是 从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第 11个字节的下沉输出 DATD0。 随后输出 8 位数据，到第 19个脉冲时数据输出完成也标志着一次 A/D 转换的结束。 最后将 CS 置高电平禁用芯片 ， 直接将转换后的数据进行处理就可以了。 更详细的时序说明请见 图 37。 作为单通道模拟信号输入时 ADC0832 的输入电压是 0~5V 且 8 位分辨率时的电压精度为。 如果作为由 IN+与 IN输入的输入时，可是将电压值设定在某 一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。 但值得注意的是，在进行 IN+与 IN的输入时如果 IN的电压大于 IN+的电压则转换后的数据结果始终为 00H。 单片机 89c51 为了设计此系统，我们采用了 80c51单片机作为控制芯片。 89C51是 MCS51系列单片机中 CHMOS工艺的一个典型品种 ；其它厂商以 8951为基核开发出的 CMOS工艺单片机产品武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 17 统称为 89C51系列。 该系列 单片机 是采用高性能的静态 89C51 设计 由先进 CMOS 工艺制造并带有非易失性 Flash 程序存储器 全部支 持 12时钟和 6 时钟操作 P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2 分别包含 128 字节和 256 字节 RAM 32条 I/O 口线 3 个 16位定时 /计数器 6 输 入 4优先级嵌套中断结构 1 个串行 I/O 口可用于多机通信 I/O 扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。 此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围，频率可降至 0。 可实现两个由软件选择的节电模式，空闲模 式和掉电模式，空闲模式冻结 CPU但 RAM定时器，串口和中断系统仍然工作掉电模式保存 RAM的内容 但是冻结振荡器 导致所有其它的片内功能停止工作。 由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据 运行可从时钟停止处恢复。 图 37 ADC0832 时序图 89C51的基本结构 89C51的微处理器（ CPU） 运算器 累加器 ACC ； 寄存器 B ； 程序状态字寄存器 PSW。 控制器 程序计数器 PC ； 指令寄存器 IR ； 定时与控制逻辑。 89C51的片内存储器 内部 ROM容量 4K字节 内部 RAM容量 128字节 武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 18 89C51的 I/O口及功能单元 四个 8位的并行口，即 P0~P3。 它们均为双向口，既可作为输入，又可作为输出。 每个口各有 8条 I/O线。 有一个全双工的串行口（利用 P3口的两个引脚 ）； 有 2个 16位的定时 /计数器 ； 有 1套完善的中断系统。 89C51的特殊功能寄存器（ SFR） 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 图 38 89C51结构图 时 钟 电 路总 线 控 制C P UR O M / E P R O M / F L A S H4 K 字 节R A M 1 2 8 字 节S F R 2 1 个定 时 / 计 数 器2 个中 断 系 统5 中 断 源 、 2 优 先 级串 行 口全 双 工 2 个并 行 口4 个R S TE A A L E P S E NX T A L 2 X T A L 1P 0 P 1 P 2 P 3V C CV S S武汉理工大学华夏学院毕业设计 (论文 ) 19 89C51 的引脚图 图 39 89C51引脚图 89C51的制作工艺为 CMOS，采用 40管脚双列直插 DIP封装，引脚说明如下： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口： P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O口，每脚可吸收 8TTL门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 P2口： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2口缓冲器可接收，输出 4个 TTL门电流，当 P2口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址“1 ” 时，它利用内。