基于单片机的温室控制系统设计

基于单片机的温室控制系统设计内容摘要：

分型的 A/D 转换器，全部转换电路用 CMOS 大规模集成电路技术设计，具有功耗低、精度高、抗干扰性能强、功能完整、使用简单及 与微机或其他数字电路兼容等优点。 它电压量程分 和 两档，量程的扩展通过外加控制电路实现。 转换速率为 4~10Hz，相应时钟频率变化范围为 50~150kHz。 输入阻抗大于 100MΩ。 工作电压范围为177。 ~177。 8V 或 9~16V。 当电压为177。 5V 时，典型功耗为 8mW。 片内具有自动极性转换和自动调零功能。 有过量程和欠量程标志信号输出，配上控制电路可以完成自动量程切换。 片内提供时钟脉冲发生电路，使用时只需外接一电阻，也可以使用外部输入时钟。 时钟频率范围为50~150kHz。 外接单一正电压基准，基准电压值和量程有关。 当量称为 时，基准电压为 2V。 当量程为 时，基准电压为 200mV。 各管脚排列如图 11 所示。 MC14433 的 管 脚功能 如下： VDD：主工作电源 +5V。 VEE:模拟部分的负电源端，接 5V。 VAG：模拟地端。 ..2423Q322Q221Q120Q019D S 11211C L K 010C L K 19DU876C15R 1/ C 14R1321V A G1314E O C1516D S 417D S 318D S 2V RV XC 01C 02V CCVM C 1 44 33ORV SSdd图 11 MC14433 的引脚排列 10 VSS：数字地端。 VR：基准电压。 RI：积分电阻输入端， VX=2V 时， R1=470Ω； VX=200Mv 时， R1=27KΩ。 C1：积分电容输入端。 C1 一般为。 C0 C02：外界补偿电容端，电容取值约。 R1/C1： R1 与 C1 的公 共端。 CLK CLKO:外界振荡器时钟调节电阻 Rc， Rc 一般取 470 KΩ左右。 EOC：转换结束信号输出端，正脉冲有效。 DU：启动新的转换，若 DU 与 EOC 相连，每当 A/D 转换结束后，自动启动新的转换。 /OR：当 |Vx|VR，过量程 /OR 输出低电平。 DS4~DS1： 选择个、十、百、千位，正脉冲有效。 DS1 对应千位， DS4 对应个位。 每个选通脉冲宽度为 18 个时钟周期，两个相应脉冲之间间隔为 2 个时钟周期。 MC14433 选通脉冲时序如图 12 所示。 图 12 MC14433 选通脉冲时序图 Q0~Q3： BCD 码输出线。 其中 Q0 为最低位， Q3 为最高位。 当 DS DS3和 DS4 选通期间，输出三位完整的 BCD 码数，但在 DS1 选通期间，输出端 Q0~Q3 除了表示个位的 0 或 1 外，还表示了转化值的正负极性和欠量程还是过量程。 具体情况如表 3 所示。 由表可知： Q3 表示 1/2 位， Q3=0 对应 1，反之对应 0。 Q2 表示被测信号的极性， Q2=1 为正极性，反之为负极性。 Q0 指示量程是否合适，若输出为“ 0”，表示量程合适，若输出为“ 1”，说明 VX 超出量程范围，当≈1 / 2 C L K 周期1 6 4 0 0 个时钟脉冲周期2 个时钟脉冲周期18 个脉冲时钟周期≈≈≈≈E O CD S 1 1 / 2 位D S 2D S 3D S 4（最低位）（最高位）千位 百位 十位 个位 ≈ 千位 百位Q 3~ Q 0. 11 与 Q3 一起使用时，就可以指示出过量程或欠量程。 过量程时 Q3 为“ 0”， Q0 为“ 1”；欠量程时 Q3 与 Q0 均为“ 1”。 表 3 DS1 选通时 Q3~Q0 表示的结果 DS1 Q3 Q2 Q1 Q0 表示结果 1 1 0 千位数为 0 1 0 0 千位数为 1 1 1 0 结果为正 1 0 0 结果为负 1 0 1 输入过量程 1 1 1 输入欠量程 由于 MC14433 的 A/D 转换结果是动态分时输出的 BCD 码，对于 89C51 单片机的应用系统来说， MC14433 可以直接和其 P2 口或扩展 I/O 口 8155/8255 相连。 MC14433 与 AT89C51 单片机 P2 口直接相连的硬件接口 电路 如图 13 所示。 图 13 MC14433 与 89C51 单片机的硬件接口 电路 该电路采用中断方式管理 MC14433 的操作，由于引脚 EOC 与 DU 连接在一起 ，所以， MC14433 能自动 连续 转换，每次转换结束 便在 EOC 脚输出正脉冲，经反相后作为 89C51 的外部中断请求信号 /INT1。 AT89C51 单片机的 介绍 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k 字节的可反.2423Q322Q221Q120Q019D S 1M C 1 44 331211 109DU876 5 43218D S 217D S 314E O C16D S 4113C40 .1uC50 .04 7uC60 .02 uC30 .1uR 134 70 KR 14 3 00 K5 G 1 40 3123+ 5V+ 5V 5 VR P 11KVxP 28P 27P 26P 25P 24P 23EA31I N T 113P 21P 22A T 8 9C 511( 被测信号输入端 )...12 复擦写的 Flash 只读程序存储器（ PEROM）和 128 字节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 单片机有 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。 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器 ，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 其引脚排列如图 14 所示。 各管脚功能描述 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 个管 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.E A / V p p31X T A L 119X T A L 218R E S E T9P 3 . 7 ( R D )17P 3 . 6 ( W R )16P 3 . 2 ( I N T 0 )12P 3 . 3 ( I N T 1 )13P 3 . 4 ( T 0 )14P 3 . 5 ( T 1 )15P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 0 . 039P 0 . 138P 0 . 237P 0 . 336P 0 . 435P 0 . 534P 0 . 633P 0 . 732P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E / P R O G30P 3 . 1 ( T X D )11P 3 . 0 ( R X D )10G N D20V C C40A T 8 9 C 5 1..图 14 AT89C51 的管脚排列 13 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，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两 个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁 止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP ：当 /EA 保 持 低 电 平 时 ， 则 在 此 期 间 外 部 程 序 存 储 器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输 入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 电源电路 电源电路是给电子设备提供必要的电源能量的电路，在集成电路中主要使用的是由交流（ AC） 220V， 50/60Hz 的市电转换成的直流电。 其电路图如图 15 所 示。 该部分电路由降压、整流、滤波、稳压四部分组成。 220V、 50Hz 的 市电经变压器 降 压后产生 12V 的交流电，经 D1~D4 桥式整流 、 电容滤波后，由不同稳压集成块产生 12V 和 177。 5V 三 种电压，供不同的外围设备使用。 其中稳压块 78L05 输出的 +5V 电压作为系统的主要电源向电路供电，78L12 输出的 +12V 电源专用于向驱动电路的 14 图 15 电源电路 继电器供电，稳压块 79L05 输出的 5V 专用于 A/D 转换的负电源。 LED 为电源指示， R1 R16。