基于at89c51单片机湿度检测系统的研究

基于at89c51单片机湿度检测系统的研究内容摘要：

木斯 大学本科生毕业设计 佳木斯大学信息电子技术学院 10 LED 通以恒定的电流。 这种驱动方法需要有寄存器、译码器、驱动电路等逻辑部件。 当需要显示的位数 增加时，所需的逻辑部件以及连接线也相应增加，成本也增加。 另一种是动态驱动法，这种方法是给欲点亮的 LED 通以脉冲电流，此时 LED 的亮度是通断的平均亮度。 为保证亮度，通过 LED 的脉冲电流应数倍于其额定电流值。 利用动态驱动法可以减少系统需要的逻辑部件和连线，智能化测量控制仪通常采用动态驱动法。 本文正是采用动态驱动法来实现显示电路的设计。 本系统显示采用共阳极数码管，其目的是为了简化显示电路的设计和实现亮度可调的要求。 四位数码管显示电路如图 所示。 从图中可知，该显示电路采用了与一般的电阻限流方式不同的实现方式， 由此减少了 4 8=32 个限流电阻，简化了硬件系统。 每笔画段二极管正常发光时的电流一般为 10mA 左右（当然，电流大小取决于选用数码管是普亮、高亮还是超高亮类型的不同），其两端压降约为 ，也就是说只要数码管的公共端加上 + 以上的电压，即可满足每笔画段发光二极管的发光要求，而且适当调节此电压值即可改变发光二极管的电流，从而达到可调节亮度的目的。 此电压采用三端可调稳压电路 LM317 来实现。 为了节省 CPU 的端口数，显示电路采用了串行通信口的串行显示接口 方式，利用串口 0工作方式， 在发送 TXD 端口（ ）的时钟信号的作用下，通过接收 RXD 端口（ ）将显示段码串行数据送入 8 位并行输出移位寄存器 74LS164，控制响应的数码管。 端口 的作用是通过 LM317 控制数码管显示的开启与关闭，当 为低电平时， Q1 关断， LM317 的输出电压低于 ，不足以发光，避免了在显示数据刷新时显示的抖动现象。 电源设计 电源电路是给电子设备提供必要的电源能力的电路，就输入和输出而言，在集成电路中的主要采用的是交流 220V， 50Hz 的市电转换为直流电。 该部分电路由降压、整流、滤波、稳压四部分组成。 如图 25所示。 应当说明的是，尽管有很多型号的 7805三端稳压集成芯片，其标称最大输出电流均为 ，但是在实际应用中，该最大输出电流值往往取决于两个方面：（ 1）足够的散热面积；（ 2）不同的生产厂家。 佳木斯 大学本科生毕业设计 佳木斯大学信息电子技术学院 11 图 24 位共阳数码管显示电路 按照许多开发者的经验， ST 公司的 7805 三端稳压块能接近标准称值。 在设计中，必须保证 7805 的输入电压 iV 和输出电压 oV 的压差大于。 否则会失去稳压能力。 同时考虑到功耗，增加芯片的温升，不利于安全。 因此，选用 9V 湿度检测传输及 A/D 转换电路 集成湿度传感器 HM1500 的输出电压在 1～ 4V 之间随湿度呈线性变化， 设计的湿度信号采集电路如图 所示，该电路测湿范围为 0%～ 100%RH。 由于该电路中没有出现负压，电路主体采用差分式减法电路，精密电阻 2R 3R 6R ， 4R 7R 2KΩ，用这四个电阻可调节增益。 通过 HM1500 传感器测量所得到的湿度电压信号从 IN输入。 差分 的第一端输入 Vs。 由此可得到输出电压的计算公式： （ ） Q1N P N12J1C O N 2R P 29 00 KR15 .1 K1 32V VADJIN OUTU5L M 3 17abfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU6L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU7L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU8L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU9L E DA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U17 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U27 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U37 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U47 4L S 1 64+ 5V+ 5V 佳木斯 大学本科生毕业设计 佳木斯大学信息电子技术学院 12 12J1C O N 2R11KR21KR32K1 32V VGNDIN OUTU17 8H 0 5C10 .3 3 uF C20 .3 3 uFC41 00 0 U FC51 00 0 U FC61 00 0 U F132VVGNDINOUTU2L M 3 1712J2C O N 212J3C O N 212J4C O N 212J5C O N 2D12 C W 2 07D22 C W 2 07T1~ 22 0 V / ~ 1 01234D?B R I D G E 1R P 11 0K Ω+ 5V+ 5V 图 25 电源控制电路 若输入电压在 1～ 4V之间变化，测输出电压就相应在 0～ 之间，调节 1R 可以消除不同的湿度传感器零点误差。 图 26 为系统的湿度传送和 A/D 转换电路图。 A/D转换芯片 TLC1549 与单片机采用串行通信方式， 它通过一个三态输出端（ DATAOUT）和2 个输入端（包括 I/OCLOCK（ I/O 时钟）和 CS （片选）与 AT89C51 的 ～ 接口相连，这样不仅简化系统的设计，减少 了 电路板的占用面积，而且提高了可靠性，同时 分辨率也较高。 硬件电路原理图 根据硬件框图，对各个模块进行了设计和分析，最后完成了整个系统硬件电路原理图。 系统的硬件电路原理图如 27 所示。 佳木斯 大学本科生毕业设计 佳木斯大学信息电子技术学院 13 器件的选择及说明 AT89C51 单片机简介 单 片机是 Single Chip Microputer 的直译 [8]，它反映了早期单片机的形态和本质。 图 26 湿度传送和 A/D转换电路 按照面向对象 要求不同 ， 为 突出 其 控制功能，在片内集成了许多外围电路及外设接口，突破了传统意义上的计算机结构，发展成 microcontroller 的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制器 MCU（ Microcontroller Unit）。 鉴于它完全作嵌入应用，故又称为嵌入式 微控制器 (Embedded Microcontrolle)。 大多数单片机采用哈佛（ Harvard）结构体系，即数据存储空间与程序存储空间相互独 立的结构体系。 它不同于一般通用计算机系统结构，即程序和数据共用一个空间的冯 .诺伊曼 (Von Neumann)结构。 AT89C51 其引脚图和内部结构图如图 2 29 所示。 R12 K ΩR21KR31KR41KR52 .0 KR61KR71KD1D2321411U 1 AL M 2 24567U 1 BL M 2 241098U 1 CL M 2 24+ 5V+ 5V+ 5VV C COUT+ 2. 5H M 1 50 0 IN+ 1. 0 VR E F +1IN2R E F 3GND4CS5OUT6I / O C L O C K7V C C8U1T L C 1 5 4 9V C CP 0. 3P 0. 2P 0. 1 佳木斯 大学本科生毕业设计 佳木斯大学信息电子技术学院 14 E A / V P P31X119X218R E S E T9R D / P 3 717W R / P 3 616P 32 / I N T 012P 33 / I N T 113P 34 / T 014P 35 / T 115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P R D G30P 31 / T X D11P 30 / R X D10U1A T 89 C 5 1R21 0KC22 2u FV C CY11 1. 0 59 9 M H zC 1 13 0P FC 1 23 0P FQ1N P N12J1C O N 2R P 29 00 KR15 .1 K1 32V VADJIN OUTU5L M 3 17abfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU6L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU7L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU8L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU9L E DA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U17 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U27 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U37 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U47 4L S 1 64+ 5VR12 K ΩR21KR31KR41KR52 .0 KR61KR71KD1D2321411U 1 AL M 2 24567U 1 BL M 2 241098U 1 CL M 2 24+ 5V+ 5V+ 5VV C C+ 2. 5H M 1 50 0R E F +1I。