基于51单片机的粮仓温湿度检测系统毕业设计 下载本文

烟台大学毕业论文(设计)

(Vin/Vcc)

当ADRJ=0时,如果取8位结果,按下面公式计算:

8-bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0])= 256 x (Vin/Vcc)

当ADRJ=1时,如果取10位结果,则按下面公式计算:

10-bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0], ADC_RESL[7:0]) = 1024 x (Vin/Vcc)

式中,Vin为模拟输入通道输入电压,Vcc为单片机实际工作电压,用单片机工作电压作为模拟参考电压。

本次设计将P1.2口作为模拟量的输入口,进行A/D转换。

P3.0、P3.1与MAX232芯片相连进行电平转换,便于和上位机进行通讯。 P3.2作为超温度上限控制输出口。 P3.3作为超温度下限控制输出口。 P3.4作为超湿度上限控制输出口。 P3.5作为超湿度下限控制输出口。

3.2.2 温度信号采样电路模块

采样电路是控制系统的基础,系统只有获取要控制的变量参数,才能对变量运算得出控制作用,因此,传感器的选型和电路的设计显得尤为重要。 温度采样电路模块

现阶段温度传感器种类繁多,测量精度、信号接口及价格不一而足,因此需要选择合适的传感器,根据本系统要求,选择温度传感器DS18B20进行测温。

DS18B20是数字量的温度传感器,适应电压范围宽,支持多点组网功能,不需加任何外围元件,测温范围为-55℃至+125℃之间,在-10℃~+85℃之间精度为0.5℃。可编程分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。测量结果直接输出数字温度信号,以“一线总线”串行传送给CPU,同时可传送校验码,具有极高的抗干扰纠错能力。此外,还具有负压特性,即使电源接反也不会烧掉芯片。

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DS18B20中有多条指令,包括读ROM、匹配ROM、搜索ROM、跳过ROM、告警搜索命令等,在系统使用单个DS18B20时,只用跳过ROM指令即可进行温度转换和读取操作。

高速暂存器RAM是由九个字节的存储器构成,第0~1个字节显示是温度的显示位,第2个和第3个字节是复制的TL和TL,4是配置寄存器,5 6 7三个字节均是保留的下表列出了温度数据在告诉暂存器上帝0和第1个字节中的存储格式。DS18B20在出厂默认设置为12位,最高位为符号位,温度值公11位。前5位为读取温度值为负值,测得的数据需要取反加1再乘以0.0625才得到实际温度值。

前5位为0时,温度为正值,只要将测得的数值乘以0.0625即可。下表为温度数据在告诉暂存器RAM中第0和第1的格式。

位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 位15 位14 位13 位12 位11 位10 位9 位8 S S S S S 26 25 24

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初始化时序:

将数据线置高电平 延时

数据线拉倒低电平0 延时750us

数据线拉倒高电平1 延时等待,如果初始化成功则在15~60us内产生一个由DS18B20返回的低电平0.该状态可以确定它的存在,但是不能无限期的等待,不然程序会进入死循环,所以进行超时判断。

若CPU读到数据线上的低电平0后,还要进行延时,其延时的时间从发出高电平算起,至少需要480us

DS18B20写数据: 数据线先置低电平0 延时确定的时间为15us

按从低位到高位的顺序发送数据。 延时时间为45us 将数据线拉到1

重复上述步骤,直到发送完整个字节。 最好将数据线拉高到1。

DS18B20读数据:

将数据线拉高到1、延时2us、将数据线拉到0,延时6us,将数据线拉高到1,延时4us

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读数据线的状态得到一个状态位,并进行数据处理。 延时30us

重复上述步骤,直到读取完一整个字节。

3.2.3 湿度采样电路模块

湿度传感器的选择

湿度传感器是指能感受气体中水蒸气含量,并转换成可输出信号的传感器。湿敏元件主要有电阻式和电容式两大类。湿敏电阻的特点就是在基片上覆盖一层用感湿材料制作成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜时,元件的电阻率和电阻值都会发生变化,利用这一特性可实现测量湿度。

湿敏电容主要是由高分子薄膜电容制作而成,常用材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。 比之现代湿度传感器,早起通常使用干湿球湿度表,电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH,这比干湿球测湿精度高。但湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。

综合湿度传感器类型及实际情况,选择电阻式湿度传感器HR202,模块在环境湿度达不到设定阈值时,DO口输出高电平,当外界环境湿度超过设定阈值时,模块D0输出低电平,以此也可驱动继电器模块,实现对执行机构的直接控制,模块A0输出湿度值的模拟量,通过A/D转换后转换为数字量,从而在CPU内部进行数据处理。

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