機(jī)控制與管理系統(tǒng)可以根據(jù)作物的特點(diǎn)和生長所需要的條件,對大棚內(nèi)的光照,溫度,濕度等諸多因素進(jìn)行自動(dòng)控制。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長所需的環(huán)境的目標(biāo)參數(shù),計(jì)算編機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較,以決定大棚溫濕度的控制過程,按照相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱,降溫或者是澆水,通風(fēng)等。目前,我國絕大部分自主開發(fā)的大棚溫濕度控制或者進(jìn)口的國外設(shè)備都屬于這種系統(tǒng)。
雖然這種自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,適合規(guī);a(chǎn),提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,通過改變大棚溫室度的設(shè)定目標(biāo),可以自動(dòng)的對大棚內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié),但是這種調(diào)節(jié)對作物的生長來說還是相對滯后的,難以介入作物生長的內(nèi)在規(guī)律。所以在這種自動(dòng)控制系統(tǒng)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,溫濕度自動(dòng)控制向著適合不同作物生長的智能化控制發(fā)展。
國外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展,遙測技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù),控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中,近幾年各國溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),朝著網(wǎng)絡(luò)化,大眾化,大規(guī)模,無人化的方向發(fā)展的思路。【摘要】在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,溫室大棚的應(yīng)用越來越廣泛,也能為人們創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。在溫室大棚中,最關(guān)鍵的是溫濕度控制方法。傳統(tǒng)的溫濕度控制方法完全是人工的,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且效率很低。本文旨在論述一鐘溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工作原理。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)、數(shù)字溫濕度傳感器DHT11、無線通信模塊APC220、液晶顯示LCD1602、鍵盤等組成。采用溫濕度傳感器DHT11來測量溫濕度,它的精確度高,而且DHT11直接是輸出數(shù)字信號(hào),可直接與單片機(jī)相連。通過無線傳感器APC220來進(jìn)行信號(hào)傳送,這樣能夠降低布線的麻煩。顯示部分使用的是LCD1602來顯示溫濕度。本系統(tǒng)還有附帶鍵盤,能夠?qū)Υ笈锼枰臏貪穸壬舷孪拗抵苯釉O(shè)定和修改。本系統(tǒng)的核心是單片機(jī)AT89C51,接收傳感器所測的數(shù)據(jù)并處理,然后執(zhí)行各種操作,如噴水,吹風(fēng)等。
本系統(tǒng)智能度高,可靠性高,系統(tǒng)工作穩(wěn)定,且綜合性價(jià)比較高,具有較大的市場應(yīng)用前景。【Abstract】 In agricultural production, shed greenhouse used more widely, but also can create more economic benefits for the people. In the shed greenhouse ,the most critical factor is the method of temperature and humidity control. The traditional temperature and humidity control method is completely artificial, not only time-consuming, but also inefficient. This paper aims to discusses the design and operating principle of shed greenhouse temperature and humidity control system. The system consist of the microcontroller ,digital temperature and humidity sensor DHT11,wireless sensor APC220,LCD1602,keyboard and other components. Temperature and humidity sensor DHT11 is used for measuring temperature and humidity ,its high precision ,and DHT11 can directly output digital signal, which can be directly connected with the microcontroller .This can reduce the trouble of wiring for signal transmission through wireless sensor APC220.The display selection is LCD1602 which is used for displaying the temperature and humidity. The system also comes with a keyboard ,can set and modify the upper and lower limits on the greenhouse temperature and humidity needed. The core of this system is the microcontroller AT89C51,receiving sensor measured the data and processing, and then carry out various operation ,such as water spray ,warming, cooling and ect.
This system intelligent degree is high, high reliability, the system stable work, and comprehensive high cost performance, so it has great application prospect in the market.
【key word】 microcontroller digital temperature and humidity sensor DHT11 wireless sensor APC220 display section LCD1602在現(xiàn)代的大棚種植技術(shù)中,溫度、濕度是大棚蔬菜能否茁壯成長的重要因素。現(xiàn)在我國大棚生產(chǎn)規(guī)模雖然空前巨大,但是大棚的設(shè)備比較陳舊,溫度采集方式落后,廣大農(nóng)村采用煤油溫度計(jì)的溫度采集方式,不僅溫度采集較為老套,并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,不利于大棚生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,也不利于信息化程度的提高,不符合黨中央提出的科技興農(nóng)的戰(zhàn)略目標(biāo)。
農(nóng)業(yè)是人類社會(huì)最古老的行業(yè),是各行各業(yè)的基礎(chǔ),也是人類頓以生存的最重要的行業(yè),由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變,由粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變,必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個(gè)大的發(fā)展,進(jìn)行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。科技的發(fā)展促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,溫室大棚在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的溫室大棚的自動(dòng)化程度很低,基本是是粗放型的人工操作,即便對于所給定的量,在操作中無法進(jìn)行有效的控制,很大程度上限制了溫室大棚的經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)是進(jìn)行溫室大棚溫濕度控制的有效手段和工具,它可以提高操作的準(zhǔn)確性,有利于控制過程的科學(xué)管理,也降低了對操作者本身素質(zhì)的要求和體力勞動(dòng)強(qiáng)度。除此之外,它還能準(zhǔn)確、定時(shí)、定量、高效的進(jìn)行溫濕度控制,可以節(jié)省人力、體力而提高質(zhì)量和產(chǎn)量。智能溫室大棚控制系統(tǒng)在我國農(nóng)業(yè)中的使用為數(shù)不多,與發(fā)達(dá)國家相比,有較大的差距,有很多是基本停留在人工操作,即使有些使用的了自動(dòng)控制系統(tǒng),但是也是以經(jīng)驗(yàn)來自行設(shè)定很多參數(shù),使得不能物盡其用而又造成浪費(fèi)。只有提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能,使得在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更加智能和方便并采用廉價(jià)的器材使其價(jià)格能被廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所接受,才能促進(jìn)智能溫室大棚溫濕度控制在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用和提高其經(jīng)濟(jì)效益。
隨著微型計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展,其價(jià)格低、可靠性高,給改造農(nóng)業(yè)帶來了很多便利。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)生產(chǎn),是我國農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的根本大事。本文旨在對溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),一種基于mcs-51單片機(jī)的控制系統(tǒng),通過高靈敏度的溫濕度傳感器檢測大棚內(nèi)的溫濕度,并通過控制系統(tǒng)進(jìn)行溫室度調(diào)節(jié)。
第1頁(共48頁)美國是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于大棚和管理最早,最多的國家之一。美國開發(fā)的大棚計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)可以根據(jù)作物的特點(diǎn)和生長所需要的條件,對大棚內(nèi)的光照,溫度,濕度等諸多因素進(jìn)行自動(dòng)控制。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長所需的環(huán)境的目標(biāo)參數(shù),計(jì)算編機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較,以決定大棚溫濕度的控制過程,按照相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱,降溫或者是澆水,通風(fēng)等。目前,我國絕大部分自主開發(fā)的大棚溫濕度控制或者進(jìn)口的國外設(shè)備都屬于這種系統(tǒng)。
雖然這種自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,適合規(guī);a(chǎn),提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,通過改變大棚溫室度的設(shè)定目標(biāo),可以自動(dòng)的對大棚內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié),但是這種調(diào)節(jié)對作物的生長來說還是相對滯后的,難以介入作物生長的內(nèi)在規(guī)律。所以在這種自動(dòng)控制系統(tǒng)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,溫濕度自動(dòng)控制向著適合不同作物生長的智能化控制發(fā)展。
國外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展,遙測技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù),控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中,近幾年各國溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),朝著網(wǎng)絡(luò)化,大眾化,大規(guī)模,無人化的方向發(fā)展的思路。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的硬件主要包括:主要是單片機(jī)AT89C51,檢測系統(tǒng),顯示電路,A|D電路,報(bào)警電路等。利用傳感器測量大棚內(nèi)的溫濕度經(jīng)過信號(hào)處理,將傳感器測得的數(shù)據(jù)送至控制系統(tǒng)(STC89C51),與預(yù)設(shè)的農(nóng)作物最適合生長的溫濕度值的上下限進(jìn)行對比,并通過顯示電路將測得的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。如果不同作物的適合生長的溫度不一樣,可以通過鍵盤電路修改預(yù)設(shè)值?刂葡到y(tǒng)根據(jù)比較的結(jié)果對調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令,啟動(dòng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備如噴水機(jī),吹風(fēng)機(jī),加熱器,降溫等,調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度狀態(tài)。如果測得的數(shù)據(jù)超過了預(yù)設(shè)值的上下限,則報(bào)警電路會(huì)報(bào)警。這樣就實(shí)現(xiàn)了對大棚溫濕度的自動(dòng)控制。
本文主要研究內(nèi)容如下:
1.進(jìn)行溫濕度控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計(jì)。
2.利用鍵盤設(shè)置溫濕度的上下限值。
3.利用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11測量大棚內(nèi)的溫濕度。
4.利用LCD對溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
·P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí),P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí),P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。
· P3口:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如下表(表1)所示:
端口引腳 | 第二功能 |
P3.0 | RXD(串行口輸入) |
P3.1 | TXD(串行口輸出) |
P3.2 |
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P3.3 |
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P3.4 | T0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入) |
P3.5 |
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P3.6 |
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P3.7 |
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·EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為0000H—FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平(接VCC端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。
·XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。
2.2.4 復(fù)位電路整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。
此外,AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
CY | AC | F0 | RS1 | RS0 | OV | - | P |
RS1 | RS0 | 寄存器組 | RAM中的地址 |
0 0 1 1 | 0 1 0 1 | 0 1 2 3 | 00H-07H 08H-0FH 10H-17H 18H-1FH |
特殊功能寄存器符號(hào) | 片內(nèi)RAM地址 | 名稱 |
*ACC | E0H | 累加器 |
*B | F0H | 乘法寄存器 |
*PSW | D0H | 程序狀態(tài)字寄存器 |
SP | 81H | 堆棧指針 |
DPL、DPH | 82H、83H | 數(shù)據(jù)指針(低8位和高8位) |
*IE | A8H | 中斷允許寄存器 |
*IP | B8H | 中斷優(yōu)先級寄存器 |
*P0 | 80H | P0口鎖存器 |
*P1 | 90H | P1口鎖存器 |
*P2 | A0H | P2口鎖存器 |
*P3 | B0H | P3口鎖存器 |
PCON | 87H | 電源控制及波特率選擇寄存器 |
*SCON | 98H | 串行口控制寄存器 |
SBUF | 99H | 串行數(shù)據(jù)緩沖器 |
*TCON | 88H | 定時(shí)器控制寄存器 |
TMOD | 89H | 定時(shí)器方式選擇寄存器 |
TL0、TH0 | 8AH、8BH | 定時(shí)器0低8位、高8位 |
TL1、TH1 | 8CH、8DH | 定時(shí)器1低8位、高8位 |
89C51單片機(jī)的片內(nèi)RAM雖然字節(jié)數(shù)雖然不很多,但卻起著很重要的作用。256個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)區(qū)域:11~7FH是真正的RAM區(qū),可以讀寫各種數(shù)據(jù);80~FFH是專用寄存器(SFR)區(qū)。對于51系列單片機(jī)安排里21個(gè)特殊功能寄存器。每個(gè)寄存器均為8位(一個(gè)字節(jié)),所以實(shí)際上這128個(gè)字節(jié)并未全部利用。表4所示為89C51單片機(jī)特殊功能寄存器地址及符號(hào)表。表中帶*號(hào)的為可位尋址的特殊功能寄存器。
2.2.6 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)單片機(jī)與外部設(shè)備交換信息一般采用兩種方式,即查詢方式和中斷方式。中斷方式具有CPU效率高,適合于實(shí)時(shí)控制,將從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)通過中斷方式及時(shí)傳送給CPU,經(jīng)過處理后就可立即做出響應(yīng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制。而采用查詢方式就很難做到及時(shí)采集、實(shí)時(shí)控制。從面向用戶的角度來看,8051單片機(jī)的中斷系統(tǒng)就是由如下幾個(gè)殊功能寄存器組成:
·定時(shí)器控制寄存器TCON | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
控制位 | TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
控制位 | SM0 | SM1 | SM2 | REN | TB8 | RB8 | TI | RI |
SM0 | SM1 | 工作方式 |
0 | 0 | 方式0:移位寄存器方式 |
0 | 1 | 方式1:8位UART,波特率可變 |
1 | 0 | 方式2:9位UART,波特率為fosc/64或fosc/32 |
1 | 1 | 方式3:9位UART,波特率可變 |
·SM2 (SCON.5):允許方式 2 或方式 3 多機(jī)通訊控制位。在方式 2 或方式 3 時(shí),如SM2=1,REN=1,則從機(jī)處于只有接收到 RB8=1(地址幀)才激發(fā)中斷請求標(biāo)志RI=1,向主機(jī)請求中斷處理。被確認(rèn)為尋址的從機(jī)復(fù)位SM2=0,才能接收 RB8=0 的數(shù)據(jù)幀;在方式 1 時(shí),如 SM2=l,則只有在接收到有效停止位時(shí)才置位中斷請求標(biāo)志位RI=1;在方式0時(shí),SM2應(yīng)為 0。
·REN(SCON.4):REN,允許/禁止串行接收控制位。由軟件置位REN=1為允許串行接收狀態(tài),可啟動(dòng)串行接收器RXD,開始接收信息。軟件復(fù)位REN=0,則禁止接收。 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
控制位 | EA | - | - | ES | ET1 | EX1 | ET0 | EX0 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
控制位 | - | - | - | PS | PT1 | PX1 | PT0 | PX0 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
控制位 | GATE | C/T | M1 | M0 | GATE | C/T | M1 | M0 |
低4位為T0的控制字,高4位為T1的控制字。GATE為門控位,對定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)起輔助控制作用。GATE=1時(shí),定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)受外部引腳輸入電平的控制,此時(shí)只有P3口的P3.2(或P3.3)引腳即INT0(或INT1)為1才啟動(dòng)計(jì)數(shù);GATE=0時(shí),定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行不受外部輸入引腳的控制。
C/T為方式選擇位。C/T=0為定時(shí)器方式,采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩脈沖的12分頻信號(hào)人作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖,若采用12MHz的振蕩器,則定時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率為1MHz,從定時(shí)器的計(jì)數(shù)值便可得定時(shí)時(shí)間。 M1 | M0 | 工作方式 |
0 | 0 | 方式0:為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 |
0 | 1 | 方式1:為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 |
1 | 0 | 方式2:為自動(dòng)重裝常數(shù)的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 |
1 | 1 | 方式3:僅適用于T0,分成兩個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 |
單片機(jī)是一種時(shí)序電路,必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作,在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器,使用晶體振蕩器,接18、19腳。如圖3所示,外部時(shí)鐘振蕩電路由晶體振蕩器和電容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,連接在XTAL1、XTAL2腳兩端。對外部C1、C2的取值雖然沒有嚴(yán)格的要求,但電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性。C1、C2通常取值C1=C2=30—30PF;8051的晶振最高振蕩頻率為12M,AT89C51的外部晶振最高頻率可到24M。典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12MHz(產(chǎn)生精確的us級時(shí)歇,方便定時(shí)操作)。
(2)電源電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般教科書推薦C 取10u,R取10K。當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期 的高電平。至于如何具體定量計(jì)算,可以參考電路分析相關(guān)書籍。
(4) EA訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào),當(dāng)EA為低電平時(shí),對ROM的讀操作限制在外部程序存儲(chǔ)器;當(dāng)EA為高電平時(shí),則對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始,并可延至外部程序存儲(chǔ)器。高電平就是選用內(nèi)部ROM,低電平就是不選用內(nèi)部ROM,8031內(nèi)部根本沒有ROM,需接外接ROM,所以要低電平。
2.3 傳感器設(shè)計(jì) 測量溫濕度所用的傳感器為數(shù)字溫濕度傳感器DHT11.DHT11是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件,并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中,傳感器內(nèi)部在檢測信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口,使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗,信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上,使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便,特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。
(3)DHT11的DATA引腳檢測到外部信號(hào)有低電平時(shí),等待外部信號(hào)低電平結(jié)束,延遲后DHT11的DATA 引腳處于輸出狀態(tài),輸出80us的低電平作為應(yīng)答信號(hào),緊接著輸出80us的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù),微處理器的I/O此時(shí)處于輸入狀態(tài),檢測到I/O有低電平(DHT11回應(yīng)信號(hào))后 ,等待80us 的高電平后的數(shù)據(jù)接收。
APC220-43模塊內(nèi)設(shè)256B的緩沖區(qū),在緩沖區(qū)為空的情況下,用戶可以不用考慮空中波特率與串口波特率的大小關(guān)系1次傳輸256B的數(shù)據(jù),當(dāng)空中波特率大于設(shè)置的串口波特率時(shí),可1次傳輸無限長度的數(shù)據(jù)。APC220模塊有UART和USB兩種接口類型可供選擇,支持7種串口波特率設(shè)置。最重要的是它采用透明的數(shù)據(jù)傳輸模式,寫發(fā)送模塊什么,接收模塊就可以讀到什么。收發(fā)模塊采用默認(rèn)的工作參數(shù)就可以正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。
APC220-43模塊共有9個(gè)接腳,具體定義如下表: APC220引腳定義 | ||
引腳 | 定義 | 說明 |
1 | GND | 地0V |
2 | VCC | 3.3V-5.5V |
3 | EN | 電源是能端,>=1.6v或者懸空使能,<=0.5v休眠 |
4 | RXD | URAT輸入口,TTL電平 |
5 | TXD | UART輸出口,TTL電平 |
6 | AUX | UART口的收發(fā)指示輸出,低接收,高輸出 |
7 | SET | 參數(shù)設(shè)置,低有效 |
8 | NC | 空腳 |
9 | NC | 空腳 |
通過SET腳進(jìn)行在線修改。在線軟件設(shè)置是通過模塊的UART/TTL口完成的(4,5PIN)和SET腳完成的,時(shí)序圖見圖7.當(dāng)EN腳置高50ms后,模塊即可正常工作(T1)。設(shè)置時(shí)首先將SET腳置低,此時(shí)無論UART口是何狀態(tài),模塊自動(dòng)將UART口轉(zhuǎn)變?yōu)?600bps,無校驗(yàn)?zāi)J剑s1ms后模塊進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)(T2).用戶可以通過向RXD口發(fā)送設(shè)置命令,模塊校驗(yàn)后,在200ms內(nèi)TXD腳將開始返回參數(shù)信息(T3),用戶在確定設(shè)置信息無誤后置高SET腳,模塊在10ms內(nèi)切換至用戶設(shè)置的參數(shù)模式運(yùn)行(T4)。需注意的是當(dāng)模塊進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)(SET腳為低),用戶只能發(fā)送一次設(shè)置命令 ,如發(fā)送設(shè)置命令出錯(cuò),或已經(jīng)完成設(shè)置,若需再次設(shè)置必須將SET腳置高,后重新進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。
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參數(shù)表示方法 | ||
參數(shù) | 字節(jié)數(shù) | 說明 |
頻率 | 6 | 單位KHZ,如434MHZ表示為434000 |
空中速率 | 6 | 2400,4800,9600,19200bps用1,2,3,4表示 |
發(fā)射功率 | 1 | 0至9,設(shè)置0為-1dBm,9為13dBm(20mW) |
串口速率 | 1 | 1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600bps用0,1,2,3,4,5,6表示 |
串口校驗(yàn) | 1 | 串口校驗(yàn)0為無效校驗(yàn),1為偶校驗(yàn),2為奇校驗(yàn) |
APC220-43技術(shù)指示 | |
工作方式 | 418MHZ to 455MHZ(1MHZ步進(jìn)) |
調(diào)制方式 | GFSK |
頻率間隔 | 200KHZ |
發(fā)射功率 | 20mw(10級可調(diào)) |
接收靈敏度 | -118dBm@1200bps |
空中傳輸速率 | 2400-9600bps |
接口速率 | 1200-57600bps |
接口校驗(yàn)方式 | 8E1/8N1/801 |
接口緩沖空間 | 256bytes |
工作濕度 | 10%-90% |
工作溫度 | -30 -85 |
電源 | 3.3- 5.5V(50mv紋波) |
發(fā)射電流 | <=35mV@20mW |
接收電源 | <=28mA |
休眠電源 | <=5uA |
傳輸距離 | 1200米傳輸距離(1200bps開闊的可視距離) |
尺寸 | 37.5mm×18.3mm×7.0mm |
蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈,使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的,因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它,單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小,單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器,因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過一個(gè)三極管來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,原理圖見下面圖12:
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如圖所示,蜂鳴器的正極接到VCC(+5V)電源上面,蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E,三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機(jī)的I/O口控制,當(dāng)該I/O輸出高電平時(shí),三極管T1截止,沒有電流流過線圈,蜂鳴器不發(fā)聲;當(dāng)I/O口輸出低電平時(shí),三極管導(dǎo)通,這樣蜂鳴器的電流形成回路,發(fā)出聲音。因此,我們可以通過程序控制I/O口的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。程序中改變單片機(jī)I/O口輸出波形的頻率,就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào),產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外,改變單片機(jī)I/O口輸出電平的高低電平占空比,則可以控制蜂鳴器的聲音大小。
DHT11先發(fā)送12—14us的低電平信號(hào),然后緊跟高電平,如果在116—118us左右,將自動(dòng)識(shí)別為1,如果在26—28us左右將識(shí)別為0。這樣循環(huán)40次,共40位二進(jìn)制數(shù),每八位為一組,其中包括八位濕度整數(shù)位、八位濕度小數(shù)位、八位溫度整數(shù)位,八位溫度小數(shù)位、八位較檢位。由于設(shè)計(jì)的需要,現(xiàn)只讀取八位濕度整數(shù)值,將讀取的濕度值傳給單片機(jī)。
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