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1、粮仓的温湿度监测系统设计摘要随着单片机技术和工业生产自动化程度的不断提高，单片机测控技术已得到了广泛的推广和应用。这种单片机的测试技术为工业控制、家用电器和仪器仪表智能化的应用提供了一种全新的、有效的测试方法，并具有很大的实用意义和前景。本文根据粮仓环境测试的特点，应用现代检测理论，对温室的温度、湿度等环境因子进行自动检测，完成了整个监测检测系统的软、硬件设计。第一章对粮仓自动监测系统的发展背景及现状作一简单介绍，并确定了本论文的设计方向;第二章介绍了系统的硬件设计;第三章介绍了系统软件的模块化设计;最后对整个系统的改进提出几点建议。关键词: 粮仓；现代检测技术；单片机；微处理器 Abstra
2、ctWith the continuous development of the microprocessor technology and industry automation level,the technology of microprocessor test has been widely spread and applied.This technology was based on modern test theory and provided a kind of fire-new and effective control method in application of ind
3、ustry control, household appliances and instrument intelligence, it has prodigious practical use and prospect. In this paper, according to the character of environment test in graindepot, we applied modern theory to realize auto-test to temperature and humidity. We accomplished the software and hard
4、ware design of the whole test system finally. In the first chapter, the paper introduced simply the background and development condition of auto-test system in grand put in graindepot forward the research subject. In the second chapter, this paper introduced hardware design of system. In the third c
5、hapter, the paper introduced software design of system. Finally, several pieces of suggestions were put to improve the whole system.keywords: Graindepot ;Modern test technology; Microprocessor目录摘要Abstract目录IV第一章 绪论1 1.1研究的背景和意义1 1.2温度传感器技术的国内外研究动态.1 1.3湿度传感器技术的国内外研究动态.2 1.4 本课题的主要研究目标及内容.2第二章 器件简介2.
6、1 AD590简介2.2 ADC0809 简介第三章 系统的硬件设计.3 3.1总体设计4 3.2信号采样电路设计5 3.2.1温度采样电路设计.6 3.2.2湿度采样电路设计.9 3.3单片机最小系统的设计.12 3.3.1单片机系统及外围电路.12 3.3.2系统电源模块.13 3.4 A/D转换电路.15 3.4.1 A/D转换器的主要技术指标.17 3.4.2 ADC0809与8031的接口电路.203.5键盘/显示器接口电路设计.213.5.1键盘接口设计213.6执行及报警电路设计25第四章 系统的软件设计.26 3.1 软件系统框图及地址分配.26 3.2主程序设计.27 3.3
7、键盘程序设计.28 3.4滤波程序设计.30第五章 总结-.33第六章 致谢.34参考文献.35附录1 温湿度控制系统电路图附录2 ADC0809与8031的接口电路附录3 键盘/显示器接口电路附录4 执行及报警电路附录5 主程序附录6 滤波程序第一章 绪论1.1研究的背景和意义粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其它突发性事件而采取的有效措施，因此，粮食的安全储藏具有重要意义。目前，我国地方及垦区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题。根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度和湿度，以便及时采取相应的措施。但大部分粮库目前还是采取人工测量温度和湿度的方法，这不仅使粮
8、库工作人员工作量增大，且工作效率低，尤其是大型粮库的温度和湿度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。 影响粮食安全储藏的主要参数是粮食的温度和湿度，这两者之间又是互相关联的。粮食在正常储藏过程中，含水量一般在12%以下(为安全状态)，不会产生温度突变，一旦粮库进水、结露等使粮食的含水量达到20%以上时，由于粮粒受潮，胚芽萌发，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮食温度突然升高，必然引起粮食“发烧”和霉变，并可能形成连锁反应，从而造成不可挽回的损失。因此设计出一种经济实用的粮库粮情温湿度智能检测系统是非常有必要的。1.2 温度传感器技术的国内外研究动态一、热敏电阻以温度变化导致
9、阻值的变化为工作原理的热敏电阻，因其具有成本低、体积小、简单、可靠、响应速度快、容易使用等特点，在多项温度测量应用中受到广泛欢迎，也是国内粮情测控系统中采用最多的温度传感器.热敏电阻的电阻温度系数较高，因此其自身发热较小，信号调节较为简单。热敏电阻的缺点是互换性差，温度与输出阻值之间呈非线性关系IZ1。热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种，但在温度测量应用中，正温度系数热敏电阻较少得到采用，更多采用的是负温度系数热敏电阻。二、数字式温度传感器 数字式温度传感器的种类也不少，但用于粮情测控系统的温度传感器主要是Dallas的DS 18x20系列温度传感器，其温度检测范围为-55
10、+125 C，检测精度为士0.5 。 DS 18x20采用1-WireTM接口，封装形式有PR-35和SSOP-16两种，粮情测控系统中采用的是PR-35封装.DS 18x20采用9个位表示测温点的温度值，每个DS 18x20内部都设置有一个单一的序列号，因此可以使多个DS 18x20共存于同一根数据传输线上.DS 18x20内部分为4个部分:1,64位序列号;2、保存临时数据的8字节片内RAM;3、保存永久数据的2字节EEPROM: 4、温度传感器三、光纤传感器光纤温度传感器是近几年发展的新技术，也是工业中用的最多的光纤传感器之一。目前研究的光纤温度传感器主要有辐射式温度传感器、半导体吸收式
11、温度传感器、光纤热色传感器等.光纤温度传感器的精度更高，但成本较贵。1.3 湿度传感器技术的国内外研究动态 近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步.湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度崛度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。一、湿敏元件 湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等
12、。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。二、集成湿度传感器 目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywe”公司(H1H-3602, HIH-3605, HIH-3610型)，Humirel公司(HM 1500, HM 1520, HF3223 , HTF3223型)，Sensiron公司(SHT11,SHT15型)。这些产品可分成以下三种类型:1、线性电压输出式集成湿度传感器 典型产品有HIH3605/3610, HM1500/ 1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度成比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污
13、染能力强。2、线性频率输出式集成湿度传感器 典型产品为HF3223型，它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55% RH时的输出频率为8750Hz(典型值)，当相对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hze这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。3、频率/温度输出式集成湿度传感器 典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC端引出，配上二次仪表即可测量出温度值fl01.4 本课题的主
14、要研究目标及内容1.4.1 设计目标：实现温室温、湿度的自动监测。1.4.2 设计内容1.设计相应的信号采集电路、执行电路等硬件电路;2.实现各环境要素的自动监测;3.通过单片机汇编语言编制数据采集、分析处理、显示、修改、参数设置、控制等程序功能模块;4.研究装置的软硬件抗干扰措施，提高系统工作的可靠性和稳定性。 第二章 器件简介2.1 AD590简介AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T热力学温度，单位为K。2、AD59
15、0的测温范围为-55+150。3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。2.2 ADC0809 简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的
16、8位通用A/D芯片本系统采用ADC0809大规模集成电路芯片，它是逐次逼近式A/D转换器，输出的数字信号有二态缓冲器，可以和单片机直接接口。ADC0809的主要技术指标为:1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时） 4）单个+5V电源供电 5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度 7）低功耗，约15mW。2.2.1内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图1322所示，它由8路模拟开关、地址锁存与
17、译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。2.2.2 ADC0809管脚功能及定义 ADC0809模数转换器的管脚定义如图2-1所示。图2-1ADC0809模数转换器的管脚22.3 外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，下面说明各引脚功能。 IN0IN7：8路模拟量输入端。 2-12-8：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿
18、使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 GND：地。 ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出
19、信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。 （1）定时传送方式 对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即
20、调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。第三章 系统的硬件设计3.1总体设计总的设计思想是通过温、湿度传感器将温度、湿度值转换为电量输出，由A/D转换器
21、对模拟信号进行数字化，被数字化的信号经过单片机处理后，送显示器及执行机构，完成温、湿度声光报警的功能，总体设计框图如图3-1所示。本系统完成以下功能:可对温、湿度进行多点自动检测、显示、报警。当温、湿度超过上、下限设定值时，可自动发出声光报警，报警的上下限值可通过键盘随时设定。为实现以上功能需安排以下五个部分组成整个控制系统如图3-2所示。系统的硬件组成: (1)信号采样电路 (2)单片机基本系统(8031) (3) A/D转换电路 (4)键盘和显示电路 (5)执行电路3.2信号采样电路设计 采样电路在整个控制装置中占据着十分重要的地位，采样值是8031主要处理的数据，是实施控制的依据，所以保
22、证采样电路的准确是进行良好控制的基础。3.2.1温度采样电路设计温度采样电路的设计只要在于选择好温度传感器，温度传感器的种类很多，根据温室使用条件，选择恰当的传感器类型才能保证测量的准确可靠，并同时达到增加使用寿命和降低成本的目的。根据温室温度控制的特点，本系统中温度传感器选用 AD590集成温度传感器。集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测： 式中，K波尔兹常数；q电子电荷绝对值。集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式
23、分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0时输出为0，温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。 3.2.1.1 AD590的应用电路 1、基本应用电路图1（a）是AD590的封装形式，图1（b）是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kW时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使VO=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电
24、位器,VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。2、摄氏温度测量电路图2所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放LF355的增益。调整方法如下：在0时调整R2，使输出VO=0，然后在100时调整R4使VO=100mV。如此反复调整多次，直至0时，VO=0mV，100时VO=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么VO应为25mV。冰水混合物是0环境，沸水为100环境。要使图2中的输出为200mV/，可通过增大反馈电阻（图中反馈电阻由R3与电位器R4串联而成）来实现。另外，测量华氏温度（符号为）时，因华氏温度等于热力学温度
25、减去255.4再乘以9/5，故若要求输出为1mV/，则调整反馈电阻约为180kW，使得温度为0时， VO=17.8mV；温度为100时，VO=197.8mV。AD581是高精度集成稳压器，输入电压最大为40V，输出10V。3、温差测量电路及其应用(1). 电路与原理分析图3是利用两个AD590测量两点温度差的电路。在反馈电阻为100kW的情况下，设1#和2# AD590处的温度分别为 （）和 （），则输出电压为 。图中电位器R2用于调零。电位器R4用于调整运放LF355的增益。由基尔霍夫电流定律： （1）由运算放大器的特性知： （2） （3）调节调零电位器R2使： （4）由（1）、（2）、（4
26、）可得： 设：R4=90kW则有： = = （5）其中， 为温度差，单位为。由式（5）知，改变 的值可以改变VO的大小。3.2.1.2 温度检测电路的设计在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器RP1的电阻之和为10k时，输出电压随温度的变化为l0mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。为了使此电阻精确(0.1%)，可用一个9.6k的电阻与一个1 k电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的l0k的电阻。温度检测电路如图3-3所示，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗。而
27、运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给A2的同相输入端输入一个恒定的电压，然后将此电压放大到2.732V。这样，A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标。 将AD590放入0 的冰水混合溶液中，A1同相输入端的电压应为2.732V同样使A2的输出电压也为2.732V，因此A1与A2两输出端之间的电压为0V,即对应于0。 AD590温度与电流的关系如表3-1所示。3.2.2湿度采样电路设计湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。 湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性
28、即可测量湿度。 湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、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。 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。 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。3.2.2.1 氧化铝湿度计 氧化铝传感器的突出优点是，体积可以非常小（例如用于探空仪的湿敏元件仅90m厚、12mg重），灵敏度高（测量下限达-110露点），响应速度快（一般在 0.3s 到 3s 之
29、间），测量信号直接以电参量的形式输出，大大简化了数据处理程序，等等。另外，它还适用于测量液体中的水分。如上特点正是工业和气象中的某些测量领域所希望的。因此它被认为是进行高空大气探测可供选择的几种合乎要求的传感器之一。也正是因为这些特点使人们对这种方法产生浓厚的兴趣。然而，遗憾的是尽管许多国家的专业人员为改进传感器的性能进行了不懈的努力，但是在探索生产质量稳定的产品的工艺条件，以及提高性能稳定性等与实用有关的重要问题. 上始终未能取得重大的突破。因此，到目前为止，传感器通常只能在特定的条件和有限的范围内使用3.2.2.2 湿度检测电路湿度检测电路由湿度传感器型湿度传感器、振荡电路、整流电路、输出
30、放大电路等组成。湿度检测电路如图3-4所示。振荡电路为RC桥式振荡电路，传感器特性的线形补偿由R1, R2完成，D1, D2, D3用于输入保护，A1, A2为运算放大器，A2接成电压跟随器。当环境湿度发生变化时，传感器的电容量也随着变化，这种变化反应到由振荡电路提供的正弦波信号，通过电压跟随器输出电压值。3.3单片机最小系统的设计 3.3.1单片机系统及外围电路单片机采用MSC-51或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，时期显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。P1口低4位与行驱动器相连，送出行选信号；P1.5P1.7口则用来发送控制信号。P0
31、口和P2口空着，在有必要的时候可以扩展系统的ROM和RAM,下图给出的是AT89C51的最小系统图。图3-5 MSC51单片机最小系统MSC51单片机管脚说明如下：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
32、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FLAS
33、H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
34、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（0000H-FFFFH），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
35、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。3.3.2 系统电源模块系统电源电路如图3-6所示。AT89C51工作电压VCC=5V,其EA引脚需接高电平,5V电源电路图。图3-6 系统电源模块 3.4 A/D转换电路AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近（SAR）型ADC，它具有每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。AD7656的电源包括AVCC、DVCC、VDD、VSS和VDRIVE。AVCC和DVCC
36、分别为模拟电源和数字电源，范围为4.755.25 V。VDD/VSS为采集到的模拟信号部分的供电电源，范围为+/-5V到+/-16.5V之间。AD7656允许的模拟输入信号有两种量程，一种是输入信号为+/-5V之间，另外一种为+/-10V之间。为提高采样的精度，采用输入信号范围为+/-10V之间的电路接法。因此VDD/VSS至少为+/-10V。RANGE口决定的模拟信号输入的范围，当RANGE接地时，输入范围为4倍的参考电压（2.5V），当RANGE接VDRIVE时，模拟输入范围为2倍的参考电压，因此RANGE信号端接地。参考电压采用的是内部参考电压。AD7656和DSP之间的通信采用并口方式
37、。片选信号CS接地，始终保持接通。始终保持AD7656运行，STBY直接接VDRIVE。AD与DSP之间采用的是16位并口进行数据传输，所以SER/PAR，H/S，W/B均接地。为完成六路信号同步采样，故A/D转换通道控制开关CONVSTA，B，C连接到一起。所有的数字电源，模拟电源，接口驱动电压等电源，均通过两个电容（100nF/10mF）并联后与就近的地连接去耦。3.4.1 A/D转换器的主要技术指标A/D转换器的主要技术指标有:分辨率、精度、量程、转换时间等。分辨率(Resolution)分辨率反映转换器所能分辨的被测量的最小值。通常用输出二进制代码的位数来表示。8位A/D转换器的分辨率
38、为8位。 精度（Precision )精度指的是转换的结果相对于实际的偏差，精度有两种表示方法:绝对精度和相对精度。绝对精度用最低位(LSB)的倍数来表示，如: 如1LSB ;相对精度用绝对精度除以满量程值的百分数来表示，如:士0.05%。同样分辨率的转换器其精度可能不同。量程(满刻度范围一Full Scale Range)量程是指输入模拟电压的变化范围。如:某转换器具有10V的单极性范围或一5一+5V的双极性范围，它们的量程都为10V。实际的A/D , D/A转换器的最大输入/输出值总是比满刻度值小。转换时间(Conversion Time ) A/D转换器的转换时间是指:从启动转换开始，直
39、至取得稳定的数字量或模拟量所需的时间称为转换时间。转换时间与转换器工作原理及其位数有关。同种工作原理的转换器，通常位数越多，转换时间越长。3.4.2 ADC0809与8031的接口电路ADC0809有8个通道的模拟量输入，在程序控制下，可令任意通道进行A/D转换并可得到相应的8位二进制数字量. ADC0809与8031单片机的连接如附录2所示。3.5键盘/显示器接口电路设计显示器是最常用的输出设备，特别是发光二极管显示器(LED)和液晶显示器(LCD)，由于结构简单、价格便肩、接口容易，得到广泛的应用，尤其在单片机系统中大量使用。本系统中8031通过并行接口(8155芯片)与LED显示器接口。
40、七段LED显示器共有8个发光二极管。其中7个发光二极管用于构成七笔字形，另一个发光二极管构成小数点。七段LED显示器有共阴极和共阳极两种接法，如图3-10所示。共阴极接法，即将8个发光二极管的阴极连接在一起，高电平输入有效(LED发光)。共阳极接法，即将8个发光二极管的阳极连接在一起，低电平输入有效(LED发光)。七段LED显示器显示原理简单，只要控制其中各段LED的亮与火即可显示出相应的数字、字母或符号。 常用的显示方法有静态显示和动态显示两种。所谓静态显示，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。这种显示方式，每一位都需要有一个8位输出口控制，所以占用硬件多，一般用
41、于显示器位数较少的场合。所谓动态显示，就是单片机定时的对显示模块件扫描，显示模块件分时工作，每次只能有一个器件显示。但由于人视觉的暂留现象，所以仍感觉所有的器件都在显示。动态显示的最大优点是使用硬件少，接口电路简单，但它要求CPU频繁的为显示服务。本系统中将采用动态扫描的方法。3.5.1键盘接口设计键盘是常用的单片机输入设备之一。一般键盘由若干个按键组成，操作人员通过键盘输入命令和数据，实现人机对话。用于计算机系统的键盘有两类:一类是编码键盘，即键盘上闭合键的识别由专用硬件实现。另一类是非编码键盘，即键盘上闭合键的识别由软件实现。在单片机应用系统中为了降低成本，简化硬件电路，大多数采用非编码键
42、盘。本系统中8031通过并行接口(8155芯片)与键盘接口。 3x3的键盘结构如图3-9所示，图中列线通过电阻接+5 V。当键盘上没有键闭合时，所有的行线和列线断开，列线y0y2都呈高电平。当键盘上某一个键闭合时，则该键所对应的行线和列线短路。例如1号键闭合时，行线x0和列线y1短路，此时y1的电平由行线x0的电位所决定。如果把列线接到微机的输入口，行线接到微机的输出口，则在微机的控制下，使行线x0为低电平，其余x1, x2都呈高电平，读列线状态。如果y0, y1, y2都为高电平，则x0这一行上没有键闭合，如果读出的列线状态不全为高电平，则为低电平的列线与x0相交处的键处于闭合状态;这种逐行
43、逐列的检查键盘状态的过程称为对键盘的一次扫描。CPU对键盘扫描可以采用定时控制方式，每隔一定时间，CPU对键盘扫描一次，也可以采用中断控制方式。每当键盘上有键闭合时，向CPU请求中断，CPU响应键盘输入中断，对键盘扫描，以识别哪一个键处于闭合状态，并对键输入信息做出相应处理。CPU对键盘上闭合键的键号确定，可以根据行线和列线的状态训一算求得。键盘电路由8155PA口、PC口和2x8矩阵结构形式的16只键组成，其中10只数码键、6只功能键。在键盘扫描电路中，8155的PA口用做控制键扫描的列线，是输出口，也称键扫描口。PC口用做输入口，其中PCO,PC1接键盘的行线，称键输入口。闭合键的键值确定
44、:根据该键所在的行、列值决定。例如:闭合键4，键4所在的行为第0行，其行首键号为0,第4列，闭合键值由下式计算得到:键值=行首键号+列号=0+4=4。其逻辑电路如附录3所示。显示电路由8155的PA口、PB口、8只LED显示器等组成。LED选用共阴极的七段显示器，并采用动态显示原理，即有低位到高位，一位一位显示，对每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。因此，控制显示器公共阴极电位的I/O口只需一个，现选用PB口输出位选码，称为扫描口。位选码中为0的位是被选中的显示位。此外，控制各位显示器所显示的字形也需一个I/O口，现选用PA口，PA口的输出与LED相连完成段选功能。PA口的段选码和PB口的位选码相配合就可显示相应位的字码了。其逻辑电路如附图3所示。3.6执行及报警电路设计该执行电路按要求直接控制风机和电炉等设备，并对超过温、湿度上下限给出声光报警信号。以PI口的P1.01.4控制加湿器、风扇等设备，P1.5P1.7用于声光报警。在控制电路中，为避免中间继电器动作对整个装置产生干扰，采用光电耦合器隔离
