蔬菜大棚温度自动测试系统

1、个人资料整理仅限学习使用蔬菜大棚温度自动测试系统的设计摘要温度控制是蔬菜大棚最重要的一个管理因素，温度过高或过低，都会影响蔬菜的生长。传统的温度控制是用温度计来测量，并根据此温度人工来调节其温度。但仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。为此，现代的蔬菜大棚管理中通常需要温度自动控制系统，以简单方便、快速的的控制大棚内的温度。b5E2RGbCAP本设计以 AT89C51 单片机为控制中心，用AD590 为温度检测元件，由温度测量控制电路、键盘、显示电路、报警电路等组成，实现对大棚环境温度测量与控制，用户可通过键盘设置需要报警的上下限值。文中从硬件和软件两方面介绍了温度控制系统，对硬件原理图和程序

2、流程图进行了系统的描述。并用Keil 作为软件调试界面，PROTEUS 作为硬件仿真界面，实现了系统的总体调试，结果表明该系统能实现温度的自动测量和自动控制功能，可将棚内的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度范围内。 p1EanqFDPw该系统可扩展性强，配置简单，操作方便，具有通用性，有效地节省了人力物力。关键词 AT89C51 单片机 AD590 温度传感器 越限报警 自动测控I/48个人资料整理仅限学习使用TheDesign of the Automatic temperaturecontrol system in vegetable greenhouseABSTRACTFor the ve

3、getable greenhouse, the most important management factor is the temperature control.If thetemperature is too high or too low, the vegetables will be killed or stopped growing.Traditional temperature control is suspended a thermometer in greenhouse internal, the workers can regulate the temperature i

4、nside the greenhouse based on the temperature value.Now,the modern management of vegetable greenhouses usually uses automatic temperature to control systemDXDiTa9E3d.The design use the AT89C51 microcontroller as the control center, withinAD590 for temperature detection element, including the tempera

5、ture control circuit, keyboard, display circuit, alarm circuit,achieving the greenhouse environment, temperature measurement and control, the user can set the desired alarm through the keyboard.RTCrpUDGiTAnd using Keil as a software debugging interface, PROTEUS as hardware emulation and debugging in

6、terface to achieve the overall system debugging, the results show that the system can realize automatic temperature measurement and automatic control, Socan always control the temperature of greenhouse for vegetable growths temperature range5PCzVD7HxA.This system can effectively save human and mater

7、ial resources with strong scalability,simple configuration,operability and universal.jLBHrnAILgKEY WORDS AT89C51 microcontrollerAD590 temperature sensorxHAQX74J0X control automaticallyII/48个人资料整理仅限学习使用III / 48个人资料整理仅限学习使用目录摘要 I LDAYtRyKfEABSTRACTIIZzz6ZB2Ltk1 绪论 1dvzfvkwMI11.1 背景及意义 1rqyn14ZNXI1.2 方

8、案论证 2EmxvxOtOco1.3 方案组成 3SixE2yXPq52 硬件电路设计 46ewMyirQFL2.1 AT89C51 单片机 4kavU42VRUs内部结构 4y6v3ALoS89单片机的引脚5M2ub6vSTnP的最小系统 70YujCfmUCw2.2 温度采集电路 9eUts8ZQVRd温度传感器 9sQsAEJkW5T温度采集工作原理10GMsIasNXkA低通滤波电路 11TIrRGchYzg2.3 A/D 转换电路 127EqZcWLZNX转换器分类 12lzq7IGf02E芯片 13zvpgeqJ1hk与单片机的接口方式15NrpoJac3v1转换电路的工作原理16

9、1nowfTG4KI2.4 按键电路设计 16fjnFLDa5Zo键盘的结构和工作方式17tfnNhnE6e5按键电路18HbmVN777sL个人资料整理仅限学习使用按键电路的消抖 18V7l4jRB8Hs2.5 温度显示电路 1983lcPA59W9数码管 19mZkklkzaaP驱动电路 21AVktR43bpw2.6 其它电路 21ORjBnOwcEd电源电路 212MiJTy0dTT声音报警电路 22gIiSpiue7A光报警电路 22uEh0U1Yfmh3 软件系统设计 23IAg9qLsgBX3.1 程序流程图及分析23WwghWvVhPE4 仿真与分析 27asfpsfpi4k4

10、.1 电路图绘制 28ooeyYZTjj14.2 PROTEUS与 KEIL 整合后的电路仿真29BkeGuInkxI4.3 PROTEUS仿真结果 30PgdO0sRlMo5 结论 333cdXwckm15致谢 35h8c52WOngM参考文献36v4bdyGious附录 37J0bm4qMpJ9个人资料整理仅限学习使用1 绪论1.1 背景及意义蔬菜的生长与温度息息相关，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度控制。温度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。为此，智能的大棚温度控制系统已经成为农民的迫切需要。XVauA9grYP最早的蔬菜大棚的温度

11、监控方法无非是温度计查看，然后是人工处理，实时性差而且占用大量的人工资源，又容易发生差错。bR9C6TJscw传统的测温系统是在分立式温度传感器的基础上发展起来的。测温点上由传感元件，信号调理电路、 A/D 转换或 T/F 转换、单片机数据采集等组成一个完整的微机系统；或采用独立式仪表测量单元，并通过串行口与上位机通讯、系统结构复杂、成本较高。由于这类传感器的主要缺点是外围电路比较复杂、测量精度较低、分辨率不高、需经行温度校正等，虽然它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从 -50 1600进行连续测量。但它的体积较大，使用也不够方便。因此，分立式温度传感器逐

12、渐被淘汰，所以在其基础上发展起来的温度测控系统也逐渐被淘汰。 pN9LBDdtrd模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前国内外应用最普遍的一种集成传感器。因此有该类温度传感器构成的温度测控系统也是应用最普遍的一类。 DJ8T7nHuGT智能温度传感器是在 20 世纪 90 年代中期问世的。智能温度传感器是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。且它输出的是数字信号，可以直接同单片机相连接，具有克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D 转换器的弊端

13、的优点。进入21 世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化。因此智能温度传感器是蔬菜大棚温度自动测控系统的发展趋势。QF81D7bvUA本设计的目的是让管理者能够及时的观测到蔬菜大棚内的温度，将温度始终控1/48个人资料整理仅限学习使用制在适合蔬菜生长的范围内，帮助农民提高农作物的产量，减少管理者的工作量。4B7a9QFw9h1.2方案论证在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要，并以监控采大棚内各个角

14、落的温度变化情况，一旦出现异常现象就能报警，并能及时处理。但温度自动测控系统有好多种方案，为此，需要进行讨论和比较，以找到最佳的设计方案。ix6iFA8xoX<1）测量部分方案一：采用热敏电阻，可满足4090的测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性都比较差 ,对于检测小于 1的温度信号是不适用的。wt6qbkCyDE方案二：采用DS18B20。它是DALLAS 公司专利产品，在2075范围内精度为 0.5，但是在此范围外的温度测量却误差较大，而且其串行数字输出方式采用软件处理比较困难，开销也大。Kp5zH46zRk方案三：采用温度传感器AD590 。它具有较高的精度和重复性，相比于热敏

15、电阻精度有很大提高，非线性误差为±0.3，且检测温度范围为：-55 +155，完全满足要求。 Yl4HdOAA61综上比较分析，选择方案三，以实现较好的温度测量实现。<2）显示部分方案一： LED 数码管显示，向每一个数码管发送数据，通过控制器控制显示顺序，由于显示速度快，肉眼看不出闪烁，完成显示。但是占用控制器资源太多。ch4PJx4BlI方案二： LCD 液晶显示，虽然其功耗低，体积小，抗干扰能力强，但易碎，控制时序上麻烦。综合分析，虽然方案一占用的资源太多，但如果采用扩展I/O 口的方法，是比方案二可行的，因此选方案一。<3）主机部分方案一：采用89C51，其内部有

16、4KB 的闪烁存储器，且编码后以并行方式传输数据。它的优点是方便实现，软件开销小。qd3YfhxCzo方案二 ：采 用8051，其内 部无 片内 程序 存储器 ，因 此， 必须 在片外 扩展2/48个人资料整理仅限学习使用EPROM。综合分析，采用方案一以比较方便。1.3方案组成由方案论证得到，温度自动控制系统电路是以AT89C51 单片机为控制核心来进行整体设计的，并用集成温度传感器AD590 为温度的检测元器件。因此，整个系统的硬件部分包括温度采集放大电路、模数转换电路、按键电路、数码管显示电路、声光报警电路等。本设计的基本框图如图1-1 所示。 E836L11DO5大大大大大大大大大AD

17、大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大大图 1-1 设计框图蔬菜大棚温度控制系统的基本功能：1 温度检测：采用 AD590 温度传感器作为检测端。2 具有显示功能：利用数码管显示温度。3 具有用户输入功能：利用键盘输入对温度的上下限进行设置。4 具有报警功能：声光报警。5 具有自动加热制冷保护功能：如果实际测定的温度值超过了系统设置的最高温度，单片机就会发出命令，进行制冷；如果实际测定的温度值超过了系统设置的最低温度，单片机会发出命令，进行加热；并伴随着声光报警。 S42ehLvE3M6 蔬菜大棚管理人员可以随时查询采集过来的温度历史记录。3/48个人资料整理仅限学习使用2

18、硬件电路设计本设计的温度自动控制系统电路以AT89C51 单片机为控制核心来进行整体设计的。整个系统的硬件部分包括AD590 的温度采样放大电路、ADC0809 的模数转换电路、按键电路、驱动电路、LED 显示电路、声光报警电路、电源转换电路等。再配上 C 语言的程序使软件得以实现，进而实现温度自动控制的基本功能。501nNvZFis通过温度传感器对大棚中空气进行温度采集，将采集的温度信号经放大滤波处理后，送给 ADC0809 进行转换，在传输给单片机，由单片机控制数码管显示器，并比较采集的温度与设定的温度范围是否一致，如果超出设定的温度范围，进行声光报警，再驱动继电器对大棚进行加热或降温处理

19、。jW1viftGw92.1 AT89C51 单片机内部结构AT89C51 单片机 1 内部包括一个8 位的 CPU，片内振荡器和时钟电路，由4K字节的 FLASH 存储器， 128KB 的数字存储器，四个8 位并行的 I/O 口，一个全双工串行口，两个16 位的可编程的定时 /计数器， 6 个中断源， 3 个中断矢量，提供两个中断优先级， 21 个特殊功能寄存器，可寻址各64KB 的外部程序存储器和数据存储器，有位寻址功能和较强的布尔数据处理能力，有两种软件可选的低功耗运行方式<空闲和掉电方式）。它的内部框图如图2-1 所示。 xS0DOYWHLP4/48个人资料整理仅限学习使用图 2

20、-1AT89C51 的内部结构图单片机的引脚AT89C51 的外形及引脚排列如图2-2 所示。图 2-2AT89C51 的引脚排列图AT89C51 的引脚除了 VCC 和 GND 之外，按功能可分以下三类：<1）时钟电路引脚：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。<2）I/O 端口引脚：P0 口： 8 位漏极开路双向I/O 口，每个引脚可吸收8 个 TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写1 时，被定义为高阻态输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可5/48个人资料整理仅限学习使用以被定义为数据 /地址的第八位。LOZ

21、MkIqI0wP1 口：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4 个 TTL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。ZKZUQsUJedP2 口：内部提供上拉电阻的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。

22、dGY2mcoKtTP3 口：内部带 8 个上拉电阻的双向 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。 rCYbSWRLIAP3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如表2-1 所示。表 2-1 P3 口的第二功能管脚第二功能P3.0RXD< 串行输入口）P3.1TXD< 串行输出口）P3.2/INT0< 外部中断0）P3.3/INT1< 外部中断1）P3.4T0< 记时器 0 外部输入）P3.5T1< 记时器 1 外部输入）P3.6/WR< 外部数据存储器写选通）<3

23、）控制类引脚：RST：复位引脚。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 ：片外存储器地址锁存允许/ 编程脉冲输入端。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 ALE6/48个人资料整理

24、仅限学习使用才起作用。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。FyXjoFlMWh/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。TuWrUpPObX/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 <V

25、PP）。 7qWAq9jPqE的最小系统<1）复位电路复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位，其作用是使 CPU 和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因此，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身不能自动复位的，必须配合相应的外部复位电路才能实现的。 llVIWTNQFk当 89C51 通电，时钟电路开始工作，在单片机的RST 引脚加上大于 24 个时钟周期以上的正脉冲，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC 指向 0000H， P0P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H ，其他专用寄存器被清0。 RST 由高电平降为低电平后

26、，系统从0000H 地址开始执行程序。 yhUQsDgRT1单片机的外部复位电路有上电复位和按键手动复位两种。上电复位利用电容器的充电来实现。如图2-3(a>所示，是单片机的上电复位电路。上电瞬间，由于电容两端电压不能突变，RST 引脚为高电平出现正脉冲其持续时间取决于RC 电路的时间常数。 RST 引脚要有足够长的时间才能保证单片机有效的复位。 MdUZYnKS8I按键手动复位电路，如图 2-3(b>所示，复位按键按下后，复位端通过 R10 这个小电阻，与 VCC 电源接通，迅速放电，使 RST 引脚为高电平，复位按键弹起后，电源 VCC 通过 R14 的电阻对电容 C1 重新充

27、电， RST 引脚出现复位正脉冲，其持续时7/48个人资料整理仅限学习使用间取决于 RC 电路的时间常数。 09T7t6eTno(a> (b>图 2-3 复位电路<2）时钟电路单片机的各个功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊的一拍一拍的工作。因此，时钟频率直接影响到单片机的速度。常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。e5TfZQIUB5内部时钟方式：89C51 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1 ，输出端为引脚XTAL2 。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构

28、成一个稳定的自激振荡器，图2-4 是内部时钟方式的振荡器。s1SovAcVQM图 2-4 内部时钟电路外部时钟方式：是使用外部振荡器产生的脉冲信号，常用于多片单片机同时工作，以便于多片单片机之间的同步，一般情况下，外部时钟源直接连到XTAL1 引脚， XTAL2 引脚悬空。 GXRw1kFW5s8/48个人资料整理仅限学习使用<3）最小系统单片机接上时钟电路和复位电路，就构成了最小系统，因此，最小系统如图2-5所示。图 2-5AT98C51 的最小系统2.2温度采集电路温度检测电路由温度传感器、LM741 型运算放大器等构成。温度传感器将温度变成电信号，通过放大器使得信号在A/D 转换器

29、的量程范围内放大，在单片机的控制下， A/D 转换器完成信号的A/D 转换，然后将转换后的数字信号送入单片机进行数据分析与处理。UTREx49Xj9AD590 是电流输出型的集成温度传感器，具有测温误差小、动态阻抗高、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等优点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准。其工作电压范围较宽<4 30 V ），测温范围为 55150 ，输出电阻较大，长导线上的压降一般不影响测量精度，因此不需要专门的温度补偿电路。 8PQN3NDYyP温度传感器AD590 是美国哈里斯公司的单片集成两端感温电流源，是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需的温度值。在

30、被测温度一定时，AD590 相当于一个恒流源， AD590 的温度测量器是一种已经IC 化的温度传感器，它会将温度转换为电流，由于此信号为模拟信号，因此，要进行进一步的控制及数码显示，还需要将此信号转换成数字信号。 mLPVzx7ZNwAD590 产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为430V ，可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；输出电阻为 9/48个人资料整理仅限学习使用710m；检测的温度范围为-55 +150，在该范围内，非线性误差仅为±0.3；因此它有很好的线性输出性能，温度每增加1，其电流增加 1A 。AHP35hB02

31、dAD590 测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合由于AD590 精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。表2-2 表示 AD590 温度与电流之间的关系。 NDOcB141gT表 2-2AD590 温度与电流的关系摄氏温度 / AD590电流 / A经 10K 电压 /V0273.22.73210283.22.83220293.22.93225298.22.98230303.23.30240313.23.13250323.23.23260333.23.33290363.23.632100373.2

32、3.732温度采集工作原理因为 AD590 是将温度转换为电流，而单片机对电压信号更好测量，所以要将电流转换为电压，同时对电压信号进行放大，之后输入给A/D 转换器ADC0809 的D0 D7 端口，其电路如图2-6 所示。 1zOk7Ly2vA10/48个人资料整理仅限学习使用图 2-6 温度采集放大电路8 路温度采集电路均采用集成温度传感器AD590 。 AD590 的温度系数为1A/K ，与绝对温度成比例。由于人们通常习惯于对摄氏温度的读数，所以使用AD590要进行零点迁移 3 。fuNsDv23Kh第一个步骤：先调可变电阻VR2 ，如以0为参考点，则应使其电压输出为2.73V；如以 2

33、5为参考值，则应使其电压输出为2.98V。第二个步骤：调节可变电阻 VR3，使 0时 OPA2 的输出为 2.73-2.73=0V；而 25时 OPA2 的输出为 2.73-2.98=-0.25V<反相） <零为调整）。第三个步骤：调节VR1 使 OPA3放大五倍，如OPA3 的输入为 -0.25V ，则 OPA3 的输出为 1.25V。各个整温度数与3个 OPA及ADC0809 的输入和输出的关系如表 2-3 所示。 tqMB9ew4YX表 2-3 温度与 3 个 OPA 及 ADC0809 的输入和输出的关系表温度值OPA1OPA2OPA3ADC 输入02.732V0V0V0V

34、102.832V-0.1V0.5V0.5V202.932V-0.2V1V1V303.032V-0.3V1.5V1.5V403.132V-0.4V2V2V503.232V-0.5V2.5V2.5V603.332V-0.6V3V3V703.432V-0.7V3.5V3.5V803.532V-0.8V4V4V903.632V-0.9V4.5V4.5V1003.732V-1.0V5V5V低通滤波电路由于温度传感器采集到的信号中能夹有高频的噪声信号和干扰信号，在经过放大后，这样的信号会对采集的结果和转换的结果产生很大的误差和不良的后果。无11/48个人资料整理仅限学习使用限增益低通滤波器既可以将高频信号

35、除去。其电路如图2-7 所示。 HmMJFY05dE图 2-7 无限增益低通滤波电路2.3 A/D转换电路由于温度是一种模拟信号，则由信号采集电路采集的信号是一种模拟信号，而且频率很低，但是单片机所识别的是具有高低电位的数字信号，这就要求在信号处理中必须把模拟信号转换成数字信号从而输出给单片机处理。ViLRaIt6sk转换器分类A/D 转换器是把模拟量转换成数字量的器件，简写为ADC 。 ADC 的品种繁多，按工作原理， ADC 分为以下几类。 9eK0GsX7H1<1）并行式和并 /串式 ADC并行式 ADC 速度最高，但电路复杂，一般是8 位以下，除要求转换速度特别高的场合外，一般较

36、少使用。并/串式 ADC 是并行与串行相结合的ADC ，它的速度也很高，但比并行式ADC 慢一些，电路也相对简单一些，价格也低一些，是速度与电路复杂程度一个较好的折衷，用的比较多。naK8ccr8VI<2）逐次逼近式 ADC这种 ADC 转换速度中等，精度高，但抗干扰能力不强，价格不高，是工业控制中用的最多的一种。<3）双积分式 ADC这种 ADC 转换速度慢，精度高，而且抗干扰能力强，价格低，适用于要求抗干扰能力强，但对速度要求不高的场合，如数字电压表或参数变化缓慢的控制系统和参数。 B6JgIVV9ao<4）计算比较式 ADC12/48个人资料整理仅限学习使用这种 ADC

37、 也称为反馈比较式、跟踪比较式、随动系统式或计算式ADC 。这种 ADC 电路简单，价格低廉，但它的速度慢，精度不高，抗干扰能力差，因此不常用。因此，本设计将采用逐次逼近式ADC 。这里选用 8 路 8 位逐位比较式A/D 转换器 ADC0809 ，实现模拟量向数字量的转换。P2IpeFpap5芯片ADC0809 是采样分辨率为8 位的、以逐次逼近原理进行的A/D 转换器件。内有一个 8 通道多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件。它由比较器、逐次逼近器、 D/A 转换器及控制和定时5 部分组成，输出具有TTL 三态锁存缓冲器，可以直接连到单片机数据总线上。3YIxKpScDM&l

38、t;1）ADC0809 的内部逻辑结构由图 2-8 可知， ADC0809 由一个8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8 个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。gUHFg9mdSs图 2-8ADC0809 的内部结构8 路模拟开关用于输入IN0 IN7 上的 8 路模拟电压。地址锁存和译码器在ALE13/48个人资料整理仅限学习使用信号控制下可以锁存ADDA 、ADDB 、ADDC 上的地址信号，经译码

39、后控制IN0 IN7 上哪一路模拟电压送入比较器。例如，当ADDA 、ADDB 、ADDC 上均为低电平 0 且 ALE 为高电平时，地址锁存和译码器输出，使IN0 上模拟电压送到比较器输入端。逐次逼近寄存器和比较器SAR 在 A/D 转换过程中存放暂态数字量，在A/D转换完成后存放数字量，并可送到三态输出锁存器锁存。uQHOMTQe79三态输出锁存器和控制电路用于锁存A/D 转换完成后的数字量。CPU 使 OE 引脚变成高电平就可以从三态输出锁存器取走A/D 转换后的数字量。控制电路用于控制 ADC0809 的操作过程。 IMGWiDkflP<2）ADC0809 引脚结构图 2-9 A

40、DC0809 引脚图由图 2-9 知， ADC0809 共有 28 个引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能如下：D7 D0： 8 位数字量输出引脚。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。 D0 为最低位， D7 为最高位。 WHF4OmOgAwIN7 IN0<8 条）： 8 位模拟电压输入线，用于输入被转换的模拟电压。ALE ：地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A ， B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后，被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。 aDFdk6hhPdSTART：A/D 转换启动信号输入端。 START 上升

41、沿时，复位ADC0809； START下降沿时启动芯片，开始进行 A/D 转换；在 A/D 转换期间， START 应保持低电平，简写为 ST。ozElQQLi4TA 、 B、C：通道端口选择线。 A 为低地址， C 为高地址，引脚图中为ADDA ，ADDB 和 ADDC 。其地址状态与通道对应关系见表 2-4。CvDtmAfjiA表 2-4 地址状态与通道对应关系14/48个人资料整理仅限学习使用CBA选择的通道CBA选择的通道000IN0100IN4001IN1101IN5010IN2110IN6011IN3111IN7CLK ：时钟信号输入端。 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时

42、钟信号由外界提供，通常使用频率为500KHz 的时钟信号。 QrDCRkJkxhEOC：转换结束信号输出引脚。 EOC=0，正在进行转换； EOC=1，转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。4nCKn3dlMXOE：输出允许控制端。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。ijCSTNGm0EVCC ：+5V 工作电压。GND ：地。Vref ：参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为 +5V(Vref(+>=+5V , Vref(->=-5

43、V> 。vfB1pxanfkADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V ，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。JbA9VhEou1与单片机的接口方式有上面的简述，可以看出，用单片机控制ADC 时，可采用查询和中断控制两种方式11。查询方式是在单片机把启动信号送到ADC 之后，执行别的程序，同时对0809 的EOC 引脚的状况经行查询，以检查ADC 转换是否已经结束，如查询到变换已经结束，则读入转换完毕的数据。X7Ahr18pJI中断控制方式是在启动信号送到ADC 之后，单片机执行别的程序。0

44、809 转换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据。中断控制方式效率高所以特别适合于转换时间较长的ADC 。b3zqXLCqXo因此在本设计中，采用中断控制方式使ADC0809 与单片机相接。15/48个人资料整理仅限学习使用ADC0809 与单片机的连接电路如图2-10 所示。图 2-10ADC0809 与单片机的连接电路转换电路的工作原理由图 2-10 可知， ADC0809 的 A/D 转换结果输出端 out8-out1 与单片机的 P0 口相连， EOC 与 P3.3 口相连， EOC 端是 A/D 转换完成信号，当转换结束时， EOC

45、发出一个脉冲向单片机提出中断申请，单片机响应中断请求。单片机的WR 接ADC0809 的 START，来操作 ADC0809 的转换开始，当转换结束后EOC 变低电位。pZyytu5rc5在此次的设计中由于有8 路信号输入，所以在通道选择有A 、B 、 C 三引脚来选择。其多路开关的作用主要是用于信号切换, 如在某一时刻接通某一路检测信号, 而此刻其他路断开 , 从而达到信号转换的目的。由于ADC0809 的 CLK 的时钟频率经常用的是500KHz ，所以在必须从单片机的时钟脉冲进行分频后才行，在分频中，如果单片机的晶振是6MHz ，那么就用 D 触发器进行二分频即可。DVyGZezsrM2

46、.4按键电路设计按键是一组按压式开关集合，是微机系统不可缺少的输入设备，用于输入数据和命令。键盘的每一个按键都被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作包括及时发现有案件闭合，求闭合键的键码。根据这一过程的不同，键盘可以分为两种，即编码键盘和非编码键盘。编码键盘是通过一个编码电路来识别闭合键的键码，非编码键盘是通过软件来识别键码。由于非编码键盘的硬件电路简单，用户可以方便的增减键的数量，因此在单片机中应用广泛。这里主要介绍非编码键盘的接16/48个人资料整理仅限学习使用口电路。 RQxPvY3tFs键盘的结构和工作方式<1）非编码键盘结构非编码键盘可以分为两种结构形式：独立式按键和行列式按键。独立式按键：是指直接用I/O 口线构成单个按键电路，每一个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生相互影响。图2-11 所示为一种独立式按键电路，当图中的某一个按键闭合时，相应的I/O 口线就变成低电平。当程序查询到为低电平的 I/O 口线时，就可以确定处于闭合状态的键。5MxX1IxuU9行列式键盘：将I/O 口线的一部分作为行线，另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，这就构成了行列式键盘。jIw5xs0v9P图 2-11 独立式按键<2）键盘的工作方式在单片机应用系统中，非编码键盘由