環境監測參考

2023-01-13 04:42:05 字數 2117 閱讀 8578

引言溫度、濕度是工農業生產的主要環境引數.對其進行適時準確的測量具有重要意義。利用微控制器對溫、濕度控制。具有控溫、溼精度高、功能強、體積小、**低,簡單靈活等優點,很好的滿足了工藝要求。

本文介紹了利用at89s52微控制器進行溫度和濕度的檢測及其控制的智慧型化方法。

l 系統基本方案

本系統採用at89s52微控制器作為控制核心.對採集到的濕度模擬電壓訊號通過adc0809進行分析處理.實現a/d轉換.以便數碼管顯示其濕度值。本設計可以手動設定溫度/濕度的上、下限值,如只要有一樣與設定的值不符合時,即溫度/濕度過高或過低,則該系統會發出語音報警,同時繼電器立即切斷電源.實現系統的保護。

2 硬體系統的組成

(1)主控模組:採用at89s52微控制器作為系統的控制器。pl口控制數碼管顯示溫度和濕度值。

p2口與adc0809連線.實現濕度模擬電壓量轉換為數字量便於微控制器處理。鍵盤控制採用po口.其中po.o是溫度的設定,po.1是濕度的設定,po.2/po.3是分別對溫度與濕度的上/下限值進行設定。p0.4是ds18820溫度感測器的接線口.po.6是isd1420語音晶元的接線口。

原理如圖l:

(2)顯示模組:系統採用動態顯示方式驅動6個數碼管工作,其中4個數碼管用來顯示溫度值,2個用來顯示檢測到的濕度值。用74lsl38的輸入端來選擇位碼.微控制器的p1口控制數碼管的斷碼。

如檢測到的溫度與濕度發生變化時,數碼管即會發生相應的變化,起到實時顯示功能,電路如圖2。

(3)語音播報模組:採用語音晶元isd1420,該晶元能夠高質量地完成聲音錄製與還原,最大錄音時間為20秒,具備分段錄音功能.其工作電壓在4.5 v~5.5 v範圍,使用直接電平/邊緣儲存技術,省去了a/d、d/a轉換。其內部整合了大容量的eeprom,不再需要擴充套件儲存器,便於與微控制器連線。

語音播報模組電路如圖3。

該電路的s3鍵為錄音鍵,sl、s2鍵為**鍵,a0-a7為位址選擇端,將isdl420的a0一a7直接與微控制器的p1口相連,就可以實現錄音位址選擇功能,再將**鍵接於po.6口以實現微控制器控制的實時**功能。電源vcca、vccd其內部的模擬和數位電路使用不同的電源匯流排,但由於該晶元的干擾較小,因此兩者可短接在一起。

(4)a/d轉換模組:採用adc0809轉換晶元,用於實現模擬量向數字量的轉換,由於模擬轉換電路的種類很多,選擇a/d轉換器從速度,精度和**方面考慮.其內部是8路模擬選通開關。以及相應的通道抵制鎖存解碼電路,轉換時間是128 μs左右,單電源供電。

(5)溫度和濕度採集模組:溫度感測器採用dallas半導體公司生產的智慧型溫度感測器dsl8b20,採集的資料可直接送入微處理器而無需a/d轉換.能直接讀出被測溫度。它僅需要l條介面線即可實現與微處理器的雙向通訊;只需要外接1個4.7 k的上拉電阻。

無需其它外部器件。本系統對dsl8b20採用資料線供電,溫度測量範圍為-50℃~125℃。通過程式設計可實現9~12位的數字值讀數方式,測量精度為士0.5,使用者可自行設定非易失性報警上下限。

由於採用單匯流排方式,可在該控制匯流排上掛接多個dsl8b20進行不同部位的溫度檢測。濕度感測器採用hsm一20g,其原理是每變化0.03 v濕度所增加的值為l%,其輸出的電壓值需經過adc0809轉換為數字量,以便微控制器處理從而讓數碼管顯示濕度值。其工作電壓範圍為直流電壓5.0±0.2 v,測試精度為土5%rh.工作電流(最大值)為2 ma,儲存環境濕度範圍為0至99%rh,工作環境濕度範圍為lo至90%(瞬間可達100%rh),工作環境為0℃~50℃。

(6)繼電器控制電路:電磁式繼電器具有結構簡單、工作可靠、堅固耐用、**便宜等優點.應用極其廣泛,它是最為典型和常用的繼電器。本電路採用常閉繼電器由微控制器控制,當溫度或濕度異常時,繼電器開始工作且開關切斷電源,小燈熄滅,從而起到保護系統的作用。

其電路如圖4。

3 系統的軟體設計

本系統的軟體設計採用了組合語言程式設計,只需對溫度/濕度進行相應的採集處理後,即可讓數碼管實時顯示當前的溫度與濕度值。濕度採集的輸出電壓需要經過adc0809進行轉換為數字量才可讓微控制器處理。而語音播報只需接上微控制器的i/o口,並對其介面線進行程式設計方可完成。

總程式流程如圖5。

4 結束語

該檢測系統以微控制器at89s52為核心實現對溫度、濕度的檢測及其控制,執行可靠,操作簡單,精度高,響應速度快。同時,通過led數碼管直觀的顯示通過控制系統後的溫、濕度值.當出現異常現時,通過報警裝置發出警告,及時得到處理.從而滿足現場需要,具有廣泛的應用前景。

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