新型恒温恒湿箱测控系统的设计与研究_单片机_本体系

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随着当代农业的发展, 恒温恒湿箱的运用越来越广, 生产、科研对它的哀求也越来越高。
哀求它的性能价格比更高, 利用寿命更长, 利用用度更少 (省电) , 相应速率更快。
笔者从硬、软件两个方面作了研究设计与调试, 研制出新型恒温恒湿箱, 以知足用户更高的哀求。

1系统硬件设计

新型恒温恒湿箱测控系统的设计与研究_单片机_本体系通讯

恒温恒湿箱测控系统的硬件框图如图1所示。
紧张包括带有20 kB闪存存储器 (flash memory) 和内存256B RAM的高性能AT89C55单片机芯片[1]、A/D转换器ICL7135、传感器、输入设备 (键盘) 、输出设备 (数码显示器LED、监视器CRT、微型打印机) 、输出掌握设备等。

1.1单片机接口的复用技能

AT89C系列单片机共4个接口 (P0、P1、P2、P3) 32位, 本系统所需的接口如下:4×4键盘占8位;A/D转换器7135需12位;微型打印机10位;监视器CRT (串口) 2位;12位数码显示器LED需20位I/O口 (用并行口, 12位, 8段) ;输出掌握位4位;2个掌握二选一转换开关4066需2位;中断2位;X25045需4位, 故共需64位I/O口。
如扩展I/O口则将使系统变得既弘大、又杂复。
本文利用单片机接口的复用技能, 可以使系统大大简化。
在复用技能中应遵照两条原则:除了输出掌握位之外, 其它I/O口位都可以利用复用技能;充分利用单片机接口各位, 只有到单片机本身接口不足利用时才利用接口复用技能。

1.1.1 CRT监视器与LED显示器共用串口

如果不用接口复用技能, 单片机与PC机的通讯用了串口 (2位) , LED显示就只能用并口动态显示 (10+8=18位) , 统共需20位。
本系统LED显示采取通过串入并出接口74LS164实现静态显示。
如图1所示, 只要用单片机的1位作二选一开关4066的掌握位, 亦即只用单片机的3位, 就达到了使两种显示器共用串口的目的。
这样既节省了I/O口, 也节省了为LED动态显示CPU所花费的韶光。

1.1.2 键盘与微型打印机共用P0口

键盘输入接口与微型打印机输出接口共用P0口, 键盘再用到中断口INT0, 微型打印机再用到WR、RD旗子暗记位即可使两者互不影响。

1.1.3 2045与ICL 7135共用P1口

本系统所采取的A/D转换器如图1所示的ICL 7135是四位半双积分A/D转换器。
它具有抗滋扰性能好, 转换精度高 (相称于14位二进制数) , 自动校零, 动态字位扫描BCD码输出, 单基准电压, 价格低廉等特点。
虽然它的转换速率较慢, 但本系统所控的工具——温湿度变革都是缓慢的量, 是足够的了[2]。
它占用P1口8位, P2口4位。

X25045芯片把3种常用功能——看门口定时器、电压监视和E2PROM组合在单个封装之内, 这种组合降落了系统本钱并减少了对电路板空间的哀求。
个中4096位串行E2PROM是按512×8组织的, 是提高系统可靠性及自动化标定与校准的硬件根本[4]。

ICL7135与X25045是分时与CPU联系的, 二者复用P1接口。
前者虽然是连续事情, 但取数却是程序掌握。
X25045的事情有严格的时序, 理论剖析与事情实践都证明, ICL7135的连续事情不会影响X25045的事情。

1.2旗子暗记处理通道设计

测控系统检测精度的高低在很大程度上取决于旗子暗记处理通道的设计质量。

1.2.1 传感器

本系统采取了稳定性、重复性和线性度都较好的铂电阻Pt100温度传感器和HS20型 (日本) 湿度传感器。
高精度传感器是提高检测精度的主要担保。

1.2.2 通过采样参考值以肃清系统漂移

通过多路仿照开关, 两个传感器和参考电阻的旗子暗记处理共用一个多路开关4051放大电路和A/D转换电路, 通过对参考电阻的采样与处理, 既简化了系统, 又基本肃清了系统的漂移, 从而提高了检测精度。

2系统软件设计

全体恒温恒湿箱掌握系统是在运用程序的掌握下实行的, 运用程序由主程序、数据巡回采集及处理子程序、PID调节子程序、键盘中断做事程序、打印子程序及定时中断做事程序等组成。

2.1主程序

主程序流程图如图2所示。
主程序顺序实行:①初始化:紧张包括设定堆栈指针;定义定时/计数器事情办法;开中断及设中断优先等级。
②将给定值及PID各参数由键盘或指定的flash memory单元传送到指定的RAM单元。
③巡回检测、显示并调节温、湿度。
这是软件系统的主体。