花房温度、光照度控制电路设计毕业论文(编辑修改稿)

花房温度、光照度控制电路设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

电平 为 1 时 是用作 选择数据寄存器、 当 低电平 为 0 时 是作为 选择指令寄存器。 R/W：是作为 读写信号 使用 ， 当为 高电平 1 时 是 读操作 功能 ， 当为 低电平 0时 是 写操作 功能。 当为低电平时 RS 和 R/W 可以作为写入指令或显示地址使用，当 RS 是低电平 0 时， R/W 为高电 ,1 时此时只可以读忙信号，当 RS 为高电平 1 时，R/W 为低电平 0 时此时只可以写入数据 [8]。 E： 端为使能端。 D0～ D7： 为 8 位双向数据端。 BLA～ BLK:空脚或背灯电源。 15 脚 ： 背光正极 16 脚 ： 背光负极 图 7 LCD1602液晶显示 原理图 淮南师范学院 2020届本科毕业论文 11 LCD1602指令表 表 2 LCD1602的指令表 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清屏 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标 /字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符器存储地址 0 0 0 1 是用作设置字符存贮器的地址使用的 8 置显示数据存贮器地址 0 0 1 是作为显示数据存贮器的地址使用 9 读忙标志和地址 0 1 BF 是作为计算数据的地址使用 10 写数到 CGRAM或 DDRAM 1 0 是要作写数据指令使用 11 从 CGRAM或DDRAM读数 1 1 是要作读出数据指令使用 LCD1602 的液晶显示指令编码显示是通过 屏幕 、 读写操作 来实现与对光标进行操作来实现。 指令 1：清除显示， 指令码 01H,作用是使光标在 00H 地址位置进行复位。 指令 2：光标复位，使光标能够回到 00H 的地址。 指令 3：使用显示模式方式和光标移动方式来进行设置 I/D：光标是表示移动方向的，高电平 1 是右移的，低电平 0 是左移的； S:是用来决定屏幕上全部的文字是否进行选择左移或是选择右移。 高电平 1 是用来表示有作用的，低电平 0 是用来表示不起作用的。 指令 4：是用来作为显示开关控制的作用 其中 D：是用来控制显示整个电路的开与关作用，高电平 1 是开显示的表示，低电平 0 是关显示的表示； C：是用来作为光标开花房温度 、 光照度控制电路设计 12 与关的控制作用，高电平 1 表明是有光标的，低电平 0 表示没有光标 B：是用来作为光标是否闪烁的控制，高电平 1 表明是闪烁，低电平 0 则表示不闪烁。 指令 5：是作为显示移位光标或者是显示文字的作用。 S/C：高电平 1 时是用来显示文字的，低电平 0 时是用来移动光标的。 指令 6：是表示功能设置命令。 DL：高电平 1 时是表示有总线的数量是 4 位，低电平 0 时是表明有总线的数量是 8 位的； N：低电平 0 时表示为显示单行，高电平 1 时表示为显示双行； F: 低电平 0 时表示显示的点阵字符是 5x7 形式的，高电平 1 时表明显示点阵字符是 5x10 形式的。 指令 7：是表示设置 RAM 的地址。 指令 8：是用来设置 DDRAM 的地址。 指令 9：是作为读取光标的地址和忙碌信号。 BF：是读取忙碌信号的标志位，高电平 1 是表示忙碌，此刻的模块是不能收到命令或接收到数据的，低电平 0 则表示不忙的，此时的模块式可以接收数据或者接收命令的。 指令 10：是表示写数据的。 指令 11：是表示读数据的。 光敏电阻 光敏电阻的简介 光敏电阻是一种特殊的电阻器件，其是利用半导体的光电导效应而制成的 ，因此 对光线是非常的敏感 ,光敏电阻的电阻值是与外界光照强弱 或 明暗都是 有密切关系的。 其在没有光照射的 情况下 ,表现出来的是高阻状态；当有光照射时 ,其电阻值是会快速减小的。 光敏电阻是在于各种控制电路 (如自动照明灯控制电路、自动报警电路等 )、家用电器 (如电视机中的高度自动调节 ,照相机中的自动曝光控制等 )及各种测量仪器中等领域中得到广泛的应用。 该系统可通过光敏电阻将光照强弱信号转化为电信号通过发光二极管显示以及通过蜂鸣器报警从而成为光照强度自动显示检测系统。 光照强度不同光明传感器的组织不同 ,当光照强度很强时 ,光敏传感器的阻值很小 ， 当光照强度弱时 , 光敏传感器的组织很大 ,当光照强度适宜时光敏传感器的阻值介于强光和 弱光的阻值之间。 因此可以通过光敏传感器将光信号变为电信号 ,并可以利用光照传感器受光照不同阻值不同产生的电信号不同从而显示不同的信号。 淮南师范学院 2020届本科毕业论文 13 光敏电阻的的主要特性 、亮电阻。 光敏电阻器在一定的外加电压下 ， 当有光照射时 ， 流过光敏电阻器的电流被我们称之为光电流 ，其 外加在光敏电阻器的电压和光电流之比被我们称之为亮电阻 ， 常用“ 100LX”来进行表示。 、暗电阻。 当有一定数量的外在电压加在光敏电阻器下时 ， 也没有光照射的情况下 ，此时 流过光敏电阻器的电流被我们称之为暗电流。 光敏电阻器外接加在其上的电压和暗电流之间的比值被称作为暗电阻 ， 常用“ 0LX”表示。 我们把光敏电阻其在不受到光照强度时的电阻值 （ 暗电阻 ） 与受到光照强度时的电阻值 （ 亮电阻 ） 之间的相对变化值称之为灵敏度。 ，其 光敏电阻的光电流和光通量之间的相互关系如下所示：虽不同类型的光敏电阻有不同的光照特性 ， 但是光照特性的曲线表现出来是非线性特性。 所以，光敏电阻是不适合作为给予一定数量的检测元件来使用的 ， 这些都是由于光敏电阻的不足引起的。 光敏电阻通常在自动化控制的系统中作为光电开关来使用。 在有一定的光照度情况下 ，连接 加在光敏电阻两端之间的电流与电压之间的相互关系，这种关系被称之为伏安特性。 在给一定偏压的情况下 ,当光照强度比较大时 ， 光电流也会随之比较大。 当在给定的光照度下 ，当 其加的电压较大时 ， 光电流也是较大的 ， 且是没有饱和现象的。 但是其的电压是不可以没有限制的增大的 ，是 由于无论什么光敏电阻都会受到额定工作功率、最大工作电压电以及最大额定电流的限制。 当光敏电阻接受脉冲光照射时候 ， 光电流是需要经过一定时间才可以到达稳定值 ， 但是当光照停止以后 ， 光电流 是不会立刻表现为 0 值得 ， 这就是被我们称之为光敏电阻的时延特性。 因为，不同种类材料的光敏电阻的时延特性是不近相同的 ， 因此，其的频率特性也是不近相同的。 3 硬件系统设计 温度及光照度测试电路 由于在本系统中采用了 DS18B20 数字温度传感器 [9]，所以后续电路简单，只需将传感器的数据输入 /输出管脚直接接到单片机 I/O 口，通过单片机的控制 DS18B20 传感器并实时读取花房空气温度。 数字温度传感器的测量电路如下图： 花房温度 、 光照度控制电路设计 14 图 8 温度传感器电路 系统采用价格低廉的光敏电阻测量光照度， 由于 没有良好的线性， 因此 只 能大致的测量。 根据光敏电阻在不同的光照下有不同的阻值，经过 A/D 转换后输入到单片机内进行处理。 其中 ADC0804 与光敏电阻的连接如下图所示 图 9 光照度测试电路 A/D转换电路 ADC0804 为 8bit 一路的 A/D 0— 5v，转换速度小于100us，转换精度 ，满足设计的精度要求。 它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 淮南师范学院 2020届本科毕业论文 15 ADC0804的特性 (1) 高阻抗状态输出 (2) 分辨率： 8 位 (0255) (3) 存取时间： 135 ms (4) 转换时间： 100 ms (5) 总误差： 1— +1LSB (6) 工作温度： ADC0804C 为 0 度 70 度； ADC0804L 为 40 度 85 度 (7) 模拟输入电压范围： 0V5V (8) 参考电压： (9) 工作电压： 5V (10) 输出为三态结构 ADC0804的引脚图 CS：与 RD、 WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准 (low) 时会 active。 RD：当 CS 、 RD 皆为低位准 (low) 时， ADC0804 会将转换后的数字讯号经由 DB7 DB0 输出至其它处理单元 [10]。 WR：启动转换的控制讯号。 当 CS 、 WR 皆为低位准 (low) 时 ADC0804 做清除的动作，系统重置。 当 WR 由 0→ 1 且 CS ＝ 0 时， ADC0804 会开始转换信号，此时 INTR 设定为高位准 (high)。 CLKIN、 CLKR：频率输入 /输出。 频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为 100 kHz 至 800 kHz。 而频率输出频率最大值无法大于 640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。 若在 CLK R 及 CLK IN 加上电阻及电容，则可产生 ADC 工作所需的时序。 INTR：中断请求。 转换期间为高位准 (high)，等到转换完毕时 INTR 会变为低位准(low)告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。 VIN(+)、 VIN()：差动模拟讯号的输入端。 输入电压 VIN＝ VIN(+) － VIN()，通常使用单端输入，而将 VIN()接地。 AGND：模拟电压的接地端。 DGND：数字电压的接地端。 VREF/2：模拟参考电压输入端。 VREF 为模拟输入电压 VIN 的上限值。 若 PIN9花房温度 、 光照度控制电路设计 16 空接 VIN 的上 限值即为 VCC。 DB7 DB0：转换后之数字数据输出端。 VCC：驱动电压输入端。 图 10 ADC0804引脚图 报警电路 图 11 报警电路原理图 当花房的空气温度或光照度不在设定值范围时蜂鸣器就会自动报警并且 LED 灯同时也会亮以告知工作人员，此时花房的温度或光照度不在设定的范围值之内 [11]。 继电器电路 单片机是一个弱电器件， 在 一般 的 情况下它们大 部分 都 是 工作在 5V 甚至更低 的电压下的。 在这里 ,继电器驱动 是 有两个 方面 意思 的 ：一是对继电器进行驱动，因为继电器淮南师范学院 2020届本科毕业论文 17 本身对于单片机来说 是 作为 一个功率 的 器件 来使用的 ； 另一个 是继电器 是用来作为 驱动其 它 负载 而使用的 ,例如： 继电器 是被用来作 中间继电器 的 驱动 使用的 ，可以直接驱动接触器， 因此 ，继电器驱动 其实 就是 作 单片机与其 它 大功率 的 负载接口 而使用的。 图 12继电器驱动电路原理图 图中的三极管是作开关使用的，当单片机输出高电平 1 时，三极管就会导通，继电器表现出吸合的状态。 当单片机输出低电平 0 时，继电器就会断开 [12]。 二极管是作为保护使用的，是防止继电器产生的感应电动势烧坏三极管或继电器。 4 软件设计 系统总流程图 这个 系统软件 的 设计 是通 过 模块化的设计思路 来实现的， 整个 软件系统的程序是用好多子程序模块来组成的。 整个软件系统的程序可分为四个大模块，即主程序模块、参数设置程序模块、花房数据采集显示模块和继电器控制处理程序模块。 每个模块都具有一定的功能，每个模块又可分为许多子模块，既相互独立又相互联系，低级模块可以被高级模块调用。 花房温度 、 光照度控制电路设计 18 图 13 系统总体流程图 控制系统初始化及数据采集 A/D转换 定时查询采样 中断采样 数据缓冲区 温度、光照度分析及处理 数据保存 是 否 超 限报警 继电器控制决策及做出相应处理 不做任何处理 温度控制 光照度控制 否 是 淮南师范学院 2020届本科毕业论文 19 温度控制流程图 图 14温度控制流程图 单片机通过温度传感器 DB18B。