奶粉烘干過程微機控制畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在21世紀的今天，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，溫度及濕度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合，及時準確獲得目標的溫度、濕度信息是十分重要的，近年來，溫濕度測控領域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫濕度的測控芯片也相應的登上歷史的舞臺，而在食品行業(yè)也在廣泛應用者。食品都是有保質(zhì)期的，

2、所以食品溫濕度的保持對其質(zhì)量的保障顯得尤為重要。</p><p>　　針對此領域的發(fā)展方向，本文介紹了溫濕度自動檢測系統(tǒng)。本系統(tǒng)是以AT89S51單片機為控制單元、溫度傳感器AD590、濕度傳感器SH1101為主要檢測器件，實現(xiàn)溫度、濕度的測量、顯示、報警、保存。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機 溫濕度 A/ D 轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　

3、Abstract</b></p><p>　　In the 21st century today,With the development of economy, moisture and humidity measurement and control of human daily life, industrial production, weather forecast, material sto

4、rage and so on all play a very important role. On many occasions, to obtain the target temperature and humidity accurately and timely information is very important, in recent years, the temperature and humidity measureme

5、nt and control field is developing rapidly, and with the development of digital technology, temperatu</p><p>　　For this area of development, this paper, based on the temperature, humidity detection system. A

6、T89S51 SCM is the system for the control unit, temperature and humidity sensor SH1101 as the main detection devices, temperature, humidity measurements, display, alarm and preserve. </p><p>　　Keywords： singl

7、e chip 　temperature and humidity　 A/ D transfer</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 緒 論- 1 -</p><p>　　1.1 選題背景及意義- 1 -</p><p>　　1.2 設計過程及工藝要求- 2 -</

8、p><p>　　1.2.1 基本功能- 2 -</p><p>　　1.2.2 主要技術(shù)參數(shù)- 3 -</p><p>　　第2章 方案的比較和論證- 4 -</p><p>　　2.1 溫度傳感器的選擇- 4 -</p><p>　　2.1.1 采用熱電阻溫度傳感器- 4 -</p>&

9、lt;p>　　2.1.2 采用AD590溫度傳感器- 5 -</p><p>　　2.2 濕度傳感器的選擇- 5 -</p><p>　　2.2.1 采用HOS-201濕敏傳感器- 5 -</p><p>　　2.2.2 采用HS1100/HS1101濕度傳感器- 6 -</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇

10、- 6 -</p><p>　　2.3.1 采用AD7874轉(zhuǎn)換器- 6 -</p><p>　　2.3.2 采用ADC0809轉(zhuǎn)換器- 7 -</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計- 8 -</p><p>　　3.1 信號采集- 8 -</p><p>　　3.1.1 溫度傳感器- 8 -

11、</p><p>　　3.3.2 濕度傳感器- 11 -</p><p>　　3.2 信號分析與處理- 14 -</p><p>　　3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換- 14 -</p><p>　　3.3 單片機AT89S51- 16 -</p><p>　　3.3.1 主要特性- 16 -</p&g

12、t;<p>　　3.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)- 16 -</p><p>　　3.3.3 外部特性（引腳功能）- 18 -</p><p>　　3.3.4 工作方式- 19 -</p><p>　　3.3.5 數(shù)據(jù)存儲器的掉電保護- 20 -</p><p>　　3.3.6 中斷系統(tǒng)- 20 -</p>

13、<p>　　3.4 顯示與報警的設計- 21 -</p><p>　　3.4.1 顯示電路- 21 -</p><p>　　3.4.2 報警電路- 22 -</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計- 24 -</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設計特點- 24 -</p><p>　

14、　4.2 溫度控制主程序- 24 -</p><p>　　4.3 PID控制規(guī)律- 25 -</p><p>　　4.4 程序框圖- 26 -</p><p>　　總 結(jié)- 30 -</p><p>　　致 謝- 31 -</p><p>　　參考文獻- 32 -</p><p

15、>　　附錄1：奶粉烘干過程微機控制原理圖- 33 -</p><p>　　附錄2：奶粉烘干過程微機控制程序清單- 34 -</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義</p><p>　　2000年后，因為我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，乳制品市場轉(zhuǎn)變成一個很大的市

16、場，且因巨大消費群體，更可劃分為高、中、低三個消費層次。為了調(diào)節(jié)大陸市場供應與需求，除了從海外的日本、新西蘭等國進口將近30萬噸乳制品以應付高中消費層次外，中國大陸絕大多數(shù)消費群體，包括嬰幼兒，還是以我國自主生產(chǎn)的產(chǎn)品為主。在此因素下，知名三鹿牌順勢推出以一袋18元人民幣（約3美金），不到進口奶粉價格一半價格嬰幼兒配方奶粉以應付大規(guī)模的奶業(yè)市場，之后并成為大陸重要且知名嬰幼兒奶粉品牌，多年蟬聯(lián)該中國大陸自制乳品市場的首位。</p&

17、gt;<p>　　2008年9月8日甘肅岷縣14名嬰兒同時患有腎結(jié)石病癥，引起外界關(guān)注。至2008年9月11日甘肅全省共發(fā)現(xiàn)59例腎結(jié)石患兒，出現(xiàn)了一些“大頭娃娃”，部分患兒已發(fā)展為腎功能不全，同時已死亡1人，這些嬰兒均食用了三鹿18元左右價位的奶粉。經(jīng)檢測，奶粉中摻入了大量的三聚氰胺。奶粉中蛋白質(zhì)的含量尤為重要，而蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，質(zhì)檢部門主要通過檢測氨基酸中氮元素的含量來確定蛋白質(zhì)的多少。但是蛋白質(zhì)價值不菲，而

18、三聚氰胺中的氮元素含量較高，于是一些不法奶粉生產(chǎn)廠家就通過大量添加三聚氰胺來提高蛋白質(zhì)的含量。三聚氰胺是一種化工原料，人如果長期食用會導致人體泌尿系統(tǒng)膀胱、腎、產(chǎn)生結(jié)石，并可誘發(fā)膀胱癌。這場非常嚴重的奶粉污染事件經(jīng)過國家政策的干預，終于得以解決。</p><p>　　以上事件證明奶粉污染和奶粉的烘干沒有任何關(guān)系，是生產(chǎn)的環(huán)節(jié)出了問題，但是奶粉的烘干過程同樣重要。</p><p>　　奶粉是

19、將牛奶除去水份后制成的粉末，它適宜保存。奶粉是以新鮮牛奶或羊奶為原料，用冷凍或加熱的方法，除去乳中幾乎全部的水分，干燥后添加適量的維生素、礦物質(zhì)等加工而成的食品。提高奶粉烘干效率，降低烘干費用，從而降低成本，以進一步擴大淀粉的工業(yè)應用等要求顯的日益緊迫。奶粉烘干的質(zhì)量，直接影響到后道工序奶粉的正常生產(chǎn)，包括奶粉生產(chǎn)的出率、質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，奶粉烘干是奶粉生產(chǎn)工藝中非常重要的工序之一。奶粉烘干的目的是把濕潤的奶粉烘干加工來得到干燥的優(yōu)質(zhì)奶

20、粉，以便奶粉的存放。</p><p><b>　　1.原料</b></p><p>　　用于生產(chǎn)奶粉的牛乳必須在一級品以上，酸度超過20°T會嚴重影響奶粉的溶解度，在保藏過程中容易發(fā)生酸敗。奶粉在復水后應還原到鮮乳狀態(tài)，因此，原料乳需標準化到鮮乳國標要求。</p><p><b>　　2.預熱殺菌</b><

21、/p><p>　　由于奶粉在常溫的保藏期長，脂肪酶、蛋白酶、過氧化物酶的殘留會對產(chǎn)品的風味、色澤造成嚴重影響，必須加以鈍化；此外，產(chǎn)品中不得有致病菌檢出，大腸桿菌和雜菌數(shù)也有嚴格標準。</p><p><b>　　3.真空濃縮</b></p><p>　　牛乳的87％以上都是水，未經(jīng)濃縮直接干燥的奶粉有許多缺點，通過濃縮可以約能源和設備，噴霧干燥時

22、蒸發(fā)1Kg水需耗用2.8～3.2Kg蒸汽，真空濃縮只需1～1.2Kg；未濃縮乳噴干需要的干燥室體積比正常的大三分之一，設備投資高；便于包裝，直接干燥奶粉因顆粒小、密度低，包裝過程中容易發(fā)生粉塵飛揚和粘滯，包裝材料也需多耗10％。</p><p><b>　　4.干燥</b></p><p>　　這是本文研究的重點問題，其工藝將在后文中具體介紹。</p>

23、<p><b>　　5.冷卻</b></p><p>　　干燥后奶粉的溫度通常都在60～72℃，溫度的高低是根據(jù)顆粒大小與在干燥室中滯留位置及工藝條件而定。傳統(tǒng)的冷卻方法是將奶粉放入專用的不銹鋼箱內(nèi)，在室溫下自然冷卻數(shù)小時之后篩粉，更先進的是通過干燥室內(nèi)附帶的冷卻裝置冷卻，或使奶粉在卸粉過程中通過自動篩網(wǎng)，并用符合食品衛(wèi)生要求的冷風進行冷卻，使奶粉溫度降至25～30℃，低于脂肪熔點

24、。</p><p>　　單片機是本系統(tǒng)的核心，它控制本系統(tǒng)的各種功能，因此選擇性能可靠的單片機就顯得尤為重要，考慮到滿足功能要求、性價比、貨源保證、開發(fā)手段等因素,本次設計采用軟件技術(shù)成熟、性價比高的一種低功耗、高性能的8位單片機AT89S51。</p><p>　　1.2 設計過程及工藝要求</p><p>　　1.2.1 基本功能</p>&l

25、t;p><b>　　檢測溫度、濕度</b></p><p><b>　　顯示溫度、濕度</b></p><p><b>　　控制溫度、濕度</b></p><p><b>　　溫濕度過限報警</b></p><p>　　1.2.2 主要技術(shù)參數(shù) &

26、lt;/p><p>　　溫度檢測范圍 ： -30℃-+150℃</p><p>　　測量精度 ： 0.5℃</p><p>　　濕度檢測范圍 ： 10%-100%RH</p><p>　　檢測精度 ： 2%RH</p><p>　　顯示方式 ： 四位數(shù)碼管LED顯示 </p>

27、<p>　　報警方式 ： 三極管驅(qū)動的蜂鳴器報警</p><p>　　第2章 方案的比較和論證</p><p>　　單片機AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器

28、既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51。</p><p>　　當將單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準確獲得被測信號是其核心任務；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。</p><p>　　傳感器是實

29、現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。</p><p>　　2.1 溫度傳感器的選擇</p><p>　　2.1.1 采用熱電阻溫度傳感器&l

30、t;/p><p>　　熱電阻（thermal resistor）是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種

31、類較多，最常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。</p><p>　　鉑的物理、化學性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標準。缺點是價格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。按IEC標準測溫范圍-200～650℃，百度電阻比W（100）=1.3850時，R0為100Ω和10Ω，其允許的測

32、量誤差A級為±（0.15℃+0.002 |t|），B級為±（0.3℃+0.005 |t|）。</p><p>　　銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于-50～180℃測溫。</p><p>　　2.1.2 采用AD590溫度傳感器</p><p>　　AD590適用于150

33、°C以下,目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應用，它的測溫范圍在-55℃～+150℃之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0.3℃。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡單。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。</p>&l

34、t;p>　　綜合比較上述兩種方案，發(fā)現(xiàn)AD590更為適合于本設計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。</p><p>　　2.2 濕度傳感器的選擇</p><p>　　和測量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。在當今的信息時代，傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)緊密結(jié)合著。測量的目的在于控制，測量

35、范圍與控制范圍合稱使用范圍。多數(shù)情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。國家標準物質(zhì)研究中心濕度室的文章認為：“相對濕度測量儀表，即使在20—25℃下，要達到2%RH的準確度仍是很困難的。”</p><p>　　測量空氣濕度的方式很多，其原理

36、是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。</p><p>　　2.2.1 采用HOS-201濕敏傳感器</p><p>　　HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ

37、～1KHZ，測量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時為1MΩ。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效利用其線性特性。</p><p>　　2.2.2 采用HS1100/HS1101濕度傳感器</p><p>　　HS

38、1100/HS1101電容傳感器，基于獨特工藝設計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰糜谵k公自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽谩Ｔ陔娐窐?gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應時間，專利設計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸

39、出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%---100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04 pF/℃?？梢娋仁禽^高的。</p><p>　　HS1101濕度傳感器特點：</p><p>　　1.全互換性 在標準環(huán)境下不需要進行校正；</p><p&g

40、t;　　2.長時間飽和下能夠快速降低濕度；</p><p>　　3.可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸的焊接；</p><p>　　4.具有高可靠性與長時間穩(wěn)定性；</p><p>　　5.專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)；</p><p>　　6.可用于線性電壓或頻率輸出回爐；</p><p>　　7.反應時間比較迅速；</

41、p><p>　　綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設計系統(tǒng)中對溫度10～150℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設計的濕度傳感器。</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇</p><p>　　2.3.1 采用AD7874轉(zhuǎn)換器</p>

42、;<p>　　A/D轉(zhuǎn)換器能夠很好的滿足交流采樣的技術(shù)，具有10V的輸入范圍，4個模擬信號輸入通道，4通道可以同時進行采樣，每通道內(nèi)置跟蹤保持器，從而消除由于各通道不同而產(chǎn)生的舍入誤差。小于2n的孔隙延遲，允許多片聯(lián)合，以擴展模擬通道的數(shù)目，但是會造成相位誤差。</p><p>　　2.3.2 采用ADC0809轉(zhuǎn)換器</p><p>　　ADC0809是美國國家半導體公司

43、生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。但是由于本設計中只用到了一個溫度傳感器和一個濕度傳感器，所以用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809即可，而且價格也低于AD7874轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　綜上所述，選擇ADC0809轉(zhuǎn)換器更為合適。</p><p>　　第3章

44、系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　本設計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，我設計了以AT89S51基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機、復位電路、溫度檢測、濕度檢測、顯示、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設計。系統(tǒng)總體框圖如圖3—1所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)總體框圖</p>&

45、lt;p>　　本設計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。</p><p>　　信號采集：由AD590溫度傳感器和HS1101濕度傳感器組成； </p><p>　　信號分析：由A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809、單片機AT89S51基本系統(tǒng)組成；</p><p>　　信號處理：由串行口LED數(shù)碼管顯示器和報警系統(tǒng)等組成。</p><p&g

46、t;<b>　　3.1 信號采集</b></p><p>　　3.1.1 溫度傳感器</p><p>　　AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。</p><p><b>　　1.主要特性</b></p><p>　　在4 V至30

47、V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當一個高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1 µA/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過激光調(diào)整，可用于校準器件，使該器件在298.2K (25°C)時輸出298.2 µA電流。AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖3-2所示，它采用金屬殼3腳封裝，其

48、中1腳為電源正端V＋；2腳為電流輸出端I0；3腳為管殼，一般不用。</p><p>　　圖3-2 集成溫度傳感器的電路</p><p>　　流過器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即：</p><p>　　I T/T=1μA /K式中：IT—— 流過器件（AD590）的電流，單位μA。</p><p>　　T——熱

49、力學溫度，單位K。</p><p>　　AD590的測溫范圍-55℃- +150℃。</p><p>　　AD590的電源電壓范圍為4V-30V。電源電壓可在4V-6V范圍變化，電流IT變化1μA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。</p><p>　　輸出電阻為710MΩ。</p><

50、p>　　精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線形誤差±0.3℃。</p><p>　　2.AD590的工作原理</p><p>　　在被測溫度一定時，AD590相當于一個恒流源，把它和5～30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個1kΩ的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有1mV／

51、K的電壓信號。</p><p>　　對于AD590，n＝8，這樣，電路的總電流將與熱力學溫度T成正比，將此電流引至負載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不受電源電壓和導線電阻的影響。圖3-3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準溫度下可得到1μA／K的I值。</p><p><b>　　3.基本應用電路&

52、lt;/b></p><p>　　圖3-3是AD590用于測量熱力學溫度的基本應用電路。因為流過AD590的電流與熱力學溫度成正比，當電阻R1和電位器R2的電阻之和為1kΩ時，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應對電路進行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V0=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只保證在0℃或

53、25℃附近有較高的精度。</p><p>　　圖3-3 AD590應用電路</p><p>　　如圖3—4為AD590的溫度與電流對應關(guān)系表。</p><p>　　表3-4 AD590溫度與電流的對應關(guān)系表</p><p>　　4.AD590主要特性</p><p>　　1、流過器件的電流(μA) 等于器件所處環(huán)境

54、的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)：</p><p>　　Ir/T=1 (1)</p><p>　　式中，Ir—流過器件(AD590) 的電流，單位為μA；T—熱力學溫度，單位為K；</p><p>　　2、AD590的測溫范圍為- 55℃~+150℃；</p><p>　　3、 AD590的電源電壓范圍為4～30 V，可以承受44 V正向電壓和20

55、 V反向電壓，因而器件即使反接也不會被損壞；</p><p>　　4、 輸出電阻為710 mΩ；</p><p>　　5、精度高，AD590在- 55℃~+-150℃范圍內(nèi)，非線性誤差僅為±0.3℃。</p><p>　　5.攝氏溫度測量電路</p><p>　　如圖3-3所示，電位器R2用于調(diào)整零點，R4用于調(diào)整運放LF355的增

56、益。調(diào)整方法如下：在0℃時調(diào)整R2，使輸出V0=0，然后在100℃時調(diào)整R4使V0=100mV。如此反復調(diào)整多次，直至0℃時，V0=0mV，100℃時V0=100mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25℃，那么V0應為25mV。冰水混合物是0℃環(huán)境，沸水為100℃環(huán)境。</p><p>　　3.3.2 濕度傳感器</p><p>　　測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)

57、從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。下面 介紹HS1101濕度傳感器及其應用。</p><p><b>　　1.特點</b></p><p>　　不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應時

58、間，專利設計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。</p><p>　　圖3-5a為濕敏電容工作的溫、濕度范圍。圖3-5b為濕度-電容響應曲線。</p><p>　　圖3-5a 濕敏電容工作的溫、濕度范圍 </p><p>　　圖3-

59、5b 濕度-電容響應曲線</p><p>　　相對濕度在1%---100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04 pF/℃。可見精度是較高的。</p><p><b>　　2.特征參數(shù)</b></p><p>　　最大反應參數(shù)：工作溫度 Ta -40~

60、100 ℃</p><p>　　儲存溫度 Tstg -40~125 ℃</p><p>　　供電電壓 Vs 10 Vac</p><p>　　濕度范圍 RH 0~100 %RH</p><p>　　焊接時間 @T=260℃ t 10 S</p><p>　　濕度

61、測量范圍 RH 1 99 5</p><p>　　供電電壓 Vs 5 10 V</p><p>　　標稱電容 @55%RH C 177 180 183 pF</p><p>　　溫度效應 Tcc 0.04 pF/℃</p><p>　　平均靈敏度 (33%~75%RH) △C/%RH

62、0.34 pF/%RH</p><p>　　漏電流 Ix 1 nA</p><p>　　恢復時間 @150小時結(jié)露 tr 10 s</p><p>　　遲滯 +/-1.5 %</p><p>　　長時間穩(wěn)定性 0.5 %RH/yr</p><p>　　反應時間

63、 ta 5 S</p><p>　　曲線精度 （10%~90%） +/-2 %RH</p><p><b>　　3.濕度測量電路</b></p><p>　　HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常

64、有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運方與租蓉組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集[19]。</p><p>　　頻率輸出的555測量振蕩電路如圖3-6所示。集成定時器555芯片外接電阻R4、R2與濕敏電容C，構(gòu)成了對C的充電回路。7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短路

65、又構(gòu)成了對C的放電回路，并將引腳2、6端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外，R3 是防止輸出短路的保護電阻，R1 用于平衡溫度系數(shù)。</p><p>　　圖3-6 頻率輸出的555振蕩電路</p><p>　　該振蕩電路兩個暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Vs通過R4、R2 向C充電，經(jīng)t充電時間后，Uc達到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約0.67Vs，此時輸

66、出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)t放電時間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平，約0.33us。</p><p>　　此時輸出，此時輸出引腳3端又由低電平突降為高電平，如此翻來覆去，形成方波輸出。其中，充放電時間為</p><p>　　t充電=C（R4+R2）Ln2</p><p>　　t放電=CR2 Ln2</p><p>

67、　　因而，輸出的方波頻率為</p><p>　　f=1/(t放電+t充電)=1/[ C（R4+R2）Ln2]</p><p>　　可見，空氣濕度通過555測量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表3-2給出了其中的一組典型測試值。</p><p>　　表3-7 空氣濕度與電壓頻率的典型值</p><p>　　3.2 信號分析與處理</

68、p><p>　　3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。所以本次設計選擇ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p><b>　　1.主要特性</b&

69、gt;</p><p>　　(1)8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。</p><p>　　(2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?lt;/p><p>　　(3)轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640KHz時)，130μs（時鐘為500KHz時）。</p><p>　　(4)單個+5V電源供電。</p><p>　　(5)模擬

70、輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準。</p><p>　　(6)工作溫度范圍為-40～+85攝氏度。</p><p>　　(7)低功耗，約15mW。</p><p><b>　　2.芯片引腳圖</b></p><p>　　表3-8 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器芯片引腳圖</p><p>

71、　　3.引腳功能及外部特性</p><p>　　(1)IN0～IN7：8路模擬量輸入端。</p><p>　　(2)2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。</p><p>　　(3)ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。</p><p>　　(4)ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，高電平有效。</p&g

72、t;<p>　　(5)START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。</p><p>　　(6)EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。</p><p>　　(7)OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入端，高電平有效。當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，

73、此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。</p><p>　　(8)CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHz。</p><p>　　(9)REF（+）、REF（-）：基準電壓。</p><p>　　(10)Vcc：電源，單一+5V。</p><p>　　(11)GND：地。</p><p>&

74、lt;b>　　4.工作方式</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。</p><p><b>　　(1)定時傳送方式</b></p><p>　　對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說

75、，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當于6MHz的MCS-51單片機共64個機器周期?？蓳?jù)此設計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。</p><p><b>　　(2)查詢方式</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如A

76、DC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。</p><p><b>　　(3)中斷方式</b></p><p>　　把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。</p><p>　　不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。

77、首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。</p><p>　　3.3 單片機AT89S51</p><p>　　AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制

78、造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。</p><p>　　3.3.1 主要特性</p><p>　　與AT89S51單片機產(chǎn)品兼容，采用0.35新工藝，降低成本</p><p><b>　　具有帶電源關(guān)閉標識</b&g

79、t;</p><p>　　4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器</p><p>　　燒寫壽命更長 1000次擦寫周期</p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz—33MHz</p><p>　　32個可編程I/O口線</p><p>　　2個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　

80、　6個中斷源</b></p><p>　　全雙工UART串行通道</p><p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p><b>　　掉電后中斷可喚醒</b></p><p>　　內(nèi)部集成看門狗計時器</p><p>　　雙數(shù)據(jù)指示器及全新加密算法，程序的保密性大大加強，保護知識產(chǎn)權(quán)

81、</p><p>　　靈活的ISP編程（字或字節(jié)模式）</p><p>　　4.0---5.5V電壓工作范圍</p><p>　　3.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　它可以劃分為CPU、存儲器、并行口、串行口、定時/計數(shù)器和中斷邏輯幾個部分。</p><p>　　CPU由運算器和控制邏輯構(gòu)成。其中包括若干特殊功

82、能寄存器（SFR）</p><p>　　AT89S51時鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。</p><p>　　AT89S51在物理上有四個存儲空間：片內(nèi)/片外程序存儲大路、片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲器。片內(nèi)有256B數(shù)據(jù)存儲器RAM和4KB的程序存儲器ROM。除此之外，還可以在片外擴展RAM和ROM，并且和有64KB的尋址范圍。</p><p>　　AT89S51內(nèi)

83、部有一個可編程的、全雙工的串行接口。它串行收發(fā)存儲在特殊功能寄存器SFR的串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　AT89S51共有4個（P0、P1、P2、P3口）8位并行I/O端口，共32個引腳。P0口雙向I/O口，用于分時傳送低8位地址和8位數(shù)據(jù)信號；P1、P2、P3口均為準雙向I/O口；其中P2口還用于傳送高8位地址信號；P3口每一引腳還具有特殊功能，用于特殊信號的輸入輸出和控制信號。<

84、/p><p>　　AT89S51內(nèi)部有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器T0、T1。最大計數(shù)值為216-1。工作方式和定時器或計數(shù)器的選擇由指令來確定。如圖3—9、3—10所示。</p><p>　　圖3-9 AT89S51時鐘電路</p><p>　　表3-10 P3口引腳的特殊功能</p><p>　　中斷系統(tǒng)允許接受5個獨立的中斷源，即兩個

85、外部中斷，兩個定時器/計數(shù)器中斷以及一個串行口中斷。</p><p>　　3.3.3 外部特性（引腳功能）</p><p>　　AT89S51芯片有40條引腳，雙列直插式封裝引腳圖如3-11所示：</p><p>　　Vcc(40)：電源+5V</p><p>　　Vss(20): 接地</p><p>　　XTAL

86、1（19）和XTAL2（18）：使用內(nèi)部振蕩電路時，用來接石英晶體和電容；使用外部時鐘時，用來輸入時鐘脈沖。</p><p>　　P0口（39—32）：雙向I/O口，既可作地址/數(shù)據(jù)總線口用，也可作普通I/O口用。</p><p>　　P1口（1—8）：準雙向通用I/O口。</p><p>　　P2口（21—28）：準雙向口，既可作地址總線口輸出地址高8位，也可作普

87、通I/O口用。</p><p>　　P3口（10—17）：多用途口，既可作普通I/O口，也可按每位定義的第二功能操作。</p><p>　　ALE/~PROG（30）：地址鎖存信號輸出端。在訪問片外豐儲器時，若ALE為有效高電平，則P0口輸出地址低8位，可以用ALE信號作外部地址鎖存信號。公式fALE=1/6fOSC ,也可作系統(tǒng)中其它芯片的時鐘源。第二功能~PROG是對EPROM編程時的

88、編程脈沖輸入端。</p><p>　　RST/VPD（9）：復位信號輸入端。AT89S51接能電源后，在時鐘電路作用下，該腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，使內(nèi)部復位。第二功能是VPD，即備用電源輸入端。當主電源Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，VPD將為RAM提供備用電源，發(fā)保證存儲在RAM中的信號不丟失。</p><p>　　~EA/Vpp(31):內(nèi)部和外部程序存儲器選擇線。~E

89、A=0時訪問外部ROM 0000H—FFFFH；~EA=1時，地址0000H—0FFFH空間訪問內(nèi)部ROM，地址1000H—FFFFH空間訪問外部ROM。</p><p>　　~PSEN（29）：片外程序存儲器選通信號，低電平有效。</p><p>　　圖3-11 AT89S51芯片引腳圖</p><p>　　3.3.4 工作方式</p><

90、p>　　它的工作方式可以分做復位，掉電和低功耗方式等。</p><p><b>　　1.復位方式</b></p><p>　　當MCS-5l系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關(guān)復

91、位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。圖中電容C1和電阻R1對電源十5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時間，由于單片機內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達到上電復位的操作功能。上電或開關(guān)復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時

92、間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復位的操作。如圖3—12。 </p><p>　　圖3-12 單片機的復位電路</p><p>　　2.掉電和低功耗方式</p><p>　　人們往往在程序運行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使RAM和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策，AT89S51有掉電保護，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進行供電。</

93、p><p>　　3.3.5 數(shù)據(jù)存儲器的掉電保護</p><p>　　單片機系統(tǒng)內(nèi)的RAM數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一旦丟失后果不堪設想，因此掉電保護是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電的瞬間系統(tǒng)能自動保護RAM中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當電源恢復正常供電后能恢復到掉電前的工作狀態(tài)。</p><p>　　3.3.6 中斷系統(tǒng)</p&

94、gt;<p>　　1中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向為處理內(nèi)部事件的中斷服務程序中去；完成中斷服務的程序后，CPU繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。</p><p>　　2中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。</p><p>　　AT89S51有5個中斷源：</p><p>　　1. INT0：外部中

95、斷0請求，低電平有效。通過P3.2引腳輸入。</p><p>　　2.INT1：外部中斷1請求，低電平有效。通過P3.3引腳輸入。</p><p>　　3.T0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求。</p><p>　　4.TI：定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求。</p><p>　　5.TXD/RXD：串行口中斷請求。當串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收

96、時，便請求中斷。</p><p>　　每一個中斷源都對應一個中斷請求標志位，它們設置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當這些中斷源請求中斷時，相應的標志分別有TCON和SCON中的相應位來鎖存。</p><p>　　3.4 顯示與報警的設計</p><p>　　3.4.1 顯示電路</p><p>　　在單片機應用系統(tǒng)設計中，一般都是

97、把按鍵和顯示器放在一起考慮。本設計是利用AT89S51的串行口實現(xiàn)按鍵/顯示器接口。</p><p>　　當AT89S51的串行口未作它用時，使用AT89S51的串行口來外擴鍵盤/顯示器。應用AT89S51的串行口方式0的輸出方式，其硬件接口電路如圖3-13所示。</p><p>　　圖3-13 按鍵及顯示與單片機的硬件接口</p><p>　　3.4.2 報警

98、電路</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提

99、醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。</p><p>　　蜂鳴器驅(qū)動電路一般都包含以下幾個部分：一個三極管、一個蜂鳴器、一個續(xù)流二極管和一個電源濾波電容。</p><p><b>　　1．蜂鳴器&

100、lt;/b></p><p>　　發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。</p><p><b>　　2．續(xù)流二極管</b></p><p>　　蜂鳴器本質(zhì)上是一個感性元件，其電流不能瞬

101、變，因此必須有一個續(xù)流二極管提供續(xù)流。否則，在蜂鳴器兩端會產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動三極管，并干擾整個電路系統(tǒng)的其它部分。</p><p><b>　　3．濾波電容</b></p><p>　　濾波電容C1的作用是濾波，濾除蜂鳴器電流對其它部分的影響，也可改善電源的交流阻抗，如果可能，最好是再并聯(lián)一個220uF的電解電容。</p><p&g

102、t;<b>　　4．三極管</b></p><p>　　三極管Q1起開關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲[1]。</p><p>　　峰鳴器報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過AT89S51的1根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路74

103、06或7407低電平驅(qū)動，也可以用一個晶體三極管驅(qū)動，而本設計采用三極管來增加蜂鳴器的電流。在圖中，P3.4接晶體管基極輸入端。當P3.4輸出高電平“1”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當P3.4輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。報警電路如圖3-15所示：</p><p>　　圖3-15 三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路</p><p>　　本設計是為在溫濕

104、度測量中對溫濕度的上下限超出是的提示報警，接口位于單片機AT89C51的P3.4口，但溫濕度過限時，P3.4口被置0，本系統(tǒng)開始工作。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計特點</b></p><p>　　應用系統(tǒng)中的應用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設計的，應可靠的實現(xiàn)系統(tǒng)得各項功能。應用系統(tǒng)種類繁多，

105、應用系統(tǒng)軟件各不相同，但是一個優(yōu)秀的應用軟件都應具有下列特點：</p><p>　　軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡潔，流程合理。</p><p>　　各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化，便于調(diào)試，鏈接，又便于移植，修改。</p><p>　　程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)劃合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。</p><p>　　運行狀態(tài)實現(xiàn)標志化管理，各功能程序

106、運行狀態(tài)，運行結(jié)果以及運行，要求設置狀態(tài)標志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移運行，控制都可以通過狀態(tài)標志條件來控制。</p><p>　　經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應進行規(guī)范，除去修改的痕跡，規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化，標準化打下基礎。</p><p>　　實現(xiàn)全面軟件干擾設計，軟件干擾是計算機應用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。</p><p>　　4.2 溫度控

107、制主程序 </p><p>　　溫度控制主程序的設計應考慮以下問題：</p><p>　　鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示；</p><p>　　溫濕度采樣，數(shù)字濾波；</p><p><b>　　越限報警和處理；</b></p><p><b>　　溫度標度轉(zhuǎn)換。</b><

108、;/p><p>　　通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和T0中斷服務程序兩部分組成。</p><p>　　這里所需要注意的是標度變換，下面簡單的介紹一下標度變換：</p><p><b>　　標度變換：</b></p><p>　　目的是要把實際采樣的二進制值轉(zhuǎn)換成BCD形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)34H-3BH

109、。對一般線性儀表來說，標度變換公式為：</p><p>　　式中：A0為一次測量儀表的下限；Am為一次測量儀表的上限；AX為實際測量值；</p><p>　　N0為儀表下限所對應的數(shù)字量；Nm為儀表上限所對應的數(shù)字量；NX為測量所得數(shù)字量。</p><p>　　4.3 PID控制規(guī)律 </p><p>　　PID調(diào)節(jié)器是一種線形調(diào)節(jié)器，其框

110、圖如下圖所示。</p><p>　　圖4-1 PID調(diào)節(jié)器框圖</p><p><b>　　程序框圖</b></p><p>　　圖4-2 T0中斷流程圖</p><p>　　圖4-3 主程序流程圖</p><p>　　圖4-4 溫度采樣主程序流程圖</p><p>

111、;　　圖4-5 報警子程序流程圖</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本系統(tǒng)充分發(fā)揮了單片機的功能, 以結(jié)構(gòu)緊湊的硬件和豐富的軟件實現(xiàn)了實時檢測、計算、顯示、報警以及控制等多種功能。具有測溫速度快、精度高、溫度給定值設置方便, 并可根據(jù)實際測溫的需要靈活地改變控制方式等優(yōu)點。系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，裝置的硬件電路和軟件具有一定的通用性

112、, 為產(chǎn)品的系列化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件, 是一種較實用的工業(yè)控制裝置。本系統(tǒng)也適合于孵化室、溫室和發(fā)酵過程等的溫度監(jiān)控, 具有較好的應用前景。</p><p>　　本次設計以AT89S51為核心，溫度信號通過溫度傳感器AD590轉(zhuǎn)換成電信號，濕度信號通過濕度傳感器HS1101轉(zhuǎn)換成電信號，采用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。同時以按鍵和LED數(shù)碼管組成了顯示電路，以三極管和蜂鳴器組成了報警電路，實現(xiàn)了溫

113、濕度上下限的實時監(jiān)測，當溫度或者濕度超過一定合理范圍時，蜂鳴器就會報警，從而控制了奶粉烘干的過程。</p><p>　　奶粉中包含多種營養(yǎng)物質(zhì)，包括DHA、葉酸、多種蛋白質(zhì)、糖類、維生素以及多種對人體有益的微量元素，所以備受廣大消費者的青睞。由此可見，奶粉的烘干過程直接影響奶粉中多種營養(yǎng)物質(zhì)的貯存和保持，而本文——奶粉烘干過程微機控制則為奶粉的烘干提供了很好平臺。</p><p><

114、b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在**老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。在本文的選題、方案的比較與論證、系統(tǒng)的總體設計、系統(tǒng)的軟件設計以及撰寫的整個過程中，**老師非常認真負責的為幫我解決了畢業(yè)設計中所出現(xiàn)的問題，我自始至終都得到了**老師的精心指導和親切教誨。老師敏銳的洞察力、淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高度的責任心以及嚴于律己、誠懇待人的學者風范給我留下了深刻的印象，這些