基于單片機(jī)智能糧倉控制系統(tǒng)的研究

1、沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)智能糧倉控制系統(tǒng)的研究 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 2016 年 6 月 3 日論文答辯日期： 2016 年 6 月 7 日摘要糧食的儲(chǔ)藏對(duì)國家有著重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)意義。我國地域遼闊，人口眾多，糧食產(chǎn)量位于世界前列。為此國家在各地依據(jù)人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、戰(zhàn)略位置等建設(shè)了大大小小的各級(jí)國有、私人糧倉。糧食的存儲(chǔ)受到糧倉內(nèi)的溫度、濕度等因素的影響。同時(shí)糧倉的安保也是必不可少的因素。當(dāng)今世界是一個(gè)高度全球化的大集合，高度發(fā)達(dá)的物流和物聯(lián)網(wǎng)體系使得越來越多的物資進(jìn)入到了全球的智能物流體系

2、。而其中糧食的存儲(chǔ)和運(yùn)輸顯得尤為重要。國家建立諸多大中小型糧倉，就是為了對(duì)本國糧食進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)度和調(diào)節(jié)國內(nèi)糧食的供求平衡、穩(wěn)定糧價(jià)。另一方面糧食的存儲(chǔ)也是為了預(yù)防自然災(zāi)害以及突發(fā)的戰(zhàn)爭威脅以及應(yīng)對(duì)其它突發(fā)性事件而采取的有效措施。糧倉測控系統(tǒng)能否快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的監(jiān)測這些因子并及時(shí)進(jìn)行處理、預(yù)警、存儲(chǔ)，是糧倉能否安全、有效的完成自身作用的關(guān)鍵。本系統(tǒng)由上位機(jī)(Pc)機(jī)、主機(jī)、下位機(jī)、通訊模塊、溫度傳感器、濕度傳感器、通風(fēng)控制器組成。下位機(jī)以80C51單片機(jī)作為核心來設(shè)計(jì)的，充分利用了單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理及實(shí)時(shí)檢測功能；采用RS485串行通訊模塊。該模塊可以完成多路采集輸入、輸出的控制功能，同時(shí)可以承

3、擔(dān)系統(tǒng)故障、數(shù)據(jù)超標(biāo)報(bào)警功能。通過80C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的環(huán)境條件參數(shù)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的溫度、濕度信息。系統(tǒng)主要涉及時(shí)鐘、電源、通訊、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換電路、模糊控制的設(shè)計(jì)。主系統(tǒng)：上位機(jī)運(yùn)行預(yù)設(shè)的程序向單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令，啟動(dòng)單片機(jī)及相關(guān)部件，接收下位機(jī)反饋的系統(tǒng)信號(hào)、數(shù)據(jù)。此時(shí)單片機(jī)按照預(yù)設(shè)程序定時(shí)啟動(dòng)監(jiān)測糧倉的環(huán)境參數(shù)，并將采集到的信號(hào)經(jīng)放大器放大,通過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字電信號(hào)，利用RS485通訊協(xié)議的功能利用單片機(jī)執(zhí)行預(yù)判，同時(shí)將檢測的數(shù)據(jù)顯示并上傳至上位機(jī)備份。上位機(jī)通過程序判斷數(shù)據(jù)有效性并據(jù)此發(fā)出控制信號(hào)，通過通風(fēng)控制器控制糧倉達(dá)到所需的環(huán)境要求。本設(shè)計(jì)針

4、對(duì)智能糧倉的環(huán)境參數(shù)的采集、實(shí)時(shí)上傳和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理備份，通過通風(fēng)控制器使糧食儲(chǔ)存環(huán)境達(dá)到預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)論文的主要研究內(nèi)容為：背景信息：了解有關(guān)國家對(duì)糧食儲(chǔ)藏、糧食儲(chǔ)存環(huán)境的影響因素，掌握當(dāng)前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的最新研究現(xiàn)狀，分析其優(yōu)缺點(diǎn)；完成智能糧倉測控系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)：檢索傳感器的工作原理和配套電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型；使用匯編完成所需軟件的設(shè)計(jì)；搜索可以提高抗擾能力的方案，完善涉及的可靠性和安全性。關(guān)鍵詞： 糧庫； 測控系統(tǒng)； 傳感器； 單片機(jī)Abstract Food storage has important strategic significance and economi

5、c significance to the country. For this country from place to place on the basis of population size, the degree of economic development and strategic location, construction, large and small, state-owned and private granary at all levels. Grain storage by the granary tired of the influence of factors

6、 such as temperature, humidity. In todays world is a large collection of a highly globalized and highly developed logistics and networking system makes more and more material into the global intelligent logistics system. And the grain storage and transportation is particularly important. Countries h

7、ave established many small, medium and large granary is for storage of their food, scheduling and regulating the domestic grain supply and demand balance and stabilize grain prices granary security is also essential factor. In todays world is a large collection of a highly globalized and highly deve

8、loped logistics and networking system makes more and more material into the global intelligent logistics system. And the grain storage and transportation is particularly important. Countries have established many small, medium and large granary is for storage of their food, scheduling and regulating

9、 the domestic grain supply and demand balance and stabilize grain prices storage, is safe and effective completion of the granary itself function key. This system consists of upper machine (Pc) and Pc machine, host, communication module, temperature sensor, humidity sensor, infrared sensor, through

10、risk control system. Extension is 80 c51 as the core to design, Adopting RS485 serial communication module. The module can accomplish multi-channel collection and input, output, control function, also can undertake system failure, data excessive alarm function. By 80 c51 realize to subordinate syste

11、m sensor long data and setting of environment parameters of temperature and humidity values can be converted to the corresponding relationship, anti-theft security. communication circuit, keyboard circuit, AID conversion circuit, control circuit, the design of fuzzy control and simulation.Relations

12、system: PC run a preset program to MCU startup instructions, start the MCU and related parts, receive a signal, the data of the machine of the feedback system. and will be collected by the amplifier amplification signal, through A/D conversion circuit is transformed into the corresponding digital si

13、gnal, through the RS485 serial port into the single chip microcomputer preprocessi.on the other hand will store the data collected real-time transmission first place machine and store. PC through the program to judge data validity and on the basis of signal control, and to gather up the data analysi

14、s and processing, backup, through the sense of risk control system of the preset standard environment is achieved for food storage.The main research content of this article has the following several aspects:Collect data: the understanding of relevant countries for food storage, granary environment f

15、actor limi. The hardware design of a complete measurement and control system for grain situation; Using Matlab simulation: using the VB language for system PC software design; System under a machine to make use of assembly language environment software design.Key words: grain; Measurement and contro

16、l system; The sensor; Single chip microcomputer目 錄 第一章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 3 1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及方案 3 1.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3 1.1.2 總體設(shè)計(jì)方案 5 1.1.3 實(shí)施措施 5 第二章系統(tǒng)方案論證與選擇 6 2.1 溫度傳感器的選擇 6 2.2 濕度傳感器的選擇 7 2.3 主要技術(shù)參數(shù) 8 2.4 檢測數(shù)據(jù)處理 8 2.5 檢測方式 8 2.6 報(bào)警系統(tǒng) 8 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 3.1 80C51的介紹 9 3.1.1 80C51主要性能 9 3.1.2 80C51硬件結(jié)構(gòu) 11 3.2 溫度檢測電路設(shè)計(jì) 11 3.2.

17、1 DSl8B20功能特性 12 3.2.2 DS18B20結(jié)構(gòu)特性 12 3.2.3 寄生電源 15 3.3 濕度檢測電路設(shè)計(jì) 17 3.3.1 HS1100/HS1101濕度傳感器介紹 17 3.3.2 濕度測量電路 18 3.3.3 多路檢測信號(hào)的實(shí)現(xiàn) 19 3.3.4 多路開關(guān)介紹 20 3.4 RS-485串口電路 21 3.5 鍵盤及顯示電路 22 3.6 控制設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路 24 3.7 報(bào)警接口電路 25 3.8 RS485與RS232間的電平轉(zhuǎn)換電路 26 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 4.1 系統(tǒng)初始化模塊 27 4.2 鍵盤顯示模塊 29 4.3 數(shù)據(jù)采集模塊 31 4.3.1

18、 濕度檢測子程序 31 4.3.2 溫度檢測子程序 32 4.4 控制模塊 34 總結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 附錄 38引言國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢： 當(dāng)今社會(huì)由于傳感器、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)日新月異的成長，在各個(gè)領(lǐng)域里智能測控系統(tǒng)越來越廣泛的運(yùn)用在生產(chǎn)生活領(lǐng)域中。與此同時(shí)糧倉智能測控系統(tǒng)的研究也隨之不斷地進(jìn)步中。 當(dāng)熱敏、濕敏電阻被開發(fā)以后，利用電阻在不同環(huán)境下的變化，間接地反應(yīng)溫、濕度的變化，使得人們對(duì)糧食的條件存儲(chǔ)有了直觀的了解。在最初期的糧庫大多為人工監(jiān)測、記錄，利用效率低下的人工翻曬、通風(fēng)、添加藥劑等操作。繁重的勞動(dòng)并不能提高糧庫的效率和存儲(chǔ)質(zhì)量。在此環(huán)境下，人們對(duì)糧倉的測控技進(jìn)行

19、術(shù)不斷的完善、漸漸形成了各具特色的糧倉測控系統(tǒng)，極大地提升了糧倉的存儲(chǔ)質(zhì)量。 當(dāng)前，國內(nèi)糧倉使用的智能測控系統(tǒng)，其主體結(jié)構(gòu)差異很大，但在溫、濕度測控、 輔助設(shè)備的控制，較之上世紀(jì)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。傳感器和PC（上位機(jī)）主要是使用RS-232串口通訊，系統(tǒng)抗干擾、糾錯(cuò)能力不強(qiáng)，一旦某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，系統(tǒng)運(yùn)行也會(huì)受到干擾。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)而穩(wěn)定地增產(chǎn)。糧食產(chǎn)量日益增加，新世紀(jì)農(nóng)民不但拜托了溫飽的困擾，手里也有了數(shù)量可觀的余糧。我國糧食年產(chǎn)量和常年儲(chǔ)存量均居世界首位。歸屬國家的大型糧倉有著良好的存儲(chǔ)條件，但更多的糧食遍布在民間，這些糧食也需要我們的關(guān)注。由于農(nóng)民對(duì)糧食

20、的不科學(xué)存儲(chǔ)，每年都造成了巨大的浪費(fèi)。而糧食生產(chǎn)所需要的物資正在逐漸減少，可耕種土地的減少、水土流失的加劇。糧食產(chǎn)量的增幅已不能有太大的進(jìn)步了。根據(jù)我國現(xiàn)有的光、熱、水、土和氣候資源，在我國土地的人口承載能力研究表明：糧食最大產(chǎn)量為8.3億噸，依據(jù)聯(lián)合國人均最低糧食需求，在我國16.6億是我國的最大合理人口。因此將糧食存儲(chǔ)的損耗盡可能的降低，對(duì)于國家有著重要的意義。因此國營糧庫，大多占地幾平方公里，其糧食存儲(chǔ)量，對(duì)測控系統(tǒng)的要求也不斷增加。主要的問題是如何實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)倉庫環(huán)境的變化，保證糧食在較長時(shí)間內(nèi)的儲(chǔ)存質(zhì)量。糧倉的測量與控制系統(tǒng)主要由：糧情監(jiān)測、分析預(yù)判、通風(fēng)控制等系統(tǒng)組成。在存儲(chǔ)過程中

21、對(duì)糧倉實(shí)時(shí)監(jiān)測，并密切關(guān)注著糧情的變化狀態(tài)；糧食情況分析”就像保管人員的大腦”，對(duì)通過眼睛”和鼻子”觀察到各種糧情及變化情況，同時(shí)按照預(yù)設(shè)的春夏附條件和環(huán)境預(yù)警設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)判和執(zhí)行指令并記錄，通風(fēng)控制”作為“系統(tǒng)的重要組成部分，執(zhí)行上位機(jī)(PC)的指令采取相應(yīng)措施，保證糧食存放在適宜儲(chǔ)存條件下，保證糧食安全。糧倉測控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢： 絕大多數(shù)的糧倉所使用的傳感器測量準(zhǔn)確度、反應(yīng)時(shí)間、功能上與國外的同類型設(shè)備有著一定的差距；由于現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）的優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)的系統(tǒng)使用了此技術(shù)，在某些特定的場合還可以網(wǎng)絡(luò)（Internet），可完成遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制等功能。 系統(tǒng)中對(duì)于測控糧倉內(nèi)的環(huán)境條件主要依賴

22、于溫、濕度傳感器組成的子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。而開發(fā)高精度、高靈敏度、多功能的測控傳感器已經(jīng)成為主流，同時(shí)在系統(tǒng)架構(gòu)方面完善測控、預(yù)警、執(zhí)行、備份等方面的研究也不斷地在成熟完善。糧情測控指的是針對(duì)糧倉內(nèi)溫、濕度、糧堆內(nèi)部溫度等基本環(huán)境條件的測量調(diào)控。以此作出相應(yīng)的控制使得糧倉內(nèi)環(huán)境維持在一個(gè)適宜的條件下。一個(gè)新的糧食測控系統(tǒng)的研發(fā)，需要從實(shí)際需求考慮，從國家的實(shí)際需求考慮，考慮到全國各地不同的氣候環(huán)境設(shè)計(jì)出符合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的測控系統(tǒng)。第一章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)智能糧倉的測控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉內(nèi)、外溫濕度的變化實(shí)時(shí)監(jiān)測為目的。如何將傳感器采集的環(huán)境信息及時(shí)、穩(wěn)定的上傳，對(duì)糧倉管理具有重要意義。糧倉測控系統(tǒng)是基于對(duì)糧食進(jìn)

23、行自動(dòng)測溫、測濕，并對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理的系統(tǒng)1。智能糧倉測控系統(tǒng)該通過上位機(jī)（PC）運(yùn)行預(yù)先設(shè)計(jì)的程序來完成對(duì)糧倉的管理，采用主從工作模式，上位機(jī)（PC）具備通訊、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警等功能。由下位機(jī)（80C51單片機(jī)）構(gòu)成的系統(tǒng)能夠完成通信、控制通風(fēng)、加熱除濕設(shè)備的功能。1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及方案 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由于多點(diǎn)分布式控制系統(tǒng)，具有一個(gè)多變量的輸入/出的特點(diǎn)。上位機(jī)（PC）與A/D轉(zhuǎn)換模塊安置于測控室內(nèi)，下位機(jī)和各型號(hào)傳感器安裝于倉庫內(nèi)，糧情測控系統(tǒng)主機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖1-1。上位機(jī)（PC）下位機(jī)（80C51系列）溫度監(jiān)控控制處理濕度監(jiān)控輸出顯示 圖1-1 系統(tǒng)主機(jī)結(jié)構(gòu)圖 因?yàn)?/p>

24、PC機(jī)所使用的串口通訊為RS-232標(biāo)準(zhǔn)，傳輸效果極易受外界的干擾，并且傳輸距離較短。因此在本設(shè)計(jì)中采用傳輸距離長、抗干擾強(qiáng)的RS-485串口通信標(biāo)準(zhǔn)。而且RS-485通訊協(xié)議的也是支持多點(diǎn)通信。同時(shí)為了降低通訊傳輸過程中的信號(hào)沖突和失真，首先對(duì)下位機(jī)進(jìn)行通訊地址的編輯。在通訊時(shí)，先有主機(jī)（PC機(jī)）依次向所有下位機(jī)發(fā)送地址幀，各下位機(jī)收到地址幀后，開始與設(shè)定好的地址幀進(jìn)行對(duì)比，如果吻合這發(fā)送數(shù)據(jù)，不同則保持待機(jī)，主機(jī)收到從機(jī)反饋的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過預(yù)設(shè)的軟件判斷后完成信息的確認(rèn)并發(fā)出指令。下位機(jī)收到確認(rèn)指令完成反饋后確認(rèn)一次通信結(jié)束。當(dāng)主機(jī)未收到反饋的數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)重復(fù)發(fā)送，直到從機(jī)接收到確認(rèn)信號(hào)結(jié)束

25、，測控系統(tǒng)分機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖1-2。溫度采集轉(zhuǎn)換模塊濕度采集轉(zhuǎn)換模塊鍵盤接口電路報(bào)警電路80C51單片機(jī)存儲(chǔ)器電源與顯示電路塊通信接口PC機(jī)空調(diào)機(jī)接口電路加濕機(jī)接口電路通風(fēng)機(jī)接口電路 圖1-2 系統(tǒng)分機(jī)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)以單片機(jī)的最小系統(tǒng)為實(shí)際目標(biāo)，為降低成本，不使用其他外擴(kuò)硬件電路。同時(shí)為了為了避免信號(hào)傳輸過程中的沖突和失真，必須為每個(gè)從機(jī)都預(yù)設(shè)一個(gè)固定的地址。通訊時(shí)，先有主機(jī)（PC機(jī)）依次向所有下位機(jī)發(fā)送地址幀，各下位機(jī)收到地址幀后，開始與設(shè)定好的地址幀進(jìn)行對(duì)比，如果吻合這發(fā)送數(shù)據(jù)，不同則保持待機(jī)，主機(jī)收到從機(jī)反饋的數(shù)據(jù)后。發(fā)出確認(rèn)信號(hào)，從機(jī)按照預(yù)設(shè)定時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，先保存在內(nèi)部的RAM中，并通過R

26、S-485接口與主機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信息傳輸，總線網(wǎng)絡(luò)示意圖見圖1-3。通信主體隔離電路RS-232/RS-485接收處理芯片通信實(shí)體通信主體隔離電路RS-232/RS-485接收處理芯片通信實(shí)體485總線 圖1-3 總線網(wǎng)絡(luò)示意圖在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，上位機(jī)通過運(yùn)行預(yù)設(shè)的程序后向單片機(jī)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，激活單片機(jī)和被控從機(jī)。同時(shí)，準(zhǔn)備接收下位機(jī)（80C51單片機(jī)）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。下位機(jī)（80C51單片機(jī)），先啟動(dòng)各個(gè)傳感器測量糧倉內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，并將信號(hào)通過單片機(jī)利用預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)并做好備份。上位機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行判斷并發(fā)出控制信號(hào)，下位機(jī)控制各儀器使糧倉保持適宜存儲(chǔ)的環(huán)境。 總體設(shè)

27、計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求，系統(tǒng)可分如下部分；溫度測控：測量糧倉內(nèi)的溫度，通過控制空調(diào)完成對(duì)糧倉內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)；濕度測控：測量糧倉內(nèi)的濕度，通過控制加濕機(jī)完成對(duì)糧倉內(nèi)濕度的調(diào)節(jié)；控制處理：當(dāng)溫度、濕度超出設(shè)定值時(shí)報(bào)警，上位機(jī)運(yùn)行預(yù)設(shè)的報(bào)警控制程序完成溫度、濕度的調(diào)節(jié)并存儲(chǔ)操作記錄；輸出顯示：在現(xiàn)場顯示輸入?yún)⒘亢拖鄳?yīng)的溫度、濕度以及存儲(chǔ)超標(biāo)數(shù)據(jù)。 實(shí)施措施通過比較糧倉內(nèi)實(shí)際的環(huán)境溫度、濕度和預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值，下位機(jī)控制空調(diào)對(duì)糧倉進(jìn)行加熱/冷卻，加濕/除濕等措施。超標(biāo)警報(bào)：傳感器測量的溫度、濕度超過預(yù)警值時(shí)通過揚(yáng)聲器報(bào)警。智能處理：運(yùn)行預(yù)設(shè)的報(bào)警控制程序?qū)穸?、溫度的調(diào)整并記錄。鍵盤與顯示：對(duì)用戶的輸

28、入及相關(guān)數(shù)據(jù)的輸出顯示。第二章系統(tǒng)方案論證與選擇當(dāng)單片機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，主系統(tǒng)通過輸入的通道測量信號(hào)，利用單片機(jī)來提取所需的輸入信息。測控系統(tǒng)如何獲取實(shí)時(shí)的測量信號(hào)，并進(jìn)行控制是核心任務(wù)。對(duì)于系統(tǒng)而言，除了對(duì)被控設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)測試外，還需對(duì)測量數(shù)據(jù)和控制條件進(jìn)行記錄，并利用相關(guān)設(shè)備完成命令的執(zhí)行。傳感器能夠正常工作是完成系統(tǒng)測量和控制功能的前提，沒有傳感器對(duì)糧倉內(nèi)環(huán)境的準(zhǔn)確捕捉和測量信號(hào)的傳輸，系統(tǒng)的所有功能都不能實(shí)現(xiàn)。在工業(yè)生產(chǎn)中所涉及的自動(dòng)化測量、控制過程，大多依賴于各個(gè)傳感器來完成對(duì)涉及的參數(shù)的采集，并利用相應(yīng)的設(shè)備使系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)。2.1 溫度傳感器的選擇方案一：選擇熱電阻

29、溫度傳感器。通過利用導(dǎo)體在不同溫度下的電阻變化程度來制成的熱電阻溫度感應(yīng)元件。市場上現(xiàn)有的主要有鉑、銅、鎳等熱電阻。其特點(diǎn)為精度高、測量范圍大、抗干擾能力強(qiáng)2。金屬鉑為惰性金屬，有良好的抗氧化能力，電阻率高。鉑電阻適用于工業(yè)檢測中需要高精度的測量。但鉑屬于貴重金屬，溫度系數(shù)小，易受磁場影響，在原介質(zhì)中易被沾污變脆。但是鉑的溫度系數(shù)比銅小，而且售價(jià)較低，易制取。缺點(diǎn)為電阻率較小，抗腐蝕性較差，多用于-50+180溫度間的測量。方案二：選擇模擬集成溫度傳感器（AD590），其測量區(qū)間在-55+155間，測量精度高。AD590可以加載+44V和-20V反向電壓，即使錯(cuò)誤反接也不會(huì)造成設(shè)備損壞4。加載

30、直流電源即可工作，無需進(jìn)行線性校正，使用簡單。電流輸出型傳感器與電壓輸出型相比，抗干擾能力強(qiáng)。使用相應(yīng)的傳輸線路AD590的測量信號(hào)在較長距離內(nèi)不失真。方案三：選擇數(shù)字化溫度傳感器（DS18B20）6。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信 多點(diǎn)能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用無需外部元件 可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0 V-5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 至+125 。封裝后的DS18B20可用于糧倉測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，等各種非極限溫度場合。根據(jù)設(shè)計(jì)要求：由于在總線上需要使用多個(gè)傳感器，考慮到總線連接問題和價(jià)格因素，采用方案三。2

31、.2 濕度傳感器的選擇 濕度傳感器測量空氣濕度的原理為測量介質(zhì)從被測環(huán)境中吸收或是與水分發(fā)生反應(yīng)后引起的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化，利用已知轉(zhuǎn)化關(guān)系得出空氣濕度3。這些傳感器利用測量介質(zhì)或是根據(jù)介質(zhì)與水汽接觸后的介電常數(shù)、電阻率、體積等的變化幅度來實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的測量5。 方案一：選擇HS1100S/HS1101LF濕度傳感器。HS1100S/HS1101LF電容式傳感器。可靠性好、運(yùn)行穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，有頂端接觸（HS1100S）和側(cè)面接觸（HS1101LF）兩個(gè)系列，適用于線性電壓輸出、頻率輸出的電路6。相對(duì)濕度在1%100%RH時(shí)；電容變化范圍在6pF200pF，誤差小于

32、2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于5S；溫度系數(shù)為0. 04 pF/。 方案二：系統(tǒng)采用濕敏電容HS1100/HS1101傳感器，該傳感器為獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的濕敏電容元件。測量精度高：2%RH，有極好的線形輸出 ，量程在：199%RH，工作溫度范圍 60140(HS1101LF),40100(HS1101) ：抗靜電，防灰塵，有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì) ：長期穩(wěn)定性及可靠性，年漂移量 0.5%RH/年。結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求： 方案一，滿足精度和測量范圍的要求，僅在特定范圍使用才具有良好的線性條件，且不符合設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度在-40+60的限定。 本系統(tǒng)中，采用方案二。2.3 主要技術(shù)參數(shù) 硬件平臺(tái)：PC機(jī)，單片機(jī)（

33、80C51系列）；軟件平臺(tái)：Windows 7；應(yīng)用程序：匯編。 檢測范圍：溫度測量范圍：-55+125；濕度測量范圍：1%RH100%RH；工作溫度范圍：-40+60。2.4 檢測數(shù)據(jù)處理 (1）數(shù)據(jù)處理：利用上位機(jī)（PC）運(yùn)行預(yù)設(shè)程序?qū)鞲衅鞑杉男畔⑦M(jìn)行處理，對(duì)糧倉存儲(chǔ)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)管理； (2）數(shù)據(jù)打?。簩?duì)溫度、濕度數(shù)據(jù)打?。?（3）數(shù)據(jù)管理：對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、備份及打印。2.5 檢測方式 （1）實(shí)時(shí)檢測：對(duì)糧食檢測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳； （2）定時(shí)檢測：在指定的時(shí)間或日期對(duì)糧食進(jìn)行抽樣檢測。2.6 報(bào)警系統(tǒng) 利用上位機(jī)（PC）運(yùn)行預(yù)設(shè)程序?qū)ο挛粰C(jī)上傳的溫度、濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，當(dāng)數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)發(fā)出

34、報(bào)警并記錄超標(biāo)數(shù)據(jù)。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)采用主從分布式測控系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)為：簡化系統(tǒng)接線程度、降低接線費(fèi)用，降低信號(hào)的干擾；系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定；系統(tǒng)配置靈活，便于擴(kuò)充和修改。3.1 80C51的介紹 本系統(tǒng)中，80C51作為MCS-51的一種改進(jìn)型，為Intel公司研制，作為8048單片機(jī)的改進(jìn)型，解決了8048系列的缺點(diǎn)，增加了乘、除、減、比較等運(yùn)算等指令。80C51采用了較新的40引腳雙列直插式結(jié)構(gòu)，擁有128個(gè)RAM單元及4K的ROM12。3.1.1 80C51主要性能（1） 全靜態(tài)操作（2） y 掉電模式可通過外部中斷喚醒另外（3） y 存儲(chǔ)器尋址范圍（4） 64K 字節(jié)ROM 和64K

35、 字節(jié)RAM（5） y 電源控制模式（6） 時(shí)鐘可停止和恢復(fù)（7） 空閑模式（8） 掉電模式（9） y 兩個(gè)工作頻率范圍（10） y 低EMI (禁止ALE 以及6 時(shí)鐘模式)（11） y 異步端口復(fù)位（12） y 可編程時(shí)鐘輸出（13） y 擴(kuò)展溫度范圍（14） y 雙數(shù)據(jù)指針（15） y 3 個(gè)加密位（16） y 4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)（17） y 6 個(gè)中斷源（18） y 4 個(gè)8 位I/O 口（19） y 全雙工增強(qiáng)型UART（20） 幀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測 （21） 自動(dòng)地址識(shí)別80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖見圖3-1。 圖3-1 80C51最小系統(tǒng)3.1.2 80C51硬件結(jié)構(gòu) 80C51單片機(jī)

36、結(jié)構(gòu)原理圖見圖3-2。外援時(shí)鐘振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4KB ROM輸出存儲(chǔ)器256B RAM/SFR216位定時(shí)/計(jì)數(shù)器外部事件計(jì)數(shù)80C51CPU64K總線擴(kuò)展控制器可編程I/O口可編程全雙工串行口內(nèi)中斷外中斷控制并行口串行通訊 圖3-2 80C51結(jié)構(gòu)原理3.2 溫度檢測電路設(shè)計(jì) 對(duì)糧倉內(nèi)的溫度進(jìn)行測量是糧倉測控系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，它直接體現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的性能的好壞。作為由美國DALLAS公司出品的數(shù)字式溫度傳感器（DSl8B20），其測量溫度范圍為-55 至+125 使用3-5.5V的供電電壓。作為第一個(gè)采用一線總線”接口技術(shù)的溫度傳感器7。一線總線的特點(diǎn)，使用戶能夠便捷的設(shè)立傳感器

37、網(wǎng)絡(luò)。傳感器采集的數(shù)據(jù)因?yàn)橐痪€總線”接口技術(shù)的特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的抗干擾性，便于各種環(huán)境的條件下的溫度測量，DS18B20封裝外部結(jié)構(gòu)圖見圖3-3。 圖3-3 DS18B20封裝外部結(jié)構(gòu)圖 DSl8B20功能特性 使用1-Wire接口，不需要外部元件，只要一個(gè)接口引腳即可完成所有通訊傳輸；每個(gè)DSl8B20都有一個(gè)獨(dú)特的64位單一代碼儲(chǔ)存在ROM中；多點(diǎn)分布式溫度傳感能力使檢測應(yīng)用得以簡化；電壓范圍3V5.5V；溫度測量范圍-55+125，在-l0+85時(shí)測量精度為0.5；912位的數(shù)字式顯示，能在750ms內(nèi)將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為12位數(shù)字量并顯示；用戶可以自己設(shè)定非易失性溫度報(bào)警（TH和TL）；應(yīng)

38、用在恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏感系統(tǒng)9。 DS18B20引腳功能描述如下：DQ：DQ：擁有數(shù)據(jù)輸入、出的引腳，以及單總線引腳。電路中使用寄生電源時(shí)，可向器件供電；VDD：獨(dú)創(chuàng)的可選擇型電源引腳。被用在寄生電源電路時(shí)，該引腳需要接地；GND：地信號(hào)；NC：空引腳。 DS18B20結(jié)構(gòu)特性DS18B20主要由：電源電路、64位光刻ROM及1-wire接口、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器和CRC校驗(yàn)碼產(chǎn)生器組成其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3-4。 圖3-4 DSl8B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 光刻ROM的排列代表的意義是：為了讓DS18B20的通訊地址都各不相同，前

39、8位（28H）代表了產(chǎn)品型號(hào)等信息，9-48位代表DS18B20傳感器的出廠序列號(hào)，后8位是代表了前56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。以此來完成一根總線上多個(gè)DS18B20同時(shí)使用時(shí)地址沖突的問題9。DS18B20（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)為12位）高速存儲(chǔ)器包含了9個(gè)連續(xù)字節(jié)，傳感器采集的溫度信息存儲(chǔ)在第一第二個(gè)字節(jié)中，溫度的低八位有第一個(gè)字節(jié)顯示，溫度的高八位存儲(chǔ)在第二個(gè)字節(jié)。配置寄存器的內(nèi)容如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1”低5位一直都是1，TM是測試模式位，DS18B20可以以在工作模式和測試模式見相互切換。DS18B20的出廠設(shè)置為0，不用改變其設(shè)置。

40、R1和R0用來設(shè)置分辨率見表3-1：表3-1 分辨率設(shè)置R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)化時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms DS18B20中的溫度傳感器可被用于測量溫度，其中以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式，以0.0625 /LSB16形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位，見表3-2。 表3-2 12位的溫度轉(zhuǎn)化形式表Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1LS Byte232221200-10-30-4Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9MS ByteSSSS262524 DS18B2

41、0將轉(zhuǎn)化為12位的數(shù)據(jù)，記錄在兩個(gè)8bit的RAM里，二進(jìn)制中數(shù)據(jù)位中前5位作為符號(hào)位，但所測溫度溫度大于0，這 5位以0顯示，將到的數(shù)值乘于0.0625后說的數(shù)據(jù)即為實(shí)際環(huán)境溫度；當(dāng)溫度小于0，這5位以1顯示，需要將測得數(shù)據(jù)取反加1再乘0.062510。 根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)化需要進(jìn)行三次操作：系統(tǒng)進(jìn)行讀寫信息前復(fù)位DS18B20，命令執(zhí)行成功后再上傳ROM指令，接著上傳新的RAM指令，至此完成DS18B20的預(yù)設(shè)操作。另一方面DSl8B20的通信需要一個(gè)單線接口，在接通單線接口時(shí)，ROM的功能尚未啟動(dòng)前無法進(jìn)行對(duì)存貯器與控制的操作。主機(jī)需要為DSl8B20提供的5

42、種ROM操作指令見表3-3： 表3-3 DSl8B20的5種ROM操作指令指 令約定代碼功 能讀 ROM33H讀DS1820ROM 中的編碼（即64 位地址）符合 ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64 位ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。搜索 ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別64 位ROM 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過 ROM0CCH忽略64 位ROM 地址，直接向DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)

43、。所有64位激光ROM均需對(duì)這些指令執(zhí)行操作。當(dāng)單線上存在一定數(shù)量的器件時(shí)，便需要選定某個(gè)特定的設(shè)備，同時(shí)將器件的數(shù)量和種類上傳至總線上的主機(jī)中。當(dāng)ROM操作序列完成執(zhí)行之后，需要對(duì)完成存貯器以及控制操作，最后需要用主機(jī)提供6種存貯器與控制的執(zhí)行命令并選擇執(zhí)行，DS18B20的測溫原理圖見圖3-5 。斜率累加器預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)比較器預(yù)置溫度寄存器減到0增加高溫度系數(shù)振蕩減法計(jì)數(shù)器2減到0停止 圖3-5 DS18B20測溫原理圖 DS18B20在主機(jī)的執(zhí)行指令下進(jìn)行對(duì)溫度的測量，DS18B20將測得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速緩存存儲(chǔ)器里，通過存儲(chǔ)器操作指令，可以將緩存存儲(chǔ)器內(nèi)容提取出來

44、。DS18B20的一個(gè)字節(jié)的EEPROM由溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL組成11。對(duì)DS18B20停止運(yùn)行檢索報(bào)警指令后，該存儲(chǔ)器能被作為通用用戶存儲(chǔ)器使用，TH、TL需要利用存儲(chǔ)器的操作指令來修改。對(duì)這些寄存器的讀訪問通過存儲(chǔ)器，所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫。 寄生電源當(dāng)需要I/O能夠承載系統(tǒng)工作所需要的功率時(shí)，該電路必須是電源負(fù)荷系統(tǒng)需要的定時(shí)和電壓要求，這就使得I/O或VDD引腳必須處于高電平狀態(tài)12。選用寄生電源主要因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)為：利用此引腳，遠(yuǎn)程溫度測控?zé)o需本地電源；即使缺少正常電源仍舊能夠讀取ROM。 DSl8820能夠完成溫度變換的前提是，溫度發(fā)生波動(dòng)時(shí)I/O線上能夠產(chǎn)生足夠的

45、功率。由于DSl8B20的需要1ma的工作電流，當(dāng)存在5K的上拉電阻時(shí)將會(huì)讓I/O線無法產(chǎn)生必須的的驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)多個(gè)DSl8B20需要在同一條I/O線上同時(shí)轉(zhuǎn)換。由于I/O線無法提供所需的功率，該變換將不能完成。DSl8B20也可以利用連接到VDD引腳的外部電源來提供儀器的供電。其優(yōu)點(diǎn)在于I/O線上不需要存在強(qiáng)的上拉。而總線上主機(jī)可以不用向上連接即可使線在溫度轉(zhuǎn)換時(shí)維持在高電平。使得其他的數(shù)據(jù)可以在單線上利用儀器在轉(zhuǎn)化時(shí)間里上傳數(shù)據(jù)13。與此同時(shí)在單線總線上DSl8B20的連接數(shù)量不在受到約束。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)溫度的同時(shí)變換時(shí)，只需要DSl8B20發(fā)出跳過ROM的指令和變換T的命令，只需要為DSl8

46、B20提供單獨(dú)的外部電源即可實(shí)現(xiàn)。但需保持外部電源處于工作狀態(tài)時(shí)，其GND（地）引腳不可懸空。 圖3-6 使用VDD供電的溫度檢測電路圖 利用VDD供電的測溫電路圖見圖3-6，當(dāng)對(duì)于DSl8B20是由寄生電源或者是外部VDD對(duì)儀器進(jìn)行供電時(shí)，需要對(duì)DS18B20的執(zhí)行使用一定的方法來對(duì)供電方案進(jìn)行顯示。當(dāng)主機(jī)連接在總線上時(shí)儀器執(zhí)行跳過ROM的指令14。接著執(zhí)行讀取電源的指令。接下來主機(jī)需要發(fā)出讀取時(shí)間片的指令，判斷為寄生供電后，DS18B20將在單線總線上上傳 0”，判斷為VDD引腳供電時(shí)，將上傳“1”。但是需要在0”上傳至主機(jī)后，在溫度轉(zhuǎn)化時(shí)，其必須為I/O線上提供一個(gè)強(qiáng)的上拉。 由此可見，

47、在系統(tǒng)中常用的熱敏電阻測溫電纜無法提供系統(tǒng)中傳感器對(duì)電纜的要求的，系統(tǒng)需要的電纜，當(dāng)存在大量DSl8B20溫度傳感器連接在電纜上時(shí)依舊可以正常工作。當(dāng)測溫電纜上需要連接大量的DSl8B20溫度傳感器時(shí)只需要使用固定模塊間傳感器固定起來并連接到電纜上，利用數(shù)據(jù)線為其供電即可，該方法操作簡單，成本低，同時(shí)加強(qiáng)了電纜的強(qiáng)度。3.3 濕度檢測電路設(shè)計(jì) HS1100/HS1101濕度傳感器介紹 對(duì)于糧倉內(nèi)濕度的檢測，濕度傳感器測量空氣濕度的原理為測量介質(zhì)從被測環(huán)境中吸收或是與水分發(fā)生反應(yīng)后引起的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化，利用已知轉(zhuǎn)化關(guān)系得出空氣濕度。HS1100/HS1101適合辦公自動(dòng)化、家電、工業(yè)控制系

48、統(tǒng)等7。HS1101實(shí)物圖見圖3-7，濕度-電容響應(yīng)曲線見圖3-8。以下為HS1100/HS1101濕度傳感器特點(diǎn)：精度較高；溫度系數(shù)為0.04 pF/；其相對(duì)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(yīng)時(shí)間小于5S；可靠性高、穩(wěn)定、響應(yīng)速度快；適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路。 圖3-7 HS1101實(shí)物圖 200 190 180 170 電容F10 20 30 40 50 60 70 80 相對(duì)濕度%5 圖3-8 HS1101濕度電容響應(yīng)曲線 濕度測量電路 HS1100/HS1101電容傳感器，由于其構(gòu)成特點(diǎn)可視為電容器件，電容量增長與濕度呈

49、正相關(guān)。當(dāng)濕敏電容運(yùn)行在橋式振蕩電路時(shí)，需要對(duì)出現(xiàn)的正弦波電壓信號(hào)進(jìn)行整流、直流放大，最后利用A/D電路轉(zhuǎn)化成所需的數(shù)字信號(hào)15；當(dāng)濕敏電容被置于555振蕩電路時(shí)，只需要把電容值轉(zhuǎn)化成與其成反比的電壓頻率信號(hào)，即可被主機(jī)（PC）直接讀取識(shí)別，555測量振蕩電路的頻率輸出電路見圖3-9。 圖3-9 頻率輸出的555振蕩電路當(dāng)HS1100需要充電時(shí)，電源Vcc利用Rl、R3對(duì)其進(jìn)行充電處理，時(shí)間為t1，使得Uc電平上升為比較器的高觸發(fā)電平，這個(gè)時(shí)間為0.67Vcc，輸出引腳3端由高電平降低到低電平，利用R3進(jìn)行放電，時(shí)間為t2，Uc的電平降到低觸發(fā)電平，這個(gè)時(shí)間為0.33Vs。這時(shí)候輸出引腳3端電

50、平由低到高完成變化，并反復(fù)完成方波輸出。其中，充放電時(shí)間為： （3-1） （3-2）因而，輸出的方波頻率為： （3-3）由于555測量電路的存在使得空氣濕度檢測電路產(chǎn)生了所需要的呈反比頻率信號(hào)，555測量電路的一組典型的測試值見表3-4。 表3-4 空氣濕度與電壓頻率的典型值 濕度RH%頻率HZ%濕度RH%頻率HZ%073516066001072247064682071008063303069769061684068531006033506728 多路檢測信號(hào)的實(shí)現(xiàn) 在糧倉內(nèi)完成濕度的多點(diǎn)測量，需要使用2片8選1模擬開關(guān)的CD4051形成矩陣測量網(wǎng)絡(luò)，從而完成對(duì)64路濕度信號(hào)的采集15。CD4

51、05的硬件電路圖見圖3-10。 圖3-10 CD4501硬件圖從圖3-10可以看出，每片CD4051有3條地址碼控制線，通過單片機(jī)控制每片CD4051可實(shí)現(xiàn)8選1功能，64路濕度信號(hào)的收集使用2片CD4051即可完成要求。U2的INH端需要直接接地，利用單片機(jī)連接U1INH端并將U1INH端口設(shè)為低電平即可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境濕度的測量，為實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉的的多點(diǎn)測量電路允許同時(shí)開啟多路傳感器。U1的X端子需要連接至單片機(jī)P3.4端口才能完成測量數(shù)據(jù)的讀取。 多路開關(guān)介紹 多路開關(guān)做為電路常用的元器件，在擁有n個(gè)模擬量輸入通道的同時(shí)，還添加了一個(gè)公共模擬輸入端。地址線上可以設(shè)置其他IP,使得n個(gè)通道中隨便一個(gè)

52、道輸都可傳輸模擬信號(hào)，從而達(dá)到由n線到1線的連接功能16。本系統(tǒng)中以8選1多路開關(guān)CD4051作為控制器，他擁有COMS、8通道開關(guān)。CD4051A 的引腳圖和內(nèi)部原理框圖見圖3-11和圖3-12。INH 是允許或禁止輸出控制端，它的邏輯電平控制是當(dāng)INH=0 即INH=VSS 時(shí)，允許輸出；當(dāng)INH=1 即INH=VDD 時(shí)，禁止輸出。輸入信號(hào)Vi的范圍是VDDVEE，所以用戶可以根據(jù)自己的輸入信號(hào)范圍和數(shù)字控制信號(hào)的邏輯電平來選擇VDD、VEE電壓。該芯片允許VDD-VSS 和VDD-VEE在-0.5V 到+15V范圍內(nèi)。 圖3-11 CD4051引腳圖 引腳圖中：通道線IN/OUT（4、

53、2、5、1、12、15、14、13）：此引腳用于輸入端，具有8選1的功能。用于輸出端，具備1分8功能。XCOM（3）：此引腳用于輸出端，可視為公共輸出端。A、B、C（11、10、9）：地址控制引腳。INH（6）：用作禁止輸入引腳。當(dāng)INH是高電平時(shí)，CD4051禁止各通道和輸出端OUT/IN產(chǎn)生信號(hào)傳輸；當(dāng)INH是低電平時(shí)，CD4051支持各通道按表3-4關(guān)系同時(shí)輸出段OUT/IN被接通。VDD（16）以及VSS（8）：VDD是正電源輸入端，電壓最大值+17V；VSS是負(fù)電源輸入端，電壓最小值-17V。VGG（7）；是電平轉(zhuǎn)換器電源，通常接+5V或-5V。 圖3-12 CD4501內(nèi)部原理框圖 當(dāng)CD4051擁有8選1功能時(shí)，如果A、B、C都是邏輯0”（INH=0），那么地址碼00013經(jīng)譯碼后與輸出端OUT/IN通道0接通。輸出端OUT/IN和各通道的接通的其他關(guān)系見表3-5。 表3-5 CD4051通道選擇真值表輸入狀態(tài)選中通道INHCBA00000000110010200113010040101501106011171無3.4 RS-485串口電路 RS-485串口電路是半雙工電路，在RS-485的發(fā)送端，該驅(qū)動(dòng)器將TTL的電平信號(hào)轉(zhuǎn)為差分信號(hào)量輸出，當(dāng)接收端接收到此信號(hào)后將其還原為TTL信號(hào)，因此RS-485有很強(qiáng)的抗共模干擾能力和接收靈敏度。當(dāng)傳送數(shù)據(jù)速度超過100