- 相關(guān)推薦
系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)論文
系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮到業(yè)務(wù)未來發(fā)展的需要，要盡可能設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)明，各個(gè)功能模塊間的耦合度小，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。如果存在舊有的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，則需要充分考慮兼容性。
第一篇
1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
1.1系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)電路圖如圖3所示。
本設(shè)計(jì)由AT89S52單片機(jī)、電源電路、光電傳感器電路、報(bào)警電路和顯示電路5大部分組成。
AT89S52單片機(jī)芯片及其晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng);電源電路將220V交流電轉(zhuǎn)化為5V直流電;光電傳感器部分主要由發(fā)光二極管、光敏三極管、一個(gè)普通三極管及電阻組合而成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)害蟲的檢測(cè)功能;報(bào)警電路由蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成;顯示電路則是LED數(shù)碼管電路。
2.2系統(tǒng)的工作原理檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源部分采用5V直流電源，為光電傳感器電路、單片機(jī)系統(tǒng)、報(bào)警電路及顯示電路提供5V直流電壓。
光電傳感器為檢測(cè)電路，設(shè)在探頭內(nèi)，一旦害蟲由多孔管道鉆入便掉進(jìn)探頭，就會(huì)經(jīng)過光電傳感器通道，從而使光敏三級(jí)管截止，產(chǎn)生一個(gè)脈沖;此脈沖便可傳給單片機(jī)的INT0引腳(P3.2引腳)，單片機(jī)對(duì)其編程;當(dāng)AT89S52單片機(jī)的P3.2引腳接收到脈沖時(shí)，便產(chǎn)生1次中斷，單片機(jī)每中斷1次就累加1，從而對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管工作，對(duì)脈沖數(shù)(害蟲數(shù))進(jìn)行顯示。
同時(shí)，還可以通過編程對(duì)連接報(bào)警電路的P2.0引腳的電平進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)產(chǎn)生一次中斷時(shí)即置P2.0為高電平，此時(shí)便可驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴叫，達(dá)到報(bào)警的目的;鳴叫一定時(shí)間后，將P2.0引腳電平置零，報(bào)警完畢，接著等待下一個(gè)中斷的到來。
2系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)
2.1AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)如圖4所示。
AT89S52為ATMEL公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程Flsah存儲(chǔ)器，其引腳圖如圖4所示。
AT89S52主要性能如下[4]:1)擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash;2)晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器(傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz);3)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器(ROM)為8kB;4)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)為256字節(jié);5)32個(gè)可編程I/O口線;6)6個(gè)中斷源;7)3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;8)3級(jí)加密程序存儲(chǔ)器;9)全雙工UART串行通道。
2.2光電傳感器光電傳感器電路如圖5所示。
其作用相當(dāng)于電子開關(guān)，當(dāng)沒有害蟲經(jīng)過光電傳感器通道時(shí)，光敏三極管VT1導(dǎo)通，從而拉低了三極管VT2的基極電壓，VT2截止;這樣連接VT2集電極的INT0口(P3.2)便是高電平，單片機(jī)便不會(huì)產(chǎn)生中斷。
當(dāng)有害蟲掉入時(shí)，便會(huì)經(jīng)過光電傳感器通道，阻擋光敏三極管吸收發(fā)光二極管的紅外光線，從而光敏三極管截止[5]。
當(dāng)VT1截止時(shí)，VT2的基極便變?yōu)楦唠娖�，從而使VT2導(dǎo)通;由于VT2導(dǎo)通，便產(chǎn)生一個(gè)脈沖，將INT0的電位下拉至低電平，從而使單片機(jī)產(chǎn)生中斷。
2.3報(bào)警電路報(bào)警電路如圖6所示。
本設(shè)計(jì)中采用有源蜂鳴器報(bào)警，通過AT89S52單片機(jī)的一接口線經(jīng)晶體管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲;單片機(jī)的P2.0接晶體管基極輸入端，因晶體管是采用NPN型，故當(dāng)P2.0輸出高電平時(shí)，晶體管才導(dǎo)通，蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫;P2.0輸出低電平時(shí)，晶體管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。
P2.0的高低電平控制可以通過編程實(shí)現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)產(chǎn)生中斷時(shí)就輸出高電平，反之則為低電平。
2.4顯示電路顯示電路如圖7所示。
在實(shí)際檢測(cè)糧食倉(cāng)庫(kù)害蟲時(shí)，如果在檢測(cè)到大量害蟲才采取措施，蟲害已經(jīng)爆發(fā)，已為時(shí)過晚，應(yīng)在檢測(cè)到有一定數(shù)量害蟲時(shí)及時(shí)采取預(yù)防措施。
因此，本顯示電路采用兩位顯示。
顯示電路通過7段數(shù)碼管顯示，采用共陽接法。
P0.0-P0.6引腳依次接數(shù)碼管的a，b，…，f，g腳，控制數(shù)碼管各段是否點(diǎn)亮。
P2.1和P2.2則控制兩個(gè)數(shù)碼管個(gè)位和十位的位選。
由于AT89S52的P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，因此在此處外接10kΩ的上拉電阻。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用C編程語言，目的是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)外部的中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)、顯示及發(fā)生中斷時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴叫。
程序流程如圖8所示。
4結(jié)論
基于AT89S52單片機(jī)控制的儲(chǔ)糧害蟲檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要由AT89S52單片機(jī)、電源、光電傳感器、報(bào)警器及顯示器等部分組成。
經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，該檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)能有效地檢測(cè)儲(chǔ)糧害蟲情況并報(bào)警，為害蟲的綜合防治提供可靠、科學(xué)的決策依據(jù)，將儲(chǔ)糧損失降到最低限度，為更好進(jìn)行儲(chǔ)糧害蟲檢測(cè)提供了新思路。
作者：林懷蔚 李云海 胡秀霞 單位：江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 理學(xué)院
第二篇
1方案分析
1.
1溫度傳感器的選擇溫度傳感器有熱電阻溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器兩類。
熱電阻溫度傳感器利用電阻作為測(cè)量溫元件，具有精度高溫量范圍大的特點(diǎn)，不過價(jià)格較高且容易被污染;數(shù)字溫度傳感器利用單片集成，具有成本低、精度高、無需線性化電路的特點(diǎn)。
文章擬選用ANALOGDEVICES公司生產(chǎn)的AD590作為溫度傳感器，該傳感器非線形誤差為±0.
3℃，測(cè)溫范圍在-55℃~+150℃之間，具有高精度、傳輸距離遠(yuǎn)、不易損壞的優(yōu)點(diǎn)，能很好的滿足本方案的要求。
1.
2溫度傳感器的選擇濕度傳感器有開關(guān)傳感器和電容傳感器可供選擇。
如HOS-201濕敏傳感器即為開關(guān)傳感器，其監(jiān)測(cè)范圍為0RH~100%RH，工作溫度在0~50℃之間，不過這類傳感器無法在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度。
電容傳感器如HS1101，這類傳感器利用電容器件電容量大小的變化進(jìn)行濕度檢測(cè)，具有響應(yīng)迅速、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但其誤差有可能大于1%RH。
雖然在檢測(cè)精度上，HOS-201更能滿足本方案需要，但HOS-201在工作溫度處于0~50℃之間才有較好的效果，充分考慮本方案的檢測(cè)精度要求和工作環(huán)境溫度范圍，小于±2%RH的檢測(cè)精度通過控制檢測(cè)范圍能滿足本方案的需要，為此本方案采用HS1101濕度傳感器。
1.
3信號(hào)通道結(jié)構(gòu)選擇本方案需要對(duì)點(diǎn)溫度、濕度信號(hào)進(jìn)行采集傳輸，在信號(hào)通道結(jié)構(gòu)方面，有多路并行模擬輸入和多路分時(shí)模擬輸入兩大類。
多路并行模擬輸入可以根據(jù)不同的測(cè)量要求構(gòu)建信號(hào)模擬量輸入通道，并根據(jù)各通道的特點(diǎn)獨(dú)立編程，每一路信號(hào)采用單獨(dú)的采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器，通過專用接口與單片機(jī)連接。
多路分時(shí)模擬輸入利用多路切換器進(jìn)行不同采集單元信號(hào)輸入之間的切換，各路信號(hào)共用一個(gè)采集保持器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，通過同一接口與單片機(jī)連接。
多路并行模擬輸入硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件成本較高，但處理速度較快，軟件實(shí)現(xiàn)容易;多路分時(shí)模擬輸入硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件成本較低，不過處理速度稍慢且軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。
考慮本方案實(shí)際需要，采用多路分時(shí)信號(hào)模擬傳輸系統(tǒng)能滿足處理速度的要求，其硬件結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單成本較低，因此選用多路分時(shí)信號(hào)模擬輸入結(jié)構(gòu)。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本方案基本設(shè)計(jì)思想是利用溫度、濕度傳感器對(duì)倉(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度、濕度進(jìn)行采集，利用單片機(jī)的高敏感性和可控性進(jìn)行溫度、濕度數(shù)據(jù)的分析，做出相應(yīng)的反應(yīng)和動(dòng)作。
其基本硬件結(jié)構(gòu)如下：2.
1信號(hào)采集系統(tǒng)信號(hào)采集系統(tǒng)包括溫度采集系統(tǒng)和濕度采集系統(tǒng)。
溫度采集系統(tǒng)采用AD590做為溫度傳感器，該傳感器使用5V直流電源供電，本系統(tǒng)共設(shè)24路溫度信號(hào)采集，利用CD4051多路開關(guān)進(jìn)行多路分時(shí)模擬切換。
濕度傳感器采用HS1101，本系統(tǒng)共設(shè)24路濕度信號(hào)采集，利用CD4051多路開關(guān)進(jìn)行多路分時(shí)模擬切換。
2.
2多路開關(guān)本系統(tǒng)采用CD4051作為多路開關(guān)，起到將多個(gè)模擬量輸入信道通過一個(gè)公共模擬輸入端分時(shí)切換輸入單片機(jī)的作用。
由于本系統(tǒng)分為溫度和濕度采集兩類信號(hào)的采集，因此需要分別采用CD4051，對(duì)溫度和濕度兩個(gè)信號(hào)模擬量進(jìn)行提取。
考慮CD4051只有8個(gè)通道，因此需要分別為溫度采集和濕度采集各設(shè)置3個(gè)CD4051進(jìn)行擴(kuò)展，分別擴(kuò)展為24路通道，以滿足本系統(tǒng)的需要。
2.
3A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換主要將溫度、溫度檢測(cè)電路所檢測(cè)到的溫度、濕度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸至單片機(jī)處理的作用。
本系統(tǒng)采用MC14433作為A/D轉(zhuǎn)換器，采用5V電源供電，采用動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的方法，通過單片機(jī)P1口直接與單片機(jī)相連。
2.
4單片機(jī)及其它電路單片機(jī)是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和控制核心，本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，該單片機(jī)具有32個(gè)I/O接口，2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，并內(nèi)置4k字節(jié)FLASH閃存器和時(shí)鐘電路，能滿足本系統(tǒng)的需要。
其它電路包括鍵盤電路、LED顯示電路和報(bào)警電路，其中鍵盤電路負(fù)責(zé)溫度、濕度設(shè)定值的輸入和修改，LED顯示電路負(fù)責(zé)溫度、濕度設(shè)定值和檢測(cè)值的顯示，報(bào)警電路負(fù)責(zé)溫度、濕度超限時(shí)的報(bào)警，采用蜂鳴器和閃光報(bào)警兩種方式協(xié)同進(jìn)行。
2.
5軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件包括鍵盤掃描、鍵碼識(shí)別、溫濕度顯示、溫濕度采樣、超限報(bào)警幾個(gè)部分。
考慮溫度和濕度的變化具有連續(xù)性和平穩(wěn)性，軟件系統(tǒng)采用分段定值濾波算法來所檢測(cè)到的溫度值和濕度值，以避免突發(fā)性干擾造成檢測(cè)值波動(dòng)過大導(dǎo)致誤報(bào)警現(xiàn)象，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
整個(gè)軟件系統(tǒng)工作流程按溫濕度檢測(cè)———溫濕度數(shù)據(jù)處理———鍵盤查詢———數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行。
系統(tǒng)工作時(shí)，首先讀取傳感器檢測(cè)的溫濕度數(shù)據(jù)，與溫濕度預(yù)設(shè)置進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)超出設(shè)定范圍時(shí)利用聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警動(dòng)作。
3結(jié)束語
利用單片機(jī)構(gòu)建倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，能有效提高監(jiān)控效率和準(zhǔn)確度，降低人工投入。
由于篇幅原因，本系統(tǒng)僅針對(duì)溫度、濕度信號(hào)的采集和超限報(bào)警進(jìn)行了構(gòu)建。
在實(shí)際應(yīng)用中，還可以進(jìn)一步加入通風(fēng)系統(tǒng)、排濕系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)等，利用單片機(jī)進(jìn)行溫度、濕度的控制，當(dāng)溫度、濕度超限時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，能進(jìn)一步提高倉(cāng)儲(chǔ)質(zhì)量。
作者：伍立坤 單位：湖北工程學(xué)院
【系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)論文】相關(guān)文章：
網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文10-09
專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文10-09
拋錨式教學(xué)法在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)論文10-08
一種水下數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)10-05
建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文10-11
化學(xué)液集中供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文10-10
企業(yè)人事信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文10-09
智慧檔案管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究論文10-11