发布时间 : 星期一 文章温湿度测控系统设计更新完毕开始阅读43cb071a2f60ddccda38a0d1
4.4 系统电源设计
电源是整个控制系统最重要的能源供应部分，电源的好坏直接影响整个系统能否正常稳定运行，系统电源如图3.1所示，由于T295温湿度感器要求的供电电源24VDC±15%，故220VAC经过变压后产生24VAC，经过整流滤波后引出A、B两端用来给T295温湿度传感器供电，同时经过三端稳压管7805实现稳压，稳压后成为+5V的电源输出，+5V为89C51等单电源芯片供电。
图4-4 系统电源图
4.5 信号采集变换部分
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信号采集变换部分的硬件电路如图3.2所示，T295温湿度传感器产生的模拟量信号0~5VDC经过滤波后送入ADC0809的IN0口进行模数转换，本系统的干扰信号主要是50Hz的交流电源，采用常用的RC滤波电路即可将50Hz的工频信号滤除掉，由频率f=1/(2∏RC),通过计算可得R=510Ω，C=10μF。IN1~IN7口接地，对于ADC0809部分，利用ADC0809转换器三态输出锁存功能，直接与8255的总线相连接。把ADC0809转换器当作外部RAM单元对待，系统中ADC0809转换器的片选信号由PB0线选控制。当89C51产生WR写信号时，由一个或非门产生转换器的启动START和地址锁存信号ALE(高电平有效)，同时将地址
总线送出的通道地址A、B、C锁存，模拟量通过被选中的通道进入A/D转换器，并在START下降沿时开始逐位转换，当转换结束时，转换结束信号EOC变为高电平。当89C51产生RD读信号时，由一个或非门产生OE输出允许信号(高电平有效)，使A/D转换结果通过8255读入89C51单片机。设89C51的晶振为12MHz，分频后ALE为2MHz，再经过D触发器分频为1MHz作为转换器的时钟信号[1]。
图4-5 信号采集变换部分
4.6 信号处理部分
如图4-6所示，AT89C51的P20~P23口与5045相连，X5045是在单片机系统中广泛应用的一种看门狗芯片，当单片机受到外界干扰或其它原因使程序跑飞时看门狗芯片发出复位信号使单片机复位,防止控制系统控制失效而导致意外事故发生。同时为进一步提高性能，又增加了手动复位按钮以起到彻底保护的作用。 第 22 页 共 30 页
AT89C51的时钟信号由外部的晶振电路提供，采用12MHz晶振，外加两只30PF的独石电容起微调作用,使时钟脉冲频率更加准确，从而使系统按时钟节拍有条不紊地运行。为使所有的芯片都能正常工作而不受外界高频噪声干扰的影响，所有的需外加电源才能工作的芯片的电源和地之间都加0.1μF的去藕电容。
AT89C51属于低功耗，高性能的八位单片机，它采用COMS工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和MCS—51兼容；片内的FLASH ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器来编程，是一种功能强，灵活性高，价格便宜合理的单片机[2]。由于本系统功能强，接口较多，只靠89C51自身的接口很难完成所有的接口电路，所以采用了并行接口芯片8255实现扩展，89C51与8255直接通过74LS573
实现典型接法，将89C51的P0口扩展成三个接口，PA口用于连接ADC0809的数据传输口，PB0、PB1用于控制ADC0809的片选信号端EOC和ADDA，PC口连入J1端，J1另一端接入动态显示部分，可轮流显示温度与湿度信息。而对于AT89C51，选定P1口为键盘接口，用于温湿度控制的设置和各种工作模式的设定，INT1实现键盘的中断控制，P25、P26实现报警功能，这些连入J2端子板，而TXD、RXD连入上位机，实现串行通信的功能。
图4-6 信号处理部分
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4.7 串口通信电路
上位机部分采用RS-232通讯，RS-232C规定的逻辑电平与一般微处理器、单片机的逻辑电平是不一致的。因此，在实际应用时，必须把微处理器的信号电平(TTL电平)转换为RS-232电平，或者对两者进行逆转换。这两种转换是由专用电平转换芯片实现的。在本控制系统中采用了MAX232芯片，该芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232输出电平所需的+10/-10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以，其适应性更强，加之其价格适中，硬件接口简单，所以被广泛采用。
如图4-7所示，为了提高串行总线节点的抗干扰能力，保证各节点在电气上完全隔离和独立，AT89C51的TXD和RXD分别通过高速光耦器6N137与串口芯片MAX202的T2IN和R2OUT相连。电平转换芯片MAX202采用典型接法，其T2OUT与R2IN分别连接两个5Ω的电阻起限流作用，用于保护串口芯片MAX202,通过限流电阻与上位机相连。为防止总线的电压突变，尤其是防止浪涌电压的产生，T2OUT和R2IN脚分别并联一个TVS管(D1和D2)。同时在在MAX202的T2OUT和R2IN脚两端并联PHILIPS公司的PRTR5VOU2X静电保护器件，此ESD保护器使得输入信号与地之间有极小的分布电容(1pF)，防止静电干扰，避免信号失真。连个30pF的电容能有效滤除总线上的高频干扰[3]。由于上位机的接口属于232接口，串口通信需要使用232通讯，但是由于工业中485通讯具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点使其成为首选的串行接口并且温湿度采集部分的T295传感器也需要485通讯故在单片机与上位机之间添加485/232转换芯片，转换芯片选用深圳市天地华杰科技有限公司生产的光隔离型485转换器，该RS485/232转换器能够将单端的RS-232信号透明的转换为平衡差分的RS-485或RS-422信号，同时具有自动识别RS-485/RS-422信号的功能，无需人工调拨。
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