奶粉烘干过程微机控制毕业设计论文 (4)

长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）

200190180170160020406080

相对湿度/%RH

图3-5b 湿度-电容响应曲线

相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。 2.特征参数

最大反应参数：工作温度 Ta -40~100 ℃

储存温度 Tstg -40~125 ℃

供电电压 Vs 10 Vac 湿度范围 RH 0~100 %RH 焊接时间 @T=260℃ t 10 S 湿度测量范围 RH 1 99 5 供电电压 Vs 5 10 V

标称电容 @55%RH C 177 180 183 pF 温度效应 Tcc 0.04 pF/℃

平均灵敏度 (33%~75%RH) △C/%RH 0.34 pF/%RH 漏电流 Ix 1 nA

恢复时间 @150小时结露 tr 10 s 迟滞 +/-1.5 % 长时间稳定性 0.5 %RH/yr 反应时间 ta 5 S

曲线精度 （10%~90%） +/-2 %RH

3.湿度测量电路

HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏电容置于运方与租蓉组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集[19]。

频率输出的555测量振荡电路如图3-6所示。集成定时器555芯片外接电阻R4、R2与湿敏电容C，构成了对C的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路，并将引脚2、6端相连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，R3 是防止输出短路的保护电

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阻，R1 用于平衡温度系数。

U346521RSTTHRESCONTTRIGGNDVCCDISCHOUT873

NE555图3-6 频率输出的555振荡电路

该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下：首先电源Vs通过R4、R2 向C充电，经t充电时间后，Uc达到芯片内比较器的高触发电平，约0.67Vs，此时输出引脚3端由高电平突降为低电平，然后通过R2放电，经t放电时间后，Uc下降到比较器的低触发电平，约0.33us。

此时输出，此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平，如此翻来覆去，形成方波输出。其中，充放电时间为

t充电=C（R4+R2）Ln2

t放电=CR2 Ln2

因而，输出的方波频率为

f=1/(t放电+t充电)=1/[ C（R4+R2）Ln2]

可见，空气湿度通过555测量电路就转变为与之呈反比的频率信号，表3-2给出了其中的一组典型测试值。

表3-7 空气湿度与电压频率的典型值

湿度(RH%) 频率(HZ) 湿度(RH%) 频率(HZ) 0 7351 60 6600 10 7224 70 6468 20 7100 80 6300 30 6976 90 6168 40 6853 100 6033 50 6728

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3.2 信号分析与处理

3.2.1 A/D转换

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。所以本次设计选择ADC0809A/D转换器。

1.主要特性 (1)8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 (2)具有转换起停控制端。 (3)转换时间为100μs(时钟为640KHz时)，130μs（时钟为500KHz时）。 (4)单个+5V电源供电。 (5)模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。 (6)工作温度范围为-40～+85摄氏度。 (7)低功耗，约15mW。 2.芯片引脚图 1234567IN3IN4IN5IN6SIARIIN7EOCIN2IN1IN0ABALEC28272625242322891011121314D3OECLKVVRECCF+GNDD1D7D6D5VREF-D4D0D221201918171615表3-8 ADC0809A/D转换器芯片引脚图 3.引脚功能及外部特性

(1)IN0～IN7：8路模拟量输入端。

ADC0809U1

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(2)2-1～2-8：8位数字量输出端。

(3)ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。 (4)ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。

(5)START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）

使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

(6)EOC： A/D转换结束信号，输出端，当A/D转换结束时，此端输出一个

高电平（转换期间一直为低电平）。

(7)OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此

端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

(8)CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。 (9)REF（+）、REF（-）：基准电压。 (10)Vcc：电源，单一+5V。 (11)GND：地。 4.工作方式

转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。

(1)定时传送方式

对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。

(2)查询方式

A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。

(3)中断方式

把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。

不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。

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3.3 单片机AT89S51

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

3.3.1 主要特性

与AT89S51单片机产品兼容，采用0.35新工艺，降低成本 具有带电源关闭标识

4K字节在系统可编程Flash存储器 烧写寿命更长 1000次擦写周期 全静态工作：0Hz—33MHz 32个可编程I/O口线 2个16位定时器/计数器 6个中断源

全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 内部集成看门狗计时器

双数据指示器及全新加密算法，程序的保密性大大加强，保护知识产权 灵活的ISP编程（字或字节模式） 4.0---5.5V电压工作范围

3.3.2 内部结构

它可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分。

CPU由运算器和控制逻辑构成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR） AT89S51时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。

AT89S51在物理上有四个存储空间：片内/片外程序存储大路、片内/片外数

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