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图3.4 数据存储扩展电路 3.3.5 数据采集处理电路
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ADC0809是一种8位逐次逼近式A/D转换器，内部具有锁存控制的8路模拟开关，外接8路模拟输入端，可同时对8路0-5V的输入模拟电压信号分时进行采集转换，本系统只用到INO和INl两路输入通道。ADC0809转换器的分辨率为8位，最大不可调误差小于士1LSB，采用单一+5V供电，功耗为15mW,不必进行零点和满度调整。由于ADC0809转换器的输出数据寄存器具有可控的三态输出功能，输出具有TTL三态锁存缓冲器，故其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。A/D转换器需外部控制启动转换信号方能进行转换，这一启动转换信号可由CPU提供，不同型号的A/D转换器，对启动转换信号的要求也不同，分脉冲启动和电平启动两种，ADC0809采用脉冲启动转换，只需给A/D转换器的启动控制转换的输入引脚((START)上，加入正脉冲信号，即启动A/D转换器进行转换，转换开始后，转换结束信号输出端(EOC)信号变低，转换结束时，EOC返回高电平，以通知主机读取转换结果的数字量，这个信号可以作为A/D转换器的状态信号供查询，也可以用作中断请求信号，如图3.5。
U2IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADD AADD BADD CALE26272812345P1.26791011121625A024A123A22221D020D119D218D38D415D514D617D7132 -1MSB2 -22 -32 -4START2 -5EOC2 -6OUTPUT ENABLE2 -7CLOCK2 -8LSBVCCGNDVREF(+)VREF(-)ADC08092U74LS32345U4:B674LS32 图3.5信号采集电路
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Vcc +5TR-2型土壤湿度传感器1U4:A本科毕业设计说明书（论文）
3.3.6 LED显示电路
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微机化测控系统中常用的测量数据的显示器有发光二极管显示器(简称LED或数码管)和液晶显示器(简称LCD)。这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出结果选用4个LED显示。数码管有共阴共阳之分，本系统采用8段共阴型LED，每位数码管内部有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时公共端接低电平(GND)，各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引脚上是否是高电平。
LED数码管的外形结构，外部有10个引脚，其中3, 8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字((0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码)，在位选端加上低电平即可。
由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。LED有共阴极和共阳极两种。
二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。
数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。动态扫描显示方式需要解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的通过P1口实现：而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制。这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗。在本系统中，字位线的选通与否是通过PNP三极管的导通与截止来控制，即三极管处于“开头”状态。
因AT89C51单片机I/O口资源有限，必须对其Il0口进行扩展才能满足实现系统功能，如图7所示为用8155扩展1/0口的4个8位LED动态显示器，显示扫描由程控实现，其中PA口输出字型码，PC口输出位选信号即扫描信号，图中片选线CE和AT89C51的P2.7口相连，IO/ M选通输入线与P2.4口相连，该系统中当P2.7=0且P2.4 =1时，
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选中8155芯片内三个I/O口。
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3.4 电磁离合器异步电动机
3.4.1 电机概念介绍
电磁离合器电机又称为电磁调速异步电动或滑差电机，它是一种恒转矩交流无级变速电动机。电磁离合器是一种能在运动中及负载下对各种机械的主动轴和执行机构的从动轴实现迅速联结、分离、制动或对从动轴的输出转矩、转速、转向进行调节的自动电磁元件，其应用十分广泛。特别是动作快速的电磁离合器，可用在仿形机床的进给系统，以及在数控机床中，用来代替液压马达作为执行机构。电磁离合器工作过程分为启动、力矩上升和离合器断开过程。由于它具有调速范围广、速度调节平滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈的自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点，因此得到广泛应用。
带有速度负反馈的电磁调速异步电动机的主要缺点是：在空载或轻载(小于lO％额定转矩)时，由于反馈不足，会造成失控现象；在调速时，随着转速降低，离合器的输出功率和效率也相应地按比例下降。所以此电机适用于长期高速运转和短时间低速运转。为适应低速运转的需要，在采用电磁调速异步电动机作主驱动中往往再配装一台三相异步电动机作为低速电机使用。3.4.2 电磁离合器电机结构及原理
电磁离合器电机是由普通鼠笼式异步电动机、电磁滑差离合器和电气控制装置三部分组成。异步电机作为原动机使用，当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转，电气控制装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。这里主要介绍电磁滑差离合器。它包括电枢、磁极和励磁线圈三部分。电枢为铸钢制成的圆筒形结构，它与鼠笼式异步电动机的转轴相连接，俗称主动部分；磁极做成爪形结构，装在负载轴上，俗称从动部分。主动部分和从动部分在机械上无任何联系。当励磁线圈通过电流时产生磁场，爪形结构便形成很多对磁极。此时若电枢被鼠笼式异步电动机拖着旋转，那么它便切割磁场相互作用，产生转矩，于是从动部分的磁极便跟着主动部分电枢一起旋转，前者的转速低于后者，因为只有当电枢与磁场存在着相对运动时，电枢才能切割磁力线，磁极随电枢旋转的原理与普通异步电动机转子跟着定子绕组的旋转磁场运动的原理没有本质区别，所不同的是：异步电动机的旋转磁场由定子绕组中的三相交流电产生，而电磁滑差离合器的磁场则由励磁线圈中的直流电流产生，并由于电枢旋转才起到旋转磁场的作用。
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3.5 本章小结
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本章主要叙述了控制系统的硬件电路的设计过程。首先，对本系统硬件部分先进行了总体概述并选择出单片机型号，除单片机的最小系统外，将其它需设计的电路归为输入与输出通道的设计。在输入通道方面，包括有数据的采集（湿度）、外接键盘的按键输入；在输出通道方面，异步电动机电磁离合器的驱动、LED数码管的输出数据等，对硬件输入与输出两方面的每一部分都进行了较详细的叙述，包括各器件的选型以及相关的信号调理电路。
第4章 系统软件设计
系统软件程序设计主要包括:主程序设计，采样子程序设计，数据处理程序，显示子程序，串口通信程序等。各芯片地址编码为:
RAM6116: OFOOOH-OF7FFH 81551/0口:7FF8H - 7FFDH ADC0809: OBFF8H-OBFFFH
4.1 本系统的主程序设计
ADTURNO EQU 21H ;INO通道A/D转换数据存放首址 ADTURN1 EQU 2CH ;IN1通道A/D转换数据存放首址 LINEADRO EQU 37H ;1N0采集数据经滤波处理数据存
放地址
LINEADR1 EQU 38H ;INl采集数据经滤波处理数
据存放地址
LINEADR EQU 39H ;平均值存放地址
HUMID EQU 3BH ;标度变换后的湿度值存放地址 BCDADR EQU 3CH ;BCD转换后的湿度值存放地址 HUMADR EQU 3DH ;上位机传来的湿度值存放地址 TIMEADR EQU 3EH ;上位机传来的时间值存放地址
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T100US EQU 256-50 ;延时参 Cl00US EQU 3FH
SHOWADR EQU 40H ;显示区数据存放首址 ORG OOOOH SJMP START
ORG OOOBH ;定时器0中断服务程序入口 Limp TOINT
ORG 0023H ;串行I/O中断服务程序入口 Limp SERVE ORG 0050H
START: MOV SP, #50H ;设置堆栈 MOV HUMADR, #OFFH
SETB OD3H ;选中寄存器3 SETS OD4H MOV R0, #HUMADR
CLR OD3H ;选中寄存器0 CLR OD4H
MOV TMOD, #22H;主程序初始化 MOV TH1, #OF3H MOV TLl, #OF3H MOV SCON, #50H MOV PCON, #80H MOV DPTR, #7FF8H MOV A, #4DH MOVX @DPTR, A SETB TR1 SETB EA SETB ES
RUN: LCALL AD;调用A/D转换子程序
LCALL MAOPAO;调用滤波子程序 LCALL TURN;调用湿度转换子程序 MOV A, HUMID;将湿度值送往上位机
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