基于單片機(jī)的農(nóng)業(yè)大棚檢測采集系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄摘 要1Abstract21 引 言31.1 研究背景及意義31.2 設(shè)計思想及基本功能42 系統(tǒng)總體設(shè)計52.1 設(shè)計要求52.2 方案選擇52.2.1 溫濕度傳感器的選擇52.2.2 光照傳感器的選擇52.2.3 單片機(jī)的選擇53 系統(tǒng)硬件設(shè)計73.1 整體方案設(shè)計73.1.1 系統(tǒng)概述73.1.2 系統(tǒng)框圖73.2 最小系統(tǒng)模塊73.2.1 STC89C52簡介73.2.2 最小系統(tǒng)電路93.3 DHT11傳感器電路103.3.1 DHT11簡介103.3.2 DHT11模塊電路113.4 光照采集電路123.4.1 光照傳感器簡介123.4.2 bh1750fvi簡介123.4.

2、3 光照傳感器模塊電路133.5 液晶顯示電路133.5.1 1602液晶簡介133.5.2 液晶顯示模塊電路143.6 蜂鳴器模塊153.7 按鍵輸入模塊163.8 LED顯示電路164 軟件設(shè)計184.1 程序語言及開發(fā)環(huán)境184.2 程序流程圖設(shè)計184.2.1 總體程序流程圖設(shè)計184.2.2 1602液晶程序設(shè)計194.2.3 溫濕度DHT11傳感器程序設(shè)計204.2.4 光照模塊程序設(shè)計215 仿 真226 結(jié) 論24謝 辭25參 考 文 獻(xiàn)26附錄A 主程序代碼27附錄B 系統(tǒng)設(shè)計原理圖54附錄C 系統(tǒng)仿真總圖55基于單片機(jī)的農(nóng)業(yè)大棚檢測采集系統(tǒng)設(shè)計摘 要：農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中經(jīng)常要用

3、到的基本的參數(shù)有濕度以及溫度，這兩者對農(nóng)作物的品質(zhì)與產(chǎn)量會產(chǎn)生很大程度的影響。本次設(shè)計方案采用的是把單片機(jī)、計算機(jī)技術(shù)以及傳感器三者結(jié)合到一起從而設(shè)計得出一套完整的現(xiàn)代化溫室大棚所需要的溫濕度數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)。這個設(shè)計的關(guān)鍵部分是要使用到單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)。設(shè)計里檢測的部分則是用的bh1750fvi光照檢測型傳感器、一種有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器（DHT11）以及使用1602液晶的顯示設(shè)備。擁有這幾種傳感器，檢測部分就能夠同時顯示出系統(tǒng)檢查出的具體的濕度、溫度以及光照的強(qiáng)度等項目。除此之外本次設(shè)計的系統(tǒng)里還包含有蜂鳴器電路、發(fā)光二極管（LED）燈電路以及鍵盤電路等，這些電路結(jié)合形成了此次

4、設(shè)計里的超限報警版塊。運用到上述技術(shù)設(shè)計出的整個結(jié)構(gòu)功耗不高、簡單而緊湊、有較強(qiáng)的抗干擾能力，總體上來說性能較好，是一類可以將便捷與智能結(jié)合的能完成濕度、溫度加上光照在內(nèi)的具體測量的一個系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：溫室大棚；溫度和濕度傳感器；單片機(jī)29The design of detection and collection system for agricultural greenhouse based on single chip microcomputerAbstract：Basic parameters commonly used in agricultural production are hu

5、midity and temperature, both of which have a great influence on the quality and yield of crops. This design combines single chip microcomputer, sensor and computer technology to design a complete set of modern greenhouse for the temperature and humidity data acquisition system .This design key part

6、is must use the monolithic integrated circuit minimum application system. The detection part of the design is the bh1750fvi light detection sensor, a temperature and humidity sensor with calibrated digital signal output (Dht11) and a display device using 1602 LCD. With these sensors, the inspection

7、section can simultaneously display the specific humidity, temperature, and intensity of light detected by the system. In addition to the design of the system also contains a buzzer circuit, light-emitting diode circuit and keyboard circuit, these circuits combined to form the design of the ultra-lim

8、it alarm board. The whole structure designed by using the above technology has low power consumption, is simple and compact, has strong antiinterference capacity, and generally has a good performance.It is a convenient and intelligent combination of humidity, temperature and light can be completed s

9、pecific measurement system.Keywords：Greenhouse; emperature and humidity sensor；MCU基于單片機(jī)的農(nóng)業(yè)大棚檢測采集系統(tǒng)設(shè)計1 引 言1.1 研究背景及意義我國一直對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都是極為重視的，每一年政府都會給很多的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)提供補助，但到目前為止，農(nóng)業(yè)這一塊還是存在著很多的問題。目前農(nóng)業(yè)上具體表現(xiàn)出的問題有如下幾個方面：首先是中國的人口眾多；再則是我國國內(nèi)的資源十分匱乏；還有就是我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耗費的資金十分高而技術(shù)卻不見得十分好，還缺乏比較大規(guī)模類型的工業(yè)企業(yè)。想要解決這幾個難題，關(guān)鍵就在于要讓中國的傳統(tǒng)落后的農(nóng)業(yè)發(fā)生改變

10、，使其變?yōu)楝F(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)類型的農(nóng)業(yè)。如果能實現(xiàn)這個，糧食的安全性就能得到很好的保障，且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量、效率以及產(chǎn)量都能得到提高。通過運用設(shè)備齊全的可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高生產(chǎn)力以及高質(zhì)量的技術(shù)來精準(zhǔn)把控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個過程，將十分有利于加快我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變的進(jìn)程。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)里常見到的基本參數(shù)，濕度與溫度會對農(nóng)作物的品質(zhì)以及產(chǎn)量產(chǎn)生很大程度的影響?；诂F(xiàn)代科學(xué)的快速發(fā)展以及計算機(jī)技術(shù)的爆發(fā)式推進(jìn)，這兩者在提升農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力上表現(xiàn)出了重要的作用。我們可以借助單片機(jī)程序，設(shè)計系統(tǒng)來精準(zhǔn)的把控濕度與溫度，做到溫度和濕度動態(tài)的存儲、顯示以及監(jiān)測。這是一種可以滿足國內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)的體系以及節(jié)能方面的標(biāo)準(zhǔn)的溫

11、度控制采集系統(tǒng)。而此次的設(shè)計就是要把計算機(jī)技術(shù)、傳感器以及單片機(jī)等技術(shù)結(jié)合在一起從而設(shè)計制造出一套完整的符合現(xiàn)代化溫室大棚的溫度和濕度采集的系統(tǒng)。國外溫室控制技術(shù)以美國的技術(shù)最為先進(jìn)，原因是美國的計算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，而計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也讓以計算機(jī)為核心部分的溫室環(huán)境的控制技術(shù)得到快速發(fā)展。溫室大棚的內(nèi)部控制項目包含對土壤及整個室內(nèi)的溫度、二氧化碳的濃度、酸堿度以及通風(fēng)口的狀況等的控制；外部控制則包含對大氣的濕度、光照的強(qiáng)度以及風(fēng)向和風(fēng)速等的控制。通過使用溫室系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展能到非常大的幫助，效率也會得到提高，還能做到在減低勞動量的同時得到更加多的、質(zhì)量更加好的產(chǎn)品。上世紀(jì)八十年代的時

12、候荷蘭這個國家就已經(jīng)著手于通過計算機(jī)自主控制溫室的系統(tǒng)的研究開發(fā)，且一直都在研究和模擬控制軟件。這個系統(tǒng)可以通過一個交互式的界面?zhèn)鬟_(dá)出一些必要的信息，從而設(shè)置好參數(shù)并且繪制出具體的曲線，還能直接從設(shè)定好的時間數(shù)據(jù)庫里調(diào)用測量數(shù)據(jù)曲線以及修正值曲線。使用這個系統(tǒng)能夠以一種非常便捷的方式直接對計算機(jī)串行端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，還能實現(xiàn)上下位機(jī)彼此間的信息溝通。除此之外，它還具備控制和顯示信息、設(shè)置參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控溫室環(huán)境以及對數(shù)據(jù)做出調(diào)整等眾多功能。1.2 設(shè)計思想及基本功能對于我國存在的蔬菜大棚方面的這些問題，做出具體的分析以及調(diào)查之后才對本次的設(shè)計目的做出具體的計劃。此次的設(shè)計應(yīng)該要能完成這樣一件事

13、，即通過對光照度以及做出數(shù)據(jù)采取之后把結(jié)果輸送進(jìn)單片機(jī)，隨后數(shù)據(jù)會被單片機(jī)進(jìn)一步處理，最后是把處理過的數(shù)據(jù)輸送至顯示模塊以使其得以顯示。在這個過程中，如果采集的結(jié)果比系統(tǒng)起先設(shè)好的報警限值要大就會觸發(fā)警報。解除警報的做法是用一些按鍵對報警閾值的大小做出調(diào)整。本次設(shè)計的系統(tǒng)可以全面且及時的對溫室環(huán)境中的溫濕度進(jìn)行采集與監(jiān)測，并且還可以將以前的采集結(jié)果記錄保存，讓人們更加方便及時地對數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和做出對比。除此之外系統(tǒng)還包含顯示模塊。顯示模塊通過圖形的方式使得參數(shù)得到更加直接的顯示，體現(xiàn)了智能遠(yuǎn)程的監(jiān)測溫度和濕度的思想。2 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 設(shè)計要求(1)對51型的單片機(jī)具體的開發(fā)環(huán)境要進(jìn)行了解

14、，同時要掌握C語言的具體運用然后對工程文件進(jìn)行編寫；(2)對于設(shè)計需用單片機(jī)的內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)包括設(shè)計中要用的資源都要熟悉。除此之外還要會對軟件以及硬件設(shè)備進(jìn)行基本的調(diào)試； (3)獨立完成最小系統(tǒng)的構(gòu)建并且建立與之有關(guān)的硬件的具體電路結(jié)構(gòu)； (4)對濕度、溫度和光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測的原理以及方法要熟練。2.2 方案選擇2.2.1 溫濕度傳感器的選擇方案一：選dht11作濕度和溫度的檢測模塊。作為一種數(shù)字輸出的復(fù)合型傳感器，DHT11包含有NTC式溫度檢測和電阻式干事兩種元件，能夠檢測20%90%RH濕度，有5%RH的誤差，檢測的溫度為0到50，有2的誤差。方案二：選擇SHT11作溫度和濕度的檢測模塊

15、。SHT11作為一種精度比較高的元件，濕度測量范圍為0100%RH，測量精度為0.1%RH；溫度測量范圍為-40-123.8，精度為0.01。價格較高。本次是大棚監(jiān)測，對精度要求不高，應(yīng)選擇方案一。2.2.2 光照傳感器的選擇選用光照傳感器用bh1750fvi作為例子，它具有極靈敏的模塊與極廣泛的測量范圍，且其幾乎不用依賴光源。傳感器使用iic接口做到與單片機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸，跳過ad轉(zhuǎn)換，直接輸出當(dāng)前環(huán)境下的光照強(qiáng)度的具體結(jié)果，輸出結(jié)果選用勒克斯作為其單位。2.2.3 單片機(jī)的選擇選擇單片機(jī)作系統(tǒng)控制器是因為它具備許多優(yōu)點，比如性價比極高、低功耗以及非?？煽康?。正是因為它具有的這些優(yōu)點使得它快

16、速發(fā)展壯大。單片機(jī)有著強(qiáng)大的計算能力，能夠完成邏輯功能的各種運算，因而在編程上非常靈活。另一方面它帶有計數(shù)器和定時器，因此能被用于計數(shù)和定時。此外，單片機(jī)的體積也不大，成本又較為低廉，這些也是使其得到廣泛運用的優(yōu)勢。單片機(jī)的選擇有以下三種方案。方案一：選擇德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的STM32作主芯片，數(shù)字信號處理芯片（DSP）是一種非常專業(yè)的運算型芯片。這款芯片具有超高的運行速度以及極為穩(wěn)定的性能，適合用于進(jìn)行復(fù)雜的運算，但相對的這款芯片的成本比較高。方案二：選擇STC89C51型號的單片機(jī)作主芯片。STC89C51是一款入門級的單片機(jī)，它的價格比較低，適用面廣泛，可以較好的應(yīng)對多種狀況，而且

17、比較容易對它進(jìn)行后期的維護(hù)與升級。方案三：選擇ATML公司的AT型號的單片機(jī)。這一款價格比較便宜，但缺點是芯片的運行速度不高且只能做簡單的運算。經(jīng)過分析，最終選擇方案二，這個方案選擇的單片機(jī)價格比較合適，且性能又穩(wěn)定，其后期的維護(hù)和升級也比較容易進(jìn)行。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 整體方案設(shè)計3.1.1 系統(tǒng)概述系統(tǒng)以stc89c2型號的單片機(jī)作核心器件，并且把電容和晶振等器件組合構(gòu)建出最小系統(tǒng)。在最小系統(tǒng)的周圍是其他的模塊。這里面，溫度和濕度采集器選擇的是DHT11型號的傳感器，用來把采取好的濕溫度數(shù)據(jù)輸送進(jìn)單片機(jī)。輸入設(shè)置版塊選用的按鍵是輕觸型按鍵。報警板塊用的是發(fā)光二極管與蜂鳴器。gy-30把

18、對光照強(qiáng)度采取到的結(jié)果輸送至單片機(jī)。顯示設(shè)備用的是1602型液晶。電源的選擇則是USB 5V。3.1.2 系統(tǒng)框圖1602型液晶晶單片機(jī)的最小系統(tǒng)dht11型溫濕度一體的傳感器蜂鳴器集成的光照傳感器發(fā)光二極管指示燈按鍵的設(shè)置輸入圖3-1 系統(tǒng)框圖3.2 最小系統(tǒng)模塊3.2.1 STC89C52簡介（1）簡要描述stc89c52是一種性能高和電壓低的八位單片機(jī)型號。它有只讀儲存器以及二百五十六字節(jié)的隨機(jī)儲存器（ram）。它使用ATMEL公司的非易失性和高密度的存儲技術(shù)生產(chǎn)的、可以兼容標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令系統(tǒng)的器件內(nèi)部有通用的FLASH存儲單元以及八位中央處理器?？梢钥闯?，擁有強(qiáng)大的功能stc8

19、9c52型單片機(jī)可以提供許多的比較復(fù)雜的系統(tǒng)對應(yīng)用場合進(jìn)行控制。 （2）8051型單片機(jī)具備的引腳功能mcs-51系列的單片機(jī)一般會使用四十個引腳，封裝方式是雙列直插式，制造運用的是hmos工藝。它的外部的引腳排列如下圖3-2所示。u圖3-2 STC89C52引腳圖其中，各個引腳的功能如下: 主電源引腳vcc（40腳），接在5V電源的正端；gnd（20腳），接在5V電源的地端； 外部振蕩器或者外接晶體引腳xtal1（19腳），用來連接外部晶振的引腳之一。它在單片機(jī)的內(nèi)部是作為反相運算放大器的輸入端。運用外部振蕩器的時侯，這個引腳要接地。xtal2（18腳），用來連接外部振蕩器的另一個引腳。它在

20、單片機(jī)的內(nèi)部是作為時鐘電路的內(nèi)部輸入端以及反相運算放大器的輸出端。運用外部振蕩器的時侯，這個引腳要接外部晶振輸出端。 控制信號線reset（9腳）：復(fù)位信號的輸入端。即掉電時的內(nèi)部ram的備用電源的輸入端。ale（30腳）：地址鎖存允許。運用ale鎖存從P0端口輸出來的低八位地址。在對片內(nèi)eprom進(jìn)行編程的時候，編程脈沖就是經(jīng)由此輸入。psen（29腳），外部程序儲存器讀取和選擇通信號。ea（31腳）,編程電壓輸入。ea是高電平的時候，訪問的是內(nèi)部儲存器；是低電平的時侯，訪問的是外部儲存器。 多功能的I/O口引腳8051型號的單片機(jī)設(shè)置有四個雙向的I/O口（P0、P1、P2、P3）。每組I/

21、O口都能夠單獨作輸入或者輸出口，其中：p0口（32腳-39腳）是一個雙向口，可以用作輸入口也可以作為輸出口，能驅(qū)動八個lsttl門電路。在實際運用里常常作分時使用的地址或者數(shù)據(jù)的總線口。在對外部的程序或是數(shù)據(jù)儲存器進(jìn)行尋址的時候時，要低八位地址然后和數(shù)據(jù)總線分時的使用p0口。p1口（1腳-8腳）是一個準(zhǔn)雙向口，能夠驅(qū)動四個lsttl門電路。當(dāng)它作為輸入線的時侯，鎖存器必須要先由單片機(jī)寫入“1”。每一位都可以編程成為輸入線或者是輸出線。p2口（21腳-28腳）是一個準(zhǔn)雙向口，能夠驅(qū)動四個lsttl門電路。用它作輸入口或者輸出口的時候，在實際運用里一般是作地址總線里的高八位，和p0口相結(jié)合構(gòu)成十六

22、位的地址總線，然后用來尋址外部儲存器接口電路p3口（10腳-17腳）是一個準(zhǔn)雙向口，能夠驅(qū)動四個lsttl門電路。p3口是一個雙功能口，當(dāng)它作第一功能用的時侯，和p1口用法一樣；當(dāng)它作為第二功能用時，則每一位都有其特定的用途。3.2.2 最小系統(tǒng)電路stc89c52的最小系統(tǒng)如下圖3-3。這個最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、電源電路以及晶振電路這三個部分構(gòu)成。其中晶振電路包含著有兩個三十皮法的電容c2與c3以及12m的晶振x1。電容在這里的作用是起振，也就是能讓晶振更加容易的起振，它的取值范圍在十五皮法到三十三皮法之間。晶振也可以取24m，取的值越高，那么單片機(jī)執(zhí)行的速度就會越快。在設(shè)計電路的時候，讓晶振

23、這一部分更加靠近單片機(jī)得到的效果會更好。單片機(jī)的復(fù)位電路就像是電腦重啟的那部分。使用電腦的過程中發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象時，只需要摁下重啟鍵，那么電腦里面的程序就會重新從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)和電腦相似，在運行過程中單片機(jī)系統(tǒng)因為環(huán)境的干擾發(fā)生程序跑飛時，只要摁下復(fù)位鍵，那么單片機(jī)的內(nèi)部程序就會重新從頭開始執(zhí)行。圖3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3 DHT11傳感器電路3.3.1 DHT11簡介（圖3-4）型號的數(shù)字溫度和濕度傳感器是一種復(fù)合型傳感器。此傳感器運用專門的溫度和濕度傳感技術(shù)以及數(shù)字模塊采取收集技術(shù)，以保障產(chǎn)品擁有極高的穩(wěn)定性和可靠性。它包含有ntc測溫與電阻式感濕元器件，還和一個具有高性能的八位單片機(jī)

24、連接。dhT11這個產(chǎn)品因而具備極優(yōu)秀的品質(zhì)質(zhì)量，且還用非常靈敏的反應(yīng)，性價比超高。圖 3-4 數(shù)字溫濕度傳感器3.3.2 DHT11模塊電路dht11具有的模塊電路圖如下：圖3-5 dht11模塊連接圖（1）接口的說明 建議在連接線的長度低于二十米的時侯用五千兆的上拉電阻,超過二十米的時侯則依據(jù)實際的情況配合使用合適阻值的上拉電阻。（2）引腳的具體的說明Pin1 (vdd)，是電源的引腳，供電的電壓范圍在三到五點五伏之間。 Pin2（data），是串行數(shù)據(jù)，注意使用單總線。 Pin3（nc），注意懸浮。 Pin4（vdd），是接地端。（3） 串行的接口 data被用在dht11和微處理器兩者

25、間的通訊以及同步,采用的是單總線的數(shù)據(jù)格式,一次的通訊時長在四微秒左右,數(shù)據(jù)分為整數(shù)和小數(shù)兩部分,具體的格式會在下面作出說明?，F(xiàn)在的小數(shù)部分被用在以后擴(kuò)展,因此現(xiàn)在的讀數(shù)零。數(shù)據(jù)格式是四個八位的濕度整數(shù)部分、濕度小數(shù)部分、溫度小數(shù)部分與溫度整數(shù)部分此外還要再加一個八位的校驗和。沒有錯誤的話，校驗和的數(shù)據(jù)應(yīng)該是和前面四個八位的濕度整數(shù)部分、濕度小數(shù)部分、溫度小數(shù)部分與溫度整數(shù)部分加出來的結(jié)果一致。用戶單片機(jī)在發(fā)送出一次開始的信號以后,dht11會轉(zhuǎn)變它的模式，由低功耗變?yōu)楦咚倌Ｊ?。在主機(jī)的開始信號結(jié)束之后，dht11就會發(fā)出響應(yīng)的信號,并把40bit的數(shù)據(jù)傳送出去,同時觸發(fā)一次信號的采取收集,這

26、時用戶可以選擇只讀取其中的一部分?jǐn)?shù)據(jù).在從模式下,dht11在接收到開始信號的時候會觸發(fā)一次溫讀和濕度數(shù)據(jù)采集。如果沒有收到主機(jī)發(fā)送出來的開始信號,則不會觸發(fā)溫度和濕度的數(shù)據(jù)采集.當(dāng)它采集完數(shù)據(jù)之后又將會由高速模式切換至低速模式。3.4 光照采集電路3.4.1 光照傳感器簡介光照傳感器，一種是可以測量與感知環(huán)境當(dāng)中某一點的具體的光照強(qiáng)度的敏感元器件。它把環(huán)境當(dāng)中的光照以及其他和光照有關(guān)的參量信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，從這些電信號的強(qiáng)弱程度就可以得出被監(jiān)測的那一點在環(huán)境當(dāng)中的具體的光照度信息，然后就能夠做到檢查、監(jiān)測和報警。光照傳感器還能夠用接口電路和計算機(jī)構(gòu)成一個可以自主檢測、監(jiān)控和報警的系統(tǒng)。3.4

27、.2 bh1750fvi簡介（1）與產(chǎn)品相關(guān)的一些介紹 作為數(shù)字型的傳感器集合而成的電路，bh1750fvi可以使用高分辨率這個功能來對光強(qiáng)度的大范圍的變化做出探測。具體的實物圖詳見3-6。圖3-6 bh1750fvi的具體的實物圖（2）產(chǎn)品擁有的功能介紹 1.能承載icbus的接口。 2.擁有靠近光譜靈敏度的特性。 3.可以輸出對應(yīng)亮度的具體的數(shù)值。 4.輸入光的范圍非常廣。 5.能夠通過降低功率來做到低電流化。 6.可以通過五十赫茲或者六十赫茲的除光噪音功能完成穩(wěn)定的測試。 7.能夠承載一點八伏安的輸入接口。 8.對其它的外界部件的需求很低，幾乎沒有。 9.對光源的依賴性不強(qiáng)。 10.用有

28、2種可供選擇的iic slave地址。 11.光入口的大小對可調(diào)節(jié)的測量結(jié)果的影響比較大。 12.運用此產(chǎn)品可以進(jìn)行一點一照度到十萬照度之間的計算。 13.這個產(chǎn)品擁有正負(fù)百分之二十范圍的最小誤差。 14.這個產(chǎn)品受紅外線的影響很小，幾乎可以忽略不計。3.4.3 光照傳感器模塊電路傳感器的具體的模塊電路圖見下：圖3-7 光照模塊的具體的電路圖 1.pd是與人的眼睛的反應(yīng)相近的二極管。 2.amp是能完成從pd電流到pd電壓轉(zhuǎn)換的運算放大器，。 3.adc是通過轉(zhuǎn)換模數(shù)取得十六位數(shù)據(jù)。 4.osc是內(nèi)部振蕩器。3.5 液晶顯示電路3.5.1 1602液晶簡介作為一種顯示裝置，這一款顯示器體積不大

29、，功耗不高，重量也輕?；谒邆涞氖褂脡勖L、功耗低以及無電磁輻射等特征，已經(jīng)被廣泛的運用在便攜式的電子產(chǎn)品里。本次設(shè)計的系統(tǒng)用到的1602型就是一種性價比極高的液晶顯示屏。它能夠兩行標(biāo)準(zhǔn)字符，每一行有十六個字符。這款液晶顯示屏被廣泛的運用在智能操作儀表與辦公設(shè)備包括通信系統(tǒng)里面，它主要起到顯示字符的作用。所以這款顯示屏也被叫做“字符型的顯示裝置”。1602型號顯示器主要的技術(shù)參數(shù)有一下幾項：u顯示的容量:能容納三十二個字符u芯片工作時侯的電壓:范圍在四點五伏到五點五伏之間u工作電流:兩毫安（五伏）u模塊最佳工作電壓:五伏u字符尺寸:2.954.35毫米3.5.2 液晶顯示模塊電路液晶模塊電

30、路的具體連接圖見3-8。其中，一二腳分別接的是gnd和vcc，兩個都是當(dāng)作的電源的輸入端。第三腳地面端相連接，能通過調(diào)節(jié)電位器來對對比度做出一定的調(diào)整。作為液晶的控制腳的存在，第四腳是連在單片機(jī)p12上面的。第五腳是作為液晶當(dāng)中讀取和改寫數(shù)據(jù)的存在，是連在單片機(jī)p13上面的。充當(dāng)使能腳的第六腳是連在單片機(jī)p14上面的。從第七腳到第十四腳則是作為八位總線連在單片機(jī)p0端口上面。最后的第十五腳以及第十六腳是背后的電源腳。圖 3-8 液晶模塊的具體的連接圖具體的引腳見3-1：表3-1 1602液晶引腳說明第一腳：是當(dāng)作電源的接地端。 第二腳：接的是五伏安的正電源。 第三腳：vl是調(diào)整對比度的端口。接

31、不同的電源就會出現(xiàn)強(qiáng)弱程度不同的對比度。 第四腳：是命令的選擇。 第五腳：r/w是進(jìn)行讀與寫的信號線。具體的狀態(tài)要由rs和r/w之間的關(guān)系決定，比如當(dāng)兩個端口都為零的時候可以寫入命令，當(dāng)兩端都為一的時候能夠讀取忙碌信號，而當(dāng)rs端是一，r/w端是零的時候可以錄入數(shù)據(jù)。 第六腳：作為使能端。液晶里的指令將被執(zhí)行在e端從一變化為零的時候。 第七腳到第十四腳：八位的雙向數(shù)據(jù)線。 第十五腳：是當(dāng)作背后的光源的正極。 第十六腳：是當(dāng)作背后的光源的負(fù)極。3.6 蜂鳴器模塊作為一款一體化結(jié)構(gòu)類型的電子訊響裝置，蜂鳴器的供電用的是直流電壓。它作為發(fā)聲裝置被大范圍的在復(fù)印機(jī)、電子玩具以及電話機(jī)這些數(shù)量眾多的電子

32、產(chǎn)品里使用。蜂鳴器主要有兩種類型，即電磁式和壓電式蜂鳴器。其中壓電式的構(gòu)成有壓電蜂鳴片、共鳴箱以及多諧振蕩器等器件。多諧振蕩器在接通電源以后會起振，同時發(fā)出一點五到二點五千赫茲范圍的音頻信號，而阻抗匹配器在這里起的作用是對壓電蜂鳴片發(fā)聲進(jìn)行推動。電磁式的組成有膜片、線圈等器件。振蕩器在接通電源以后會出現(xiàn)信號電流。這個電流要經(jīng)過線圈，所以線圈會變得有磁場。在磁鐵以及線圈的組合影響之下，膜片將按照一定周期振動發(fā)聲。這次的設(shè)計當(dāng)中使用到的類型是電磁式。圖3-9 蜂鳴器的具體電路情況3.7 按鍵輸入模塊鍵盤是在運用單片機(jī)的過程當(dāng)中一定用得到的設(shè)備。在此次設(shè)計當(dāng)中因為用到的按鍵數(shù)量不足，只有“設(shè)置”、“

33、加”以及“減”這三個按鍵，所以用的單獨的鍵盤。它的具體的連接情況圖見3-10：圖3-10 按鍵的具體電路3.8 LED顯示電路發(fā)光二極管還有另外一個名字，led。它是由含有磷、砷、鎵等化學(xué)元素的化合物制作而成。當(dāng)空穴和電子復(fù)合的時侯可以輻射出可見光，所以能把用來制作發(fā)光二極管。發(fā)光二極管一般是當(dāng)作電路和儀器當(dāng)中的指示燈存在，或是組成數(shù)字、文字顯示。此次設(shè)計當(dāng)中一共用到了六顆發(fā)光二極管燈，其中三顆是紅色的，其余的就是綠色。紅色是過高的意思，綠色則是過低的意思。具體的電路連接見3-11：圖3-11發(fā)光二極管的電路4 軟件設(shè)計4.1 程序語言及開發(fā)環(huán)境作為一類能設(shè)計計算機(jī)程序的語言，C語言同時具備了

34、匯編語言和高級語言帶有的一部分特點。它能用來設(shè)計工作系統(tǒng)，也能對具體的應(yīng)用程序進(jìn)行編寫，也可以把它用作設(shè)計應(yīng)用程序的語言，用來編寫對計算機(jī)硬件沒有依賴性的應(yīng)用程序。它有非常廣的應(yīng)用范圍以及極強(qiáng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力?，F(xiàn)在不止是軟件開發(fā)需要用到它，許多的科學(xué)研究也要用到C語言。它能夠編寫軟件。具體的運用詳見單片機(jī)及其內(nèi)嵌系統(tǒng)的具體開發(fā)。美國的keil software這個公司研究出的51系列的C語言系統(tǒng)，其和匯編進(jìn)行比較在功能結(jié)構(gòu)以及可維護(hù)性等方面都有著明顯的優(yōu)勢，容易學(xué)也容易使用。這個系統(tǒng)還提供了囊括C語言的編譯器、連接器以及庫管理強(qiáng)大裝置的一套非常成熟的研發(fā)方案。這幾個部分能夠組合到一起是通過

35、開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)的。4.2 程序流程圖設(shè)計4.2.1 總體程序流程圖設(shè)計系統(tǒng)具體的軟件流程如圖4-1。先是要初始化液晶功能和顯示內(nèi)容包括報警值。第一步結(jié)束之后接下來就是開始循環(huán)了。這個過程的第一步就是對具體的檢測結(jié)果進(jìn)行讀取然后把結(jié)果輸送進(jìn)液晶使其得到顯示。接下來的第二步，對光照的具體結(jié)果進(jìn)行獲取然后也是一樣輸送進(jìn)液晶使其得到顯示。第三步是對剛才所取得的溫度合濕度值以及光照值做出判斷，數(shù)值不在正常范圍之內(nèi)的話會出現(xiàn)鳴叫警報，同一時刻指示燈會亮起來。第四步的操作是判斷按鈕有無被摁下，若已被摁下，則進(jìn)入設(shè)置好的報警范圍。到第四步結(jié)束就是完整的一次內(nèi)容。若是重新開始做任務(wù)一其實就是開始循環(huán)。開始初始化液

36、晶初始化報警值讀取檢測結(jié)果顯示具體的溫濕度讀取結(jié)果液晶顯示具體的光照結(jié)果檢測結(jié)果超過限值？是聲光報警裝置否按鍵被 摁下？是報警范圍的設(shè)置否結(jié)束圖4-1 程序流程圖4.2.2 1602液晶程序設(shè)計在液晶進(jìn)行顯示之前，要先把具體顯示的地點確定下來，例如是第一行第五列。做好地點的確定這一步以后就可以開始對具體內(nèi)容做出展示了。這個過程的完成是依次進(jìn)行的。舉個例子：顯示“123”的過程中就是從左邊的“1”然后往右一個數(shù)一個數(shù)地顯示過去，直到“3”展示完成。字符串的顯示也是如此，舉個例子，要顯示字符串“hello”的話，必須從“h”這個左邊起頭的字母開始顯示然后一個個往右繼續(xù)進(jìn)行，直到最右邊的英文字母顯示

37、出來。到這里為止就是一個完整的任務(wù)過程。需要特別指的是，當(dāng)字符串或者數(shù)字進(jìn)行顯示的時候，對其做的定位只需要在開始顯示時做一次就可以了，液晶在前一個字符顯示結(jié)束以后直接跳到接下來的位置。圖4-2液晶顯示的具體流程圖4.2.3 溫濕度DHT11傳感器程序設(shè)計在讀濕度以及溫度具體的測量結(jié)果前，單片機(jī)要先發(fā)出開始信號到傳感器，傳感器在接收信號之后，才能對溫度和濕度的結(jié)果進(jìn)行測量。下一步就是單片機(jī)按照發(fā)送過來的濕度、溫度和校驗字節(jié)的次序收取。接收后再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計算以查實數(shù)據(jù)傳輸是否有錯，若是有錯，則不將此次的檢測結(jié)果進(jìn)行保存，如果數(shù)據(jù)正確就進(jìn)行保存同時將數(shù)據(jù)傳進(jìn)液晶從而得到顯示。圖4-3濕度與溫度傳

38、感器程序流程圖4.2.4 光照模塊程序設(shè)計單片機(jī)取得光照數(shù)據(jù)的流程具體如圖4-4。第一步是要將通電這個指令輸送進(jìn)傳感器，使傳感器通電。第二步是發(fā)出0x10指令使傳感器轉(zhuǎn)換模式，進(jìn)行連續(xù)的高分辨率的數(shù)據(jù)采集。從單片機(jī)發(fā)出指令到傳感器接到指令然后開始數(shù)據(jù)采集耗費最長的話是一百八十毫秒，所以這個時候程序要延時，為了等傳感器做完采集過程。最后就是對測量的結(jié)果進(jìn)行讀取。圖4-4光照傳感器程序流程圖5 仿 真在完成正確的軟件的撰寫編譯以后，通過protues把在keil里弄好的執(zhí)行文件寫進(jìn)單片機(jī)，然后摁下仿真按鍵，這個時候系統(tǒng)就開始運轉(zhuǎn)。初始時候系統(tǒng)給定的默認(rèn)的dht11的值如下圖：此時的液晶的顯示如下：

39、系統(tǒng)默認(rèn)溫度的上限值是四十?dāng)z氏度，將DHT11溫度調(diào)至41時，液晶顯示如圖：蜂鳴器開始發(fā)聲，溫度過高的LED指示燈也被點亮，如圖所示：同樣的，把傳感器的濕度調(diào)到百分之八十之上或是百分之三十之下，也能夠進(jìn)行報警，從而讓硬件的測試取得預(yù)期的效果。6 結(jié) 論通過運用傳感器以及單片機(jī)等技術(shù)完成此次農(nóng)業(yè)大棚控制以及監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。做到了環(huán)境溫度和濕度的自主動態(tài)監(jiān)測顯示，而且還能夠在溫度和濕度超出限制值的時候進(jìn)行警報。單片機(jī)開發(fā)成本不高，在農(nóng)業(yè)方面有很大的實用性，這樣可以實現(xiàn)無人管理種植，進(jìn)一步節(jié)省了人力物力。參 考 文 獻(xiàn)1 Dennis Hooijmaijers.Markus Stumptner. Intelligent Information Processing IIIM.Springer US:2006-06-15.2 曹絳斌.淺析中國智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J