室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、 題 目 室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計目錄引言1方案設(shè)計1一方案選擇1二方案確定8三理論分析與方案論證9總體設(shè)計9單元電路設(shè)計11一、溫濕度傳感器模塊11二、光敏電阻模塊11三、CO2傳感器模塊11四、鍵盤模塊13五、繼電器及補償模塊14六、24C16外接ROM模塊14七、12864液晶模塊14八、電源模塊14單元電路測試15整體測試15結(jié)論17參考文獻：17附錄18附錄一：整體電路圖18附錄二：程序清單19引言溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分,溫室大棚測控系統(tǒng)是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學(xué)化的基本保證。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,結(jié)合作物生長規(guī)律,控制環(huán)境條件,使作物在不適宜生長的反季節(jié)中,可獲得比室外生長更

2、優(yōu)的環(huán)境條件,從而使作物達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。本系統(tǒng)主要針對溫室內(nèi)溫度、濕度，光照強度,以及二氧化碳濃度,設(shè)計了以單片機為核心的溫室大棚測控系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)。綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟性要求這三個方面之后,最終確定下位機以STC89C516單片機為控制核心,選用性價比比較高的傳感器,實現(xiàn)對溫濕度、二氧化碳濃度的測量與控制。針對不同的參數(shù),管理可以通過鍵盤人為設(shè)定作物所期望的上、下限值。當單片機檢測到溫濕度、二氧化碳濃度有任何一個參數(shù)越限時單片機通過控制固態(tài)繼電器打開相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)進行補償。為了便于系統(tǒng)的調(diào)試、移植、修改,軟件設(shè)計以C語言為基礎(chǔ),采用模塊化設(shè)計,主要包括數(shù)據(jù)采集模

3、塊、鍵盤顯示模塊以及數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)換處理等模塊。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，我們參考國內(nèi)外溫室測控系統(tǒng)的設(shè)計，它們主要是采用高精度的傳感器測量溫室環(huán)境參數(shù)，通過計算機進行遠程控制，其主要問題在于價格較昂貴，一般的農(nóng)民對于其價格是難以接受的，所以我們在設(shè)計系統(tǒng)時充分考慮到性價比,選用價格低、性能穩(wěn)定的元器件，設(shè)計出價格低廉且實用的溫室大棚環(huán)境測控系統(tǒng)。通過運行調(diào)試,試驗結(jié)果與設(shè)計期望一致。該測控系統(tǒng)具有使用簡單、成本較低和工作穩(wěn)定可靠等特點,不僅可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)大棚,也可以應(yīng)用在恒溫濕的機械加工廠、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測等方面,所以具有一定的推廣價值。方案設(shè)計一方案選擇方案一：采用數(shù)碼管實時顯示各環(huán)境參量方式整個系統(tǒng)通

4、過核心單片機實時讀取溫度濕度傳感器、CO2傳感器、光敏電阻的測量參數(shù)值，并實時顯示在LED數(shù)碼管上，顯示當前溫室環(huán)境的各個參數(shù)情況，供溫室管理人員作參考，以決定是否采取相應(yīng)的補償措施。該系統(tǒng)通過4*4矩陣鍵盤設(shè)定相關(guān)環(huán)境參量的上下限值，當測量參數(shù)超過所設(shè)定的上下限的值時，蜂鳴器響，發(fā)出警報，提示管理人員進行補償。硬件框圖：STC89C52單片機8位數(shù)據(jù)DS18b20溫傳感器ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn) 換芯片光敏電阻CO2傳感器4*4矩陣鍵盤數(shù)碼管顯示溫度、濕度、CO2濃度以及光照的強弱74HC573鎖存器蜂鳴器（報警）圖1濕敏電阻軟件流程圖：設(shè)置定時測量時間10分鐘，開定時器系統(tǒng)初始化定時時間到？

5、保持顯示數(shù)值，等待定時時間到測量實時環(huán)境參量值,保存在相應(yīng)的變量中數(shù)碼管顯示測量的環(huán)境參量值是否超過上下限蜂鳴器報警，并控制相關(guān)設(shè)備進行補償YYNN圖2方案二：采用1602液晶顯示方式該方案采用1602液晶顯示的方式顯示環(huán)境參量值，同時定時測量的數(shù)據(jù)用外接ROM存儲下來，大棚管理人員能通過鍵盤按鍵設(shè)置環(huán)境參量的上下限，設(shè)置溫室大棚環(huán)境補償模式（自動補償，定時補償，手動補償），也可控制單片機讀取外接ROM中存儲的各個參量在某一時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，并顯示在1602液晶上，便于管理人員統(tǒng)計該段時間各個環(huán)境參量的變化情況，繪制相應(yīng)的曲線。硬件框圖：圖31602顯示溫度、濕度、CO2濃度以及光照的強弱E2PR

6、OMSTC89C55片機通過單總線方式DHT21溫濕度傳感器ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn) 換光敏電阻CO2傳感器ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn) 換繼電器控制相關(guān)設(shè)備進行補償4*4矩陣鍵盤DS1302實時時鐘芯片軟件流程圖：系統(tǒng)初始化按鍵有無？設(shè)置環(huán)境參量補償模式讀取傳感器數(shù)值1602顯示界面是否超過上下限？控制繼電器，使相關(guān)設(shè)備進行補償YNYN圖4方案三：采用無線模塊傳輸數(shù)據(jù)，PC機接收數(shù)據(jù)顯示動態(tài)曲線該方案突出特點是采用了無線方式傳輸所測參量值給PC機，PC機接收數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)間對應(yīng)關(guān)系，繪制出各個測量參量隨時間變化的曲線圖，便于大棚管理人員觀察該段時間內(nèi)各個參量的變化情況，總結(jié)經(jīng)驗，且根據(jù)曲線規(guī)律來設(shè)

7、置參量的補償方式，如定時補償，以實現(xiàn)溫室大棚的環(huán)境始終處于最優(yōu)的環(huán)境條件，使作物達到高產(chǎn)、高效的目的。硬件框圖：無線發(fā)射模塊RF4332STC89C52單片機（1）通過單總線方式DHT21溫濕度傳感器ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn) 換光敏電阻CO2傳感器ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn) 換無線接收模塊RF4332STC89C52單片機（2）串口PC機繼電器控制相關(guān)設(shè)備進行補償圖5流程框圖：定時讀取各個傳感器所測參量值系統(tǒng)初始化是否超出上下限收到單片機（2）請求？發(fā)送響應(yīng)，并將各參量數(shù)據(jù)傳輸給單片機（2）控制相關(guān)設(shè)備進行補償YNYN初始化單片機接收數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給PC機接收到單片機（1）的響應(yīng)？PC機接收數(shù)據(jù)

8、并繪制相應(yīng)的曲線，同時將數(shù)據(jù)保存。單片機（2）接收PC機通過串口發(fā)送的數(shù)據(jù)，并控制無線模塊向單片機（1）發(fā)送數(shù)據(jù)請求PC機發(fā)送數(shù)據(jù)請求？YNYN單片機(1)流程圖單片機(2)流程圖圖6方案四：采用12864液晶顯示，查看參量隨時間變化曲線圖本方案中采取了在12864液晶屏實時顯示各個參量值，同時通過按鍵和現(xiàn)實模塊設(shè)置相關(guān)參量的范圍，補償模式，讀取記錄，查看參量隨時間的曲線圖。而在按鍵過程中液晶為菜單顯示模式，界面友好直觀，交互性好，還可通過按鍵設(shè)置查看24C16中的記錄的數(shù)據(jù)，來繪制某一參量隨時間變化的曲線圖。STC89C516單片機24C16串行E2PROM中斷74LS21四輸入與門4個按鈕

9、的鍵盤繼電器控制相關(guān)設(shè)備進行補償12864液晶菜單模式顯示DHT21溫濕度傳感器2組2個光敏電阻并聯(lián)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換CO2傳感器單總線數(shù)據(jù)傳輸DS1302實時時鐘芯片圖7流程框圖：系統(tǒng)初始化讀取實時環(huán)境參量值保存數(shù)據(jù)在外接ROM中超出上下限？控制相關(guān)設(shè)備進行補償按鍵？顯示環(huán)境參量值，通過菜單設(shè)置環(huán)境參量上下限，補償模式，查看參量曲線圖12864模塊睡眠YNYN圖8二方案確定綜合前面四種方案，方案一采用數(shù)碼管實時顯示環(huán)境參量值，較直觀，能遠距離觀察各個參量值，能進行自動補償，廉價，但該方案對所測數(shù)據(jù)不具備保存功能，不能查看以前的參量值的數(shù)據(jù)記錄，且補償模式單一。方案二

10、則具備液晶顯示參量值，保存數(shù)據(jù)和補償模式設(shè)置功能，該方案通過1602液晶查看以往的參量數(shù)據(jù)，但參看方式只能是文字方式，不直觀，同時不具備查看各個參量隨時間變化曲線圖的功能。方案三中單片機測量環(huán)境參量值，進行自動補償，通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸給PC機，通過電腦繪制曲線圖查看量某段時間的變化情況。該方案不足之處在于價格高，且無線方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)易出現(xiàn)錯誤，不能在大棚實地查看相關(guān)環(huán)境參量值。方案四則綜合了方案二、三的優(yōu)點并作了一些改進，在大棚處用12864液晶顯示環(huán)境參量值，單片機通過記錄時鐘芯片提供的時間值，可在12864液晶上畫出一定時間內(nèi)的環(huán)境參量隨時間的變化關(guān)系曲線圖，同時還能設(shè)置補償模式，如定

11、時補償，自動補償?shù)?，方便了大棚管理人員對大棚環(huán)境的管理。故我們選擇方案四。三理論分析與方案論證理論分析：溫室環(huán)境復(fù)雜多樣影響的條件因素多，但是影響生產(chǎn)的主要因素是：溫度、濕度、CO2濃度以及光照強度，其他的條件對溫室作物的生長影響極小。因此，只要控制好這幾個主要的環(huán)境條件就能有效提高溫室的生產(chǎn)效率?？刂频那疤崾怯行У谋O(jiān)測，因此,設(shè)計的主體是傳感器，本系統(tǒng)采用“溫濕傳感器、CO2傳感器、光強傳感器”3個傳感器模塊能夠有效測量“溫度、濕度、CO2濃度以及光照強度”這幾個主要環(huán)境參數(shù)。采用單片機作為核心處理器完全可以實現(xiàn)采集術(shù)、處理數(shù)據(jù)并做出調(diào)整。綜合考慮，本系統(tǒng)完全具有可行性。方案論證：溫濕生產(chǎn)現(xiàn)

12、在越來越來普遍，但是對于溫濕環(huán)境的控制基本上處于憑經(jīng)驗判斷的狀態(tài)，對于溫室內(nèi)環(huán)境的主要參數(shù)：“溫度、濕度、CO2濃度和光強”，除了溫度外都沒有一個具體的科學(xué)的定量分析。這大大降低了溫室的生產(chǎn)效率，而且浪費人力。而市面上出現(xiàn)的一些專業(yè)的測量裝置或者智能溫室管理設(shè)計，不僅價格昂貴，而且操作復(fù)雜，無法推廣。因此，非常有必要設(shè)計一款經(jīng)濟適用、操作簡單且有效的測控設(shè)備?？傮w設(shè)計一、 硬件實現(xiàn)：本系統(tǒng)基于STC89C516單片機，采集4路信息并做出處理，整個系統(tǒng)具有一定的智能化。首先，采集數(shù)據(jù)：本系統(tǒng)采集“溫度，濕度，CO2濃度，光照強度”4路信息；綜合考慮采用3個傳感器：溫濕傳感器、CO2傳感器、光強傳

13、感器。其次，良好的人機交互平臺，這部分功能由“12864+鍵盤”實現(xiàn)；12864界面采用“漢字+圖形”的菜單模式，鍵盤采用四個獨立按鈕，由中斷模式讀取按鍵，多層讀取按鍵操作菜單。再次，實現(xiàn)數(shù)據(jù)清晰明了、一目了然，采用“字符+波形”的顯示模式；溫室環(huán)境瞬時變化極小，需要采用一定長的時間里持續(xù)觀測數(shù)據(jù)，同時需要實現(xiàn)菜單設(shè)置掉電保存，系統(tǒng)使用一片E2PROM芯片記錄菜單設(shè)置模式和測量數(shù)據(jù)；再次，為了使歷史記錄具有可讀性，測量數(shù)據(jù)與測量時刻必須一一對應(yīng)，系統(tǒng)采用一片DS1302時鐘芯片，記錄時間。最后，數(shù)據(jù)處理及實現(xiàn)自動調(diào)整功能：自動調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置繼電器，控制自動調(diào)整裝置；數(shù)據(jù)處理參考下面的軟件支持。系

14、統(tǒng)總的硬件框圖：STC89C516單片機24C16串行E2PROM中斷74LS21四輸入與門4個按鈕的鍵盤繼電器控制相關(guān)設(shè)備進行補償12864液晶菜單模式顯示DHT21溫濕度傳感器2組2個光敏電阻并聯(lián)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換CO2傳感器單總線數(shù)據(jù)傳輸DS1302實時時鐘芯片圖9關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點：1、為節(jié)省單片機的引腳資源，我們采用了DHT21基于單總線方式的溫濕度傳感器，該傳感器將實時溫度、濕度數(shù)據(jù)經(jīng)過一條數(shù)據(jù)線傳輸給單片機。2、為可查看參量數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，我們采用了DS1302實時時鐘芯片來產(chǎn)生時間數(shù)據(jù)，同時將所測實時參量數(shù)據(jù)保存在24C16中，單片機通過讀取時間2

15、4C16中的相關(guān)數(shù)據(jù)，在12864液晶上以時間數(shù)據(jù)為橫軸，參量數(shù)據(jù)為縱軸，繪制出相應(yīng)曲線。3、12864液晶的操作界面，采用“文字+圖形”的方式，采用菜單模式界面，界面友好直觀，十分適合用戶操作。二、軟件支持：首先，實現(xiàn)菜單功能：采用編碼模式，每個單元對應(yīng)一個編碼，由按鍵改變編碼實現(xiàn)菜單操作。其次，數(shù)據(jù)采集及處理：主程序調(diào)用模塊函數(shù)采集信號并通過轉(zhuǎn)換函數(shù)將信號電壓轉(zhuǎn)換成實際的參數(shù)，進而進行相應(yīng)的調(diào)整處理。單元電路設(shè)計一、溫濕度傳感器模塊選用DHT21數(shù)字溫濕度傳感器。DHT21數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與

16、一個高性能8位單片機相連接。傳感器具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT21傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。測量精度達到：溫度±0.5，濕度±0.5RH。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷，超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。由于DHT21數(shù)字溫濕度傳感器采用單總線輸出，方便連線，但軟件比較麻煩。串行數(shù)據(jù)讀取由高電平的持續(xù)時間區(qū)分串行的“0”、“1”位，因此在程序中需要測試高電

17、平的持續(xù)時間，需嚴格的時間延時。二、光敏電阻模塊溫室環(huán)境對光強靈敏度要求不高，圖10因此選擇光敏二極管將光強信號，轉(zhuǎn)換成電信號，然后用ADC0832 采集電信號。光敏二極管的電阻 隨光強變化，光強越強電阻值越 低。因此，將光敏二極管與一定 值電阻串聯(lián)就能得到隨光強變化 的電信號。本模塊采用4個光敏 二極管（增加采集面），采集兩路 信號，每兩個光敏二極管并聯(lián)采 集一路信號，取強信號為光強信號。我們將所測光強數(shù)值自定義分為1-10級，分別表示不同強度的光照。模塊電路圖如右圖10所示。三、CO2傳感器模塊 1.二氧化碳傳感器原理:外電源(6±0.1V)加熱元件，當其表面溫度達到足夠高時,元

18、件相當一個電池，在其信號腳兩端輸出電壓(0.2-0.5V)信號(與能斯特方程符合較好)。連線如圖11。圖112.測量條件:二氧化碳傳感器對測量條件要求較高,電源6±0.1V,信號采集電流控制在1PA以下.因此,要求測量阻抗達到200G-1000G.3.采集電路:實際應(yīng)用如下圖所示.采用高輸入阻抗的運放OP07(輸入阻抗達200G以上)做前級電壓跟隨器OP07的共模輸入阻抗達到120G,因此兩端各采用一個電壓跟隨器,從而使測量電阻達到200G的要求.電壓跟隨器后面接一個差分放大器INA128U,將信號電壓放大10倍,然后用ADC0832進行A/D轉(zhuǎn)換采集信號.4.電路說明:經(jīng)過測試OP

19、07與INA128U構(gòu)成的前級電路完全能滿足要求,放大后的信號電壓誤差在1%以內(nèi).ADC0832為8位雙通道串行A/D轉(zhuǎn)換芯片,可以采集0-5V的信號,256級電壓精度.直接測量顯然精度不夠,將信號放大10倍后,精度達到預(yù)期要求(面對溫室環(huán)境測量,其對于CO2精度精度要求不高,而且傳感器響應(yīng)靈敏度足夠高(1/10000). 電路連線圖如圖12：圖12四、鍵盤模塊本系統(tǒng)用到了4個按鍵，而每一次按鍵都產(chǎn)生一個中斷，故我們選取了74LS21芯片4輸入與門，4個按鍵連接輸入信號，輸出連接外部中斷1的引腳，則每次按鍵，與門輸出就會產(chǎn)生一個中斷信號，再結(jié)合鍵值，就能準確判斷出按鍵。硬件電路圖如圖：圖13五

20、、繼電器及補償模塊繼電器：繼電器模塊十分簡單，原理就不多介紹了.本系統(tǒng)使用了兩個繼電器，在電路設(shè)計上直接使用三極管提供驅(qū)動（繼電器多的話可以使用74HC573或達林管UN2003等驅(qū)動）。在實際電路中要注意在繼電器的電源端一定要反接一個二極管；同時；最好在靠近繼電器的電源端接入1000uF以上的電容，以增強電路的穩(wěn)定性。補償模塊：采用風扇和照明燈模擬，風扇提供通風使CO2濃度和濕度恢復(fù)正常值，照明燈提供光照和溫度補償。六、24C16外接ROM模塊24C16串行E2PROM總?cè)萘繛?K字節(jié)，內(nèi)部分成8個2K比特的地址區(qū)域，通過改變“a、b、c”三個尋址位尋址不同的地址區(qū)間。每個區(qū)間內(nèi)部的尋址由1

21、0位地址碼尋址每一個地址，對其數(shù)據(jù)的寫入寫出操作采用“地址+數(shù)據(jù)”的模式。七、12864液晶模塊128*64點陣的漢字圖形模塊內(nèi)置8192個中文漢字、128個字符及64*256點陣顯示RAM，串并（8位并行）兩種界面與微機連接。本系統(tǒng)采用串行通信模式，即“數(shù)據(jù)線+時鐘線”模式。串行通信的優(yōu)點有很多：首先，減少線路連接，不僅僅減少工作量，而且節(jié)約硬件成本；其次，節(jié)約微機I/O口；最后，有利于硬件維護。經(jīng)測試在寫入速度上影響不大，對本系統(tǒng)來說完全夠用。12864液晶模塊顯示曲線圖形及實現(xiàn)反白的時候,要注意入寫數(shù)據(jù)的算法.圖形模式下Y軸是按位尋址,但X軸按雙字節(jié)尋址,奇數(shù)字節(jié)沒有獨立的地址。八、電源

22、模塊220V電源輸入，正負電源輸出。220V電源接5w變壓器降壓到15伏，通過由4個二極管構(gòu)成的橋式整流器整流得到±18V, 后面接78系列(7815、7915、7805)和LM317集成穩(wěn)壓芯片實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。具體電路圖如下圖14：圖14單元電路測試本系統(tǒng)各單元模塊在接入系統(tǒng)前都經(jīng)過獨立測試并通過，傳感器模塊無法提供真，對其都采用實物測試。24C16、DS1302、12864液晶模塊均仿真通過。溫濕模塊測試數(shù)據(jù)：表1測量次數(shù)物理量08:0009:4012:4014:3015:20溫度（）17.419.620.721.325.3濕度（%RH）32.235.334.333.533.7CO

23、2模塊測量數(shù)據(jù)：表2CO2（ppm）325340356350370輸出電壓(V)0.4010.3880.3670.3570.346光強測量：表3光強等級1級2級3級4級5級輸出電壓(V)2.02.53.03.54.0整體測試在分別對傳感器，鍵盤，繼電器，12864液晶模塊進行測試后，我們進行整體單元電路的測試。1、顯示實時環(huán)境參量數(shù)據(jù)，12864液晶上顯示實時環(huán)境參量數(shù)值：濕度：40.3%RH 溫度 ：19.8 CO2濃度 ：330ppm 光照強度：5級相應(yīng)的時間：17:46:30 星期三2、按鍵進行參數(shù)范圍設(shè)置，補償模式，設(shè)置測量時間間隔，12864液晶采用菜單模式顯示。菜單模式結(jié)構(gòu)如下表2

24、：(主界面)歡迎使用德州學(xué)院 17:46:30 星期三濕度：40.3%RH 溫度 ：19.8 CO2濃度 ：330ppm 光照強度： 40ppm 功能設(shè)置參數(shù)設(shè)置測量間隔（10分鐘60分鐘）時間設(shè)置溫度設(shè)置濕度設(shè)置CO2濃度設(shè)置光強范圍模式設(shè)置自動補償手動補償定時補償記錄處理上次記錄作圖濕度作圖溫度作圖CO2濃度作圖光強作圖復(fù)位將系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài) 表43、在菜單中選擇作圖，則單片機讀取外接ROM的24C16中的數(shù)據(jù)，以參量值為縱坐標，時間為橫坐標，得到相應(yīng)的橫縱坐標值，通過鍵盤選擇，可在液晶屏上繪制相關(guān)參量隨時間變化的曲線。4、設(shè)置過程中，若超過1分鐘沒有按鍵，液晶屏關(guān)閉背景燈，減少耗電。5

25、、當環(huán)境的光強較低或溫度較低時，單片機控制照明燈亮，進行補償;當濕度值超過下限或CO2濃度超出范圍時，單片機通過繼電器控制風扇工作，進行補償。結(jié)論基于單片機的溫室測控系統(tǒng)對各項指標的實現(xiàn)情況較好，系統(tǒng)設(shè)在種植植物的大棚內(nèi)，數(shù)據(jù)采集模塊中的溫濕度傳感器，CO2傳感器，光敏電阻，可以將環(huán)境中的溫濕度等非電量的信號參數(shù)轉(zhuǎn)化為電量信號，再將這些信號進行處理后送至單片機，并在24C16中保存，單片機讀取數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)，通過12864液晶實時顯示，但由于人們對光照強度的概念較模糊，我們對光強設(shè)置了十個等級，較直觀地表示光強。用戶可以通過鍵盤及液晶顯示模塊輸入溫度、濕度、CO2濃度的上下限值和預(yù)置

26、值，可在菜單中的記錄處理項查看上次記錄，繪制相關(guān)參量曲線。可預(yù)置補償模式，定時補償，自動補償，手動補償。在自動補償模式下，單片機將所測實時數(shù)據(jù)與原先內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)值進行比較處理；單片機根據(jù)比較結(jié)果對執(zhí)行設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的信號，并通過繼電器的控制對相應(yīng)的設(shè)備如照明燈，風扇等進行操作，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度，CO2，和光照狀態(tài)，直到它們的狀態(tài)處于上下限值以內(nèi)為止。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，本系統(tǒng)緊密結(jié)合溫室大棚的實際情況，綜合目前市面上相關(guān)產(chǎn)品的特點，我們采用了直觀友好的操作界面，操作簡單，數(shù)據(jù)顯現(xiàn)可以通過文字方式，還可繪制相應(yīng)曲線，使用戶方便查看，查詢和設(shè)置。本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，高效率，運行可靠性好等優(yōu)

27、點，具有很好的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)實現(xiàn)了我們預(yù)期的所有目標，但由于時間緊，我們對一些目標進行了簡化。如果時間充足，我們可以改進本系統(tǒng)的一個不足之處：不能保存較長一段時間的各個參量實測數(shù)據(jù)。我們的改進設(shè)想是將參量值數(shù)據(jù)通過單片機的串口傳輸給PC機，由PC機保存各個參量長期的數(shù)據(jù)。如在24C16中的數(shù)據(jù)存滿時，則單片機將24C16中的數(shù)據(jù)全部傳輸給PC機，PC機收到數(shù)據(jù)后，保存在特定的文檔里，同時經(jīng)過相應(yīng)的軟件處理可在PC機上繪制各個參量該段時間的變化曲線。參考文獻：【1】新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計/張毅剛編著.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.3，180-192頁。【2】電子工程師制圖與制

28、版技術(shù)Protel 99SE應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社，2004，8-100頁?！?】譚浩強.C程序設(shè)計.北京: 清華大學(xué)出版社, 2005（2007年重?。? 第三版,156-166頁,204-214頁。【4】無線電雜志10年第一期（53-61頁）、第二期（52-57頁） 數(shù)字示波器DIY魏坤?！?】單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例詳解.北京：機械工業(yè)出版社，2007.10，15-38頁。附錄附錄一：整體電路圖圖15附錄二：程序清單#include<reg52.h>/"頭文件"#include<12864.h>#include<cat24c.h>#i

29、nclude<ds1302.h>#include<0832.h>#include<wenshi.h> #include<image.h>sfr AUXR=0x8e;sfr AUXR1=0xa2;/"key記錄鍵值；k自動控制標志；i、b用于顯示"unsigned char key=0,k=0,i=0,b=0,m=0,j=0,l=0,g=10,s=0; /"m、l、j、g用于計時"unsigned char xdata show8;/"用于顯示轉(zhuǎn)換"unsigned char xdata

30、wet6; /"濕度0:1、溫度2:3、CO24、光強5"unsigned char xdata max6=0;unsigned char xdata min6=0;unsigned char xdata t0ime8=1,2,3,5,6,7,8,9;/*-*/"比較參量0,時間0:1、濕度2:3、溫度4:5、CO26、光強7"unsigned char xdata t1ime8=1,2,3,5,6,7,8,9;/*-*/"比較參量1,時間0:1、濕度2:3、溫度4:5、CO26、光強7"unsigned char address=0

31、x10; /"RAM地址"sbit key1=P17; /"按鍵1" sbit key2=P01;/"2" sbit key3=P02;/"3" sbit key4=P00;/"4" sbit led=P03;/"12864背燈"sbit co2=P37; /"CO2加熱"sbit mo=P20;/"電機"sbit li=P21; /"加熱燈"void menu();void welcome() /"歡迎界

32、面"chn_disp(0x92,4,"歡迎使用");chn_disp(0x98,8,"德州學(xué)院");void readall() /"讀取時間、濕、溫、CO2、光強"Read_RTC();RH(wet);wet4=Adc0832(1);wet5=Adc0832(1);void change(unsigned char n)/"數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換"unsigned char k;unsigned int g;switch(n)case 0:for(k=0;k<3;k+)show6-3*k=set_rtc_c

33、odek/16+'0'show7-3*k=set_rtc_codek%16+'0'show5=show2=':'break;case 1:show0=set_rtc_code6/16+'0'show1=set_rtc_code6%16+'0'show4=set_rtc_code4/16+'0'show5=set_rtc_code4%16+'0'show6=set_rtc_code3/16+'0'show7=set_rtc_code3%16+'0'bre

34、ak;case 2:show0=t0ime1/16+'0'show1=t0ime1%16+'0'show3=show2='-'show4=t0ime0/16+'0'show5=t0ime0%16+'0'break;case 3:show0=t1ime1/16+'0'show1=t1ime1%16+'0'show3=show2='-'show4=t1ime0/16+'0'show5=t1ime0%16+'0'break; case 4:g

35、=wet0*0x100+wet1;show0=g/100+'0'show1=(g/10)%10+'0'show2='.'show3=g%10+'0'show4='%'break; case 5:g=wet2*0x100+wet3;show0=g/100+'0'show1=(g/10)%10+'0'show2='.'show3=g%10+'0'break; case 6:g=CO2_deal(wet4);show0=g/1000+'0's

36、how1=(g/100)%10+'0'show2=(g/10)%10+'0'show3=g%10+'0'show4='p'show5='p'show6='m'break; case 7:show0=wet5/16+'0'show1=wet5%16+'0'show2='p'show3='p'show4='m'break;void clean()/"清屏"wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(

37、comm,0x01);lat_disp(0,0);delay1(100);void z() /"制作"clean();chn_disp(0x80,2,"制作");chn_disp(0x92,2, "物理系");chn_disp(0x8a,3,"電科 ");chn_disp(0x9a,3," 李旋");void showall(char a) /"12864顯示所有"switch(a)case 0:readall(); wr_lcd(comm,0x0c);clean();cha

38、nge(0);chn_disp(0x80,4,show);chn_disp(0x85,2,"星期");show0=set_rtc_code5+'0'chn_disp_1(0x87,0,1,show);change(4);chn_disp_1(0x90,0,5,show);change(5);chn_disp_1(0x95,0,5,show);chn_disp_1(0x97,0,2,"");change(6);chn_disp_1(0x88,0,7,show);change(7);chn_disp_1(0x8d,0,5,show);chn_

39、disp(0x98,4,"功能設(shè)置");break;case 1:chn_disp(0x80,4,"參量設(shè)置");chn_disp(0x90,4,"模式設(shè)置");chn_disp(0x88,4,"記錄處理");chn_disp(0x98,2,"復(fù)位");break;case 2: chn_disp(0x82,4,"參量設(shè)置");chn_disp(0x90,4,"測量間隔");chn_disp(0x88,4,"時間設(shè)置");chn_dis

40、p(0x98,4,"濕度范圍");break;case 9:chn_disp(0x82,4,"參量設(shè)置");chn_disp(0x90,4,"溫度范圍");chn_disp_1(0x88,0,4,"CO2");chn_disp(0x8a,2,"濃度");chn_disp(0x98,4,"光強范圍");break;case 3:chn_disp(0x82,4,"測量間隔");show0=s/10+'0'show1=s%10+'0

41、9;chn_disp_1(0x91,0,2,show);chn_disp(0x92,2,"分鐘");show0='/'chn_disp_1(0x94,0,1,show);chn_disp(0x95,1,"次");chn_disp(0x98,2,"確定");break;case 4:chn_disp(0x82,4,"時間設(shè)置");change(1);chn_disp(0x92,4,show);chn_disp(0x91,3,show);chn_disp(0x92,1,"年");ch

42、n_disp(0x94,1,"月");chn_disp(0x96,1,"日");change(0);chn_disp(0x8a,4,show);show5=show4;show4=show3;chn_disp(0x89,3,show);chn_disp(0x8a,1,"時");chn_disp(0x8c,1,"分");chn_disp(0x8e,1,"秒");chn_disp(0x9a,2,"星期");show0=set_rtc_code5+'0'chn_di

43、sp_1(0x9c,0,1,show);break;case 5: chn_disp(0x82,4,"濕度范圍");wet0=t0ime2;wet1=t0ime3;change(4);chn_disp_1(0x95,0,5,show);wet0=t1ime2;wet1=t1ime3;change(4);chn_disp_1(0x8d,0,5,show);break;case 6: chn_disp(0x82,4,"溫度范圍");wet2=t0ime4;wet3=t0ime5;change(5);chn_disp_1(0x95,0,5,show);wet2

44、=t1ime4;wet3=t1ime5;change(5);chn_disp_1(0x8d,0,5,show);chn_disp_1(0x8f,0,2,"");break;case 7: chn_disp_1(0x81,0,3,"CO2");chn_disp(0x83,4,"濃度范圍");wet4=t0ime6;change(6);chn_disp_1(0x95,0,5,show);wet4=t1ime6;change(6);chn_disp_1(0x8d,0,5,show);break;case 8: chn_disp(0x82,4

45、,"光強范圍");wet5=t0ime7;change(7);chn_disp_1(0x95,0,5,show);wet5=t1ime7;change(7);chn_disp_1(0x8d,0,5,show);break;case 12:chn_disp(0x82,4,"模式設(shè)置");chn_disp(0x90,4,"自動補償");chn_disp(0x88,4,"手動補償");chn_disp(0x98,4,"定時補償");break;case 11: chn_disp(0x82,4,&quo

46、t;定時補償");chn_disp(0x90,1,"從");change(2);chn_disp(0x95,3,show);chn_disp(0x88,1,"到");change(3);chn_disp(0x8d,3,show);chn_disp(0x98,2,"確定");break;case 22:chn_disp(0x82,4,"記錄處理");chn_disp(0x90,4,"上次記錄");chn_disp(0x88,2,"作圖");chn_disp(0x98,

47、2,"確定");break;case 23:chn_disp(0x82,4,"上次記錄");change(0);chn_disp(0x90,4,show);change(4);chn_disp_1(0x88,0,5,show);change(5);chn_disp_1(0x8d,0,5,show);change(6);chn_disp_1(0x98,0,7,show);change(7);chn_disp_1(0x9d,0,5,show);break;case 24:chn_disp(0x80,4,"濕度作圖");chn_disp(0

48、x90,4,"溫度作圖");chn_disp_1(0x88,0,3,"CO2");chn_disp(0x8a,2,"濃度");chn_disp(0x98,4,"光強作圖");break;case 32:chn_disp(0x80,5,"確定將系統(tǒng)");chn_disp(0x91,6,"恢復(fù)初始狀態(tài)");chn_disp_1(0x97,0,1,"?");chn_disp(0x98,2,"確定");break;case 46:clean()

49、;chn_disp(0x92,5,"設(shè)置已保存");break;if(4<a)&&(a<9)chn_disp(0x90,2,"最高");chn_disp(0x88,2,"最低");chn_disp(0x98,2,"確定");if(a%23)chn_disp(0x9e,4,"返回");void choose(unsigned char a,unsigned char w) /"反白"w=(0xff)*w;switch(a)case 0:con_dis

50、p(w,w,0x80,0x80,4,16);/"第一行前4個字反白"break;case 1:con_disp(w,w,0x80,0x90,4,16);/"第二行前4個字反白"break;case 2:con_disp(w,w,0x88,0x80,4,16);/"第三行前4個字反白"break;case 3:con_disp(w,w,0x88,0x90,4,16);/"第四行前4個字反白"break; case 11:con_disp(w,w,0x85,0x90,3,16);/"第二行后3個字反白&quo

51、t;break;case 12:con_disp(w,w,0x8d,0x80,3,16);/"第三行后3個字反白"break;case 100:con_disp(w,w,0x81,0x90,1,16);/"第二行第2個字反白"break;case 101:con_disp(w,w,0x83,0x90,1,16);/"第二行第4個字反白"break;case 102:con_disp(w,w,0x85,0x90,1,16);/"第二行第6個字反白"break;case 103:con_disp(w,w,0x87,0x

52、90,1,16);/"第二行第8個字反白"break;case 104:con_disp(w,w,0x89,0x80,1,16);/"第二行第2個字反白"break;case 105:con_disp(w,w,0x8b,0x80,1,16);/"第三行第4個字反白"break; case 106:con_disp(w,w,0x8d,0x80,1,16);/"第三行第6個字反白"break;case 107:con_disp(w,w,0x8f,0x80,1,16);/"第三行第8個字反白"brea

53、k;case 108:con_disp(w,w,0x8c,0x90,1,16);/"第四行第5個字反白"break;void send() /"數(shù)據(jù)從串口送入計算機" /*-*/void writeall() /"數(shù)據(jù)寫入RAM"Writepage(set_rtc_code,address,4);Writepage(wet,address+0x04,6); /"記錄數(shù)據(jù)"address+=0x0a;if(address>0xf5)send();/"寫滿送入串口"address=0x10;void record()/"將參量寫入RAM"Writepage(t0ime,0,8);Writepage(t1ime,8,8);void ok()/"顯示