智能環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)與控制-論文

摘要本課題主要針對(duì)特定室內(nèi)溫度、濕度研制了以PC機(jī)為上位計(jì)算機(jī)，單片機(jī)為下位機(jī)的智能環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟(jì)性要求這三個(gè)方面之后，最終確定下位機(jī)以AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)為核心，采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器對(duì)周圍環(huán)境溫濕度的測(cè)量取樣，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的精確測(cè)量與準(zhǔn)確控制。針對(duì)不同的參數(shù)，可以通過鍵盤人為設(shè)定作物所期望的上、下限值。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到溫濕度有任何一個(gè)參數(shù)越限時(shí)，那么啟動(dòng)聲光報(bào)警，同時(shí)單片機(jī)通過控制固態(tài)繼電器翻開相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償。下位機(jī)可以通過RS232實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的串行通訊。為了便于系統(tǒng)的調(diào)試、移植、修改，軟件設(shè)計(jì)以C語言為根底，采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤顯示模塊、串行通訊模塊以及數(shù)據(jù)處理等模塊。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中充分考慮到性價(jià)比，選用價(jià)格低、性能穩(wěn)定的元器件來實(shí)現(xiàn)環(huán)境中溫濕度的自動(dòng)控制，既節(jié)省了人力，又提高了效率，不僅具有廣闊的市場(chǎng)前景，而且具有巨大的社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：智能；溫濕度；傳感器；測(cè)控；單片機(jī)AbstractThisthesispresentsthemeasuringandcontrollingsystemabouttemperature,inthespecificenvironment，composedofhostPCandsecondaryMCU.Consideringtheaccuracyandeconomical,thisthesisdesignA89S52asthecorecontrolapparatus.Afterthenonlineariscompensatedwithleastsquaremethodtomeasuringresult,ithasreducedthenonlinearerrorofsensorandachievedaccuratemeasurementandaccuracycontrol.Whentheparameterhasexceededthelimit,includingtemperature,humiditythesingle-chipmicrocomputersactivatetheaudibleandvisualalarm.Atthesametime,thesingle-chipmicrocomputerscontrolthesolidstaterelaytoactuatemechanismforcompensation.Fordifferentparameters,wecanusekeyboardtosettheanticipantrangeofthecrop.ThesecondarycomputercommunicateswithhostcomputerthoughRS232.Inorderthatit'smodelblockiscomposedofdataacquisition,keyboardanddisplay,serialcommunication,dataprocessingandsoon.Atthelast,thisthesispresentsthereliabilityandthemeasurestoagainstinterference,andmakethesystemworkmorereliableandstable.Thisthesischoosesthedevicesasfullconsiderationoftherationbetweenperformaneandcostasposiblesave

the

human,

improve

the

control

quality

produceda

good

economic

benefit,

not

only

has

a

broad

market

prospect,

and

has

great

social

bene-fits.Keywords:Smart；Temperature；Single-chipmicrocomputer；Humidity；Sensors.目錄1緒論11.1溫濕度控制背景及研究意義11.2溫濕度測(cè)控技術(shù)的開展?fàn)顩r2國(guó)外開展?fàn)顩r2國(guó)內(nèi)開展?fàn)顩r21.3課題的主要內(nèi)容及研究意義3課題的主要內(nèi)容31.3.2課題的研究意義42研究方案的設(shè)計(jì)52.1室內(nèi)溫濕度參數(shù)的調(diào)節(jié)5溫度的調(diào)節(jié)與控制5濕度的調(diào)節(jié)與控制5溫度濕度之間的耦合控制62.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)62.2.1概述6總體方案設(shè)計(jì)72.3本章小結(jié)83硬件設(shè)計(jì)93.1溫度數(shù)據(jù)的采集與處理9溫度傳感器的選用93.2濕度數(shù)據(jù)的采集與處理9濕度傳感器的選用10溫濕度測(cè)量電路及其工作原理103.3鍵盤和顯示電路設(shè)計(jì)13鍵盤電路設(shè)計(jì)13顯示電路設(shè)計(jì)143.4報(bào)警電路153.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路163.6本章小結(jié)174控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和程序框圖194.1主程序模塊194.2系統(tǒng)各子程序模塊20數(shù)據(jù)采集子程序模塊20鍵盤子程序模塊22顯示子程序模塊224.3本章小結(jié)235系統(tǒng)調(diào)試245.1軟件調(diào)試245.2硬件調(diào)試245.3液晶模塊調(diào)試255.4報(bào)警電路調(diào)試275.5本章小結(jié)276總結(jié)28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄31附錄A：系統(tǒng)電路原理圖31附錄B：系統(tǒng)程序清單321緒論本系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)方面主要應(yīng)用于溫室大棚、糧食儲(chǔ)存?zhèn)}庫等對(duì)密閉環(huán)境溫濕度要求比擬高的場(chǎng)所。本文主要以農(nóng)業(yè)中常見的溫室大棚為例。在我國(guó)，傳統(tǒng)的溫室大棚多為人工通過簡(jiǎn)單的溫濕度計(jì)量設(shè)備或者簡(jiǎn)單的儀器儀表獲取環(huán)境狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)控制各個(gè)調(diào)節(jié)閥。此種方式效率低下，控制效果也無法到達(dá)智能自動(dòng)的要求，因此傳統(tǒng)的監(jiān)控管理方式已顯示出諸多局限性。1.1溫濕度控制背景及研究意義本系統(tǒng)的作用與意義主要表達(dá)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用。眾所周知，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，無論是農(nóng)業(yè)大棚種植，還是糧食儲(chǔ)存，都關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。我國(guó)農(nóng)業(yè)的開展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成局部?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。例如:空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在農(nóng)業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的根本保證，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物到達(dá)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。大棚內(nèi)的溫度、濕度與含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長(zhǎng)。而國(guó)外的溫室設(shè)施己經(jīng)開展到比擬完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)大棚溫度、濕度的檢測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可防止的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了本錢，浪費(fèi)了人力資源，而且很難到達(dá)預(yù)期的效果。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的開展，必須大力開展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜，水果生長(zhǎng)的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)、高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對(duì)其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對(duì)大棚的自動(dòng)化程度要求也越來越高。由于單片機(jī)及各種電子器件性價(jià)比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。本文提出了一種以AT89S52單片機(jī)為控制核心的溫濕度監(jiān)控，主要是為了對(duì)蔬菜大棚內(nèi)溫度、濕度，以及含量進(jìn)行有效、可靠地檢測(cè)與控制而設(shè)計(jì)的。該測(cè)控儀具有檢測(cè)精度高、使用簡(jiǎn)單、本錢較低和工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，該系統(tǒng)具有較好的通用性和較強(qiáng)的適應(yīng)性，并運(yùn)用一定的仿真方法對(duì)該系統(tǒng)的正確性和實(shí)用性進(jìn)行了驗(yàn)證，具有一定的應(yīng)用前景。1.2溫濕度測(cè)控技術(shù)的開展?fàn)顩r1.2.1國(guó)外開展?fàn)顩r西方興旺國(guó)家在現(xiàn)代溫濕度測(cè)控技術(shù)上起步比擬早。1949年，借助于工程技術(shù)的開展，美國(guó)建成了第一個(gè)植物人工氣候室，開展了植物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和抗御能力的根底及應(yīng)用研究。20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)型的高級(jí)溫室開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，奧地利首先建成了番茄生產(chǎn)工廠，70年代后荷蘭、日本、美國(guó)、英國(guó)、以色列等國(guó)家的溫室園藝迅猛開展，溫室設(shè)施廣泛應(yīng)用于園藝作物生產(chǎn)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和智能控制理論的開展，近百年來，溫室大棚作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成局部，其自動(dòng)控制和管理技術(shù)不斷得以提高，在世界各地都得到了長(zhǎng)足的開展。特別是二十世紀(jì)70年代電子技術(shù)的迅猛開展和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變化。80年代，隨著微型計(jì)算機(jī)日新月異的進(jìn)步和價(jià)格大幅度下降，以及對(duì)溫室控制要求的提高，以微機(jī)為核心的溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，在歐美得到了長(zhǎng)足的開展，并邁入了網(wǎng)絡(luò)化，智能化階段。目前，國(guó)外現(xiàn)代化溫室的內(nèi)部設(shè)施己經(jīng)開展到比擬完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)。溫室內(nèi)的各環(huán)境因子大多由計(jì)算機(jī)集中控制，檢測(cè)傳感器也較為齊全，如溫室內(nèi)外的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液濃度等，由傳感器的檢測(cè)根本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制，如無級(jí)調(diào)節(jié)的天窗通風(fēng)系統(tǒng)，濕簾與風(fēng)扇配套的降溫系統(tǒng)，由熱水鍋爐或熱風(fēng)機(jī)組成的加溫系統(tǒng)，可定時(shí)噴灌或滴灌的灌溉系統(tǒng)，二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及適用于溫室作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)械等。計(jì)算機(jī)對(duì)這些系統(tǒng)的控制己經(jīng)不是簡(jiǎn)單的、獨(dú)立的、靜態(tài)的直接數(shù)字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的根底上正在向著完全自動(dòng)化、無人化的方向開展。1.2.2國(guó)內(nèi)開展?fàn)顩r我國(guó)現(xiàn)代溫室技術(shù)起步較晚，70年代以來，政府大力開展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的開展，同時(shí)也緩和了蔬菜季節(jié)性短缺的問題。與此同時(shí)，從1979年至1994年，從歐美、日本等國(guó)家引進(jìn)了一系列現(xiàn)代化溫室(包括加溫系統(tǒng)、濕簾降溫系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)與集中控制系統(tǒng)及其它附屬設(shè)施)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。引進(jìn)的溫室與我國(guó)傳統(tǒng)溫室比擬，其空間大，便于進(jìn)行機(jī)械作業(yè)，生產(chǎn)率與資源利用率比擬高，為我國(guó)溫室的開展提供了借鑒作用。但這些溫室也存在著許多缺乏之處，主要表現(xiàn)在:(1)價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目前難以接受；(2)缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的溫室測(cè)控軟件。目前我國(guó)引進(jìn)溫室的測(cè)控系統(tǒng)大多投資大、運(yùn)行費(fèi)用過高，并且測(cè)控系統(tǒng)中所側(cè)重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國(guó)的氣候特點(diǎn)存在矛盾；(3)控制方式比擬簡(jiǎn)單，軟件實(shí)現(xiàn)模式固定，不能進(jìn)行功能擴(kuò)展。隨后在我國(guó)出現(xiàn)了一些國(guó)外的仿造產(chǎn)品，如江蘇工學(xué)院研制的“溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)’，主要用于無土栽培實(shí)驗(yàn)溫室，造價(jià)仍較高，且處于實(shí)驗(yàn)階段；吉林工業(yè)大學(xué)研制的“溫室環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)”，僅實(shí)現(xiàn)了溫濕度的自動(dòng)測(cè)試，“智能型溫室環(huán)境控制器”僅實(shí)現(xiàn)了溫室內(nèi)的噴水自動(dòng)控制等。以上產(chǎn)品均沒有面向我國(guó)廣闊農(nóng)村現(xiàn)有的100萬畝傳統(tǒng)溫室的改造工程。所以，傳統(tǒng)的方法，人們主要還是采用溫度計(jì)、濕度計(jì)來采集溫度值和濕度值，通過人工操作加熱、加濕、通風(fēng)和降溫來控制溫濕度。因此，以上產(chǎn)品的推廣使用價(jià)值仍然不大。總體上說，我國(guó)綜合環(huán)境測(cè)控技術(shù)的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個(gè)或少量環(huán)境因子調(diào)控技術(shù)的階段，自行開發(fā)的溫室測(cè)控系統(tǒng)其技術(shù)水平和調(diào)控能力與興旺國(guó)家還有一定的差距。1.3課題的主要內(nèi)容及研究意義1.3.1課題的主要內(nèi)容為適應(yīng)農(nóng)業(yè)開展的需要，根據(jù)以上分析存在的問題，本文研制和設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫濕度自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中充分考慮到性價(jià)比，選用價(jià)格低、性能穩(wěn)定的元器件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)溫濕度的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。同時(shí)，本課題還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制系統(tǒng)，單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)的溫濕度，當(dāng)溫濕度超過設(shè)定的上、下限時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器翻開相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、的補(bǔ)償，從而使得大棚內(nèi)的參數(shù)在適合作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。本課題主要研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)方面:(1)空氣溫度、濕度傳感器的選型及相應(yīng)信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)；(2)實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)空氣溫度、濕度環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試；(3)通過人機(jī)對(duì)話接口實(shí)現(xiàn)參數(shù)顯示和在線參數(shù)設(shè)置；另外，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)參加了以下特色性能：〔1〕可擴(kuò)展性。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中除滿足當(dāng)前需求外，還需為日后的系統(tǒng)擴(kuò)展留有足夠的接口，所有功能模塊均為可組態(tài)化設(shè)計(jì)，可以靈活的增加或者刪除?！?〕可集成性。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中需具備高度集成性，滿足于第三方平臺(tái)的實(shí)時(shí)交互集成需求。〔3〕可控制性。系統(tǒng)建成后，要求對(duì)溫室中的溫濕度、光照強(qiáng)度、噴灌裝置等設(shè)備可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)、手動(dòng)控制，保證溫室作物處于最優(yōu)的生長(zhǎng)環(huán)境中。1.3.2課題的研究意義傳統(tǒng)的方法，人們主要采用溫度計(jì)、濕度計(jì)來采集溫度值和濕度值，通過人工操作加熱、加濕、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫濕度。但是由于溫度計(jì)、濕度計(jì)精度比擬低，以及人工讀數(shù)的人為因素等原因，溫濕度檢測(cè)不僅速度慢，精度低，實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)上根本沿用人工的測(cè)控方法，這就不可防止的存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、繁瑣、測(cè)量精度低，并且由于檢測(cè)報(bào)警不及時(shí)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研工作造成了一定的損失。近年來，隨著單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)大棚內(nèi)參數(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求也越來越高。本課題就是針對(duì)此問題，設(shè)計(jì)相對(duì)精度高、性能穩(wěn)定、價(jià)格廉價(jià)的溫濕度測(cè)控裝置。該儀器可廣泛地應(yīng)用于諸如溫室大棚、畜牧業(yè)中的孵化和飼養(yǎng)環(huán)境調(diào)節(jié)、糧食儲(chǔ)藏以及其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域，并且由于系統(tǒng)的靈活性和模塊化，也可以方便地滿足其它領(lǐng)域的需要。2研究方案的設(shè)計(jì)2.1室內(nèi)溫濕度參數(shù)的調(diào)節(jié)2.1.1溫度的調(diào)節(jié)與控制目前溫室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)和控制包括加溫、降溫和保溫三個(gè)方面，具體表現(xiàn)在：(1)加溫。加溫有熱風(fēng)采暖系統(tǒng)、熱水采暖系統(tǒng)、土壤加溫三種形式。熱風(fēng)采暖系統(tǒng)由熱風(fēng)爐直接加熱空氣和蒸汽熱交換空氣兩種。前者適用于塑料大棚，后者適用于有集中供暖設(shè)備的溫室；熱水采暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，溫度分布均勻，北方溫室大都采用此種方式；土壤加溫有釀熱物加溫、電熱加溫和水暖加溫。(2)降溫。降溫最簡(jiǎn)單的途徑是通風(fēng)，但在溫度過高，依靠自然通風(fēng)不能滿足作物的要求時(shí)，必須進(jìn)行人工強(qiáng)制降溫。降溫包括遮光降溫法、屋面流水降溫法、蒸發(fā)冷卻法及強(qiáng)制通風(fēng)法。遮光降溫法是一種在室外與溫室屋頂部相距約40cm處張掛遮光幕，對(duì)溫室降溫很有效。另一種在室內(nèi)掛遮光幕，降溫效果比掛在室外差；屋面流水降溫法采用時(shí)須考慮安裝本錢，去除玻璃外表的水垢污染問題：蒸發(fā)冷卻法使空氣先經(jīng)過水的蒸發(fā)冷卻降溫后再送入室內(nèi)，到達(dá)降溫目的。蒸發(fā)冷卻法有濕簾法、風(fēng)機(jī)降溫法、細(xì)霧降溫法、屋頂噴霧法。(3)保溫。保溫包括減少貫流放熱和通風(fēng)換氣量、增大保溫比、增大地表熱流量。減少貫流的放熱和通風(fēng)換氣量包括減少向溫室內(nèi)表外表的對(duì)流傳熱核輻射傳熱、減少覆蓋材料自身的熱傳導(dǎo)散熱、減少溫室外外表向大氣的對(duì)流和輻射傳熱、減少覆蓋面因漏風(fēng)而引起的換氣傳熱；增大保溫比是適當(dāng)?shù)慕档蜏厥业母叨?，縮小夜間保護(hù)設(shè)施的散熱面積，從而有利的提高溫室內(nèi)晝夜的氣溫和低溫；增大地表熱流量可以采用增大保護(hù)設(shè)施的透光率，且經(jīng)常保持覆蓋材料干潔，及設(shè)置防寒溝，防止地中熱量橫向流出。2.1.2濕度的調(diào)節(jié)與控制大棚內(nèi)空氣濕度的調(diào)節(jié)與控制，從環(huán)境調(diào)控的觀點(diǎn)來說，空氣濕度的調(diào)控，主要是防止作物沾濕和降低空氣濕度兩個(gè)直接目的。而防止作物沾濕主要是為了抑制病害。除濕的方法有通風(fēng)換氣、加溫除濕、覆蓋地膜、適當(dāng)?shù)乜刂乒嗨俊⑹褂贸凉駲C(jī)、除濕型熱交換通風(fēng)裝置。一般采用在不加溫的溫室里自然通風(fēng)，到達(dá)降低溫室內(nèi)濕度的目的，其效果顯著。在有條件的情況下，可采用強(qiáng)制通風(fēng)，可由風(fēng)機(jī)功率和通風(fēng)時(shí)間計(jì)算出通風(fēng)量，而且便于控制；其他的方法如覆蓋地膜、熱泵除濕等也能到達(dá)除濕的目的。加濕的方法包括噴霧加濕、濕簾加濕、溫室內(nèi)頂部安裝噴霧系統(tǒng)。噴霧加濕時(shí)可根據(jù)溫室面積選擇適宜的噴霧器，此法效果明顯，常與降溫結(jié)合使用。濕簾加濕主要用來降溫，同時(shí)也可到達(dá)增加室內(nèi)濕度的目的；溫室內(nèi)頂部安裝噴霧系統(tǒng)，降溫的同時(shí)也可以加濕。2.1.3溫度濕度之間的耦合控制溫度與濕度之間有一定的耦合關(guān)系，對(duì)一個(gè)因子的控制常會(huì)帶來另一個(gè)因子的變化。在冬季溫室環(huán)境控制中，默認(rèn)為溫度控制優(yōu)先的原那么，在溫度條件滿足后，再來滿足濕度條件。如溫度過低、濕度過大的情況下，以加溫為主導(dǎo)，只有當(dāng)溫度上升到一定值后，才能通風(fēng)降濕，另一方面，溫度提高本身可以使相對(duì)濕度降低。在夏季降溫加濕的過程中，采用以濕度優(yōu)先的原那么。當(dāng)濕度過小時(shí)，開啟蒸發(fā)降溫加濕裝置。而當(dāng)溫度過高需要啟動(dòng)蒸發(fā)降溫執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，必須先檢測(cè)室內(nèi)的相對(duì)濕度，只有濕度低于某一設(shè)定范圍時(shí)，才能啟動(dòng)蒸發(fā)裝置。2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.2.1概述本文設(shè)計(jì)和研制上、下位機(jī)溫室大棚測(cè)控系統(tǒng)，以滿足不同的需求。其中，上位機(jī)采用PC機(jī)，下位機(jī)采用單片機(jī)。下位機(jī)控制器應(yīng)能完成以下工作：脫離監(jiān)控主機(jī)獨(dú)立地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，通過人機(jī)接口(鍵盤和顯示器)實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、顯示和人工干預(yù)控制輸出等功能。下位機(jī)控制器是以單片機(jī)為核心的，整個(gè)系統(tǒng)包括主模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、輸出控制模塊、鍵盤顯示模塊和數(shù)據(jù)通信模塊等。數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠完成溫室內(nèi)溫度、濕度和二氧化碳濃度的模擬量的采集和處理，結(jié)果送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或傳輸給監(jiān)控效勞器，由監(jiān)控效勞器存儲(chǔ)和管理，輸出控制模塊主要負(fù)責(zé)溫室執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，通信模塊那么是基于RS-232總線，由雙絞線進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)的通信。本系統(tǒng)主要由溫室內(nèi)外環(huán)境自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)，人機(jī)對(duì)話接口和通訊接口四個(gè)局部組成。系統(tǒng)流程框圖如圖2-1所示。(1)三個(gè)溫濕度測(cè)量傳感器組成溫室內(nèi)外環(huán)境自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。主要測(cè)試溫室外空氣溫度、濕度，溫室內(nèi)空氣溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)。(2)繼電器控制的風(fēng)扇電機(jī)等硬件組成溫室內(nèi)環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)得到的結(jié)果控制相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行，為作物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。(3)人機(jī)對(duì)話接口包括。LED液晶屏顯示系統(tǒng):顯示溫室內(nèi)的空氣溫度和濕度的參數(shù)值。鍵盤:用以人工預(yù)置各適宜環(huán)境參數(shù)值.報(bào)警信號(hào):當(dāng)對(duì)加熱器、排風(fēng)扇、通風(fēng)窗和噴水設(shè)備的控制失效時(shí)，以及某環(huán)境參數(shù)值超過限定界限時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒管理人員采取相應(yīng)措施。(4)通訊接口。用來實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通訊，將存儲(chǔ)的測(cè)試數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，可以方便的實(shí)現(xiàn)集中式管理。圖2-1溫濕智能測(cè)控系統(tǒng)流程圖2.2.2總體方案設(shè)計(jì)大棚蔬菜栽培，主要以冬、春兩季為主。溫度條件是促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的動(dòng)力。大棚內(nèi)的溫度變化規(guī)律是：晝夜溫差大；晴天溫差大于陰天，且棚溫上升快；陰天棚溫增溫效果不明顯。大棚內(nèi)的蔬菜花卉在不同的季節(jié)所需要的具體的溫度、濕度是不同的，而且具體的不同的農(nóng)作物所需要的溫、濕度也是不同的。本文通過以上對(duì)大棚蔬菜中的參量及其相互關(guān)系的分析研究，對(duì)系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為核心控制處理器。溫濕度傳感器采用簡(jiǎn)單易用，含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器DHT11。顯示局部采用我比擬熟悉的12864液晶屏，對(duì)溫度、濕度進(jìn)行分時(shí)顯示。當(dāng)溫度、濕度中任何一個(gè)量低于或者高于期望的范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制自動(dòng)報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用的是聲光報(bào)警，聲光報(bào)警主要是控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率和控制指示燈，使其在指定的區(qū)域一亮一滅，從而到達(dá)報(bào)警的目的。由于本系統(tǒng)所控制的溫度、濕度都是大慣量環(huán)節(jié)，大棚容量大，而控制精度要求相對(duì)不高，所以用常規(guī)的乒乓控制方法即可滿足控制要求。具體的控制過程是:濕度低于某一值即翻開滴灌電磁閥進(jìn)行噴水，當(dāng)濕度在期望值的范圍內(nèi)即關(guān)閉電磁閥；當(dāng)溫度高于期望的上限或濕度高于期望值上限時(shí)，單片機(jī)控制風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)；當(dāng)溫度低于期望值下限時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)加熱器進(jìn)行加熱。2.3本章小結(jié)本章綜述了溫室大棚內(nèi)溫度、濕度常用的調(diào)節(jié)與控制方法，確定了系統(tǒng)框架，結(jié)合實(shí)際情況，選定溫濕度傳感器、核心處理器等硬件電路，并針對(duì)溫室大棚的環(huán)境，提出了溫度、濕度測(cè)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，為下文的展開做了前期準(zhǔn)備。3硬件設(shè)計(jì)大棚內(nèi)溫度、濕度檢測(cè)屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇。近年來，由于傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的開展，使監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。因此，溫度、濕度檢測(cè)技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進(jìn)展。本局部是大棚檢測(cè)和控制系統(tǒng)的核心局部，主要涉及微控制器及其外圍接口電路，包括信號(hào)的輸入，輸出通道及系統(tǒng)鍵盤顯示電路，執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路等。本章將針對(duì)溫室大棚中的溫度、濕度的檢測(cè)與控制進(jìn)行深入的研究。3.1溫度數(shù)據(jù)的采集與處理作物的生長(zhǎng)，即有機(jī)物質(zhì)的積累是在連續(xù)的、同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)相反過程--同化和異化中形成的。雖然溫度對(duì)每個(gè)過程的影響都不同，但也有其共同的特征。即隨著溫度的升高，作物的生命過程最初是加快的。當(dāng)溫度超過一定界限時(shí)，光合作用〔同化〕和呼吸作用〔異化〕就減弱下來。當(dāng)溫度更高時(shí)，作用就停止了。也就是說，光合作用和呼吸作用都有它們各自的最低、最適和最高溫度。在作物生活所需要的其他因子得到滿足時(shí)農(nóng)作物的增長(zhǎng)是決定于光合作用制造的有機(jī)物質(zhì)與呼吸作用消耗的有機(jī)物質(zhì)之差，即有機(jī)物質(zhì)的積累。所以，在大棚中對(duì)室內(nèi)溫度的控制顯得尤為重要，通過對(duì)溫度數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過單片機(jī)的處理控制相應(yīng)的設(shè)備對(duì)溫度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使其溫度處于最適合植物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。3.1.1溫度傳感器的選用由于溫度是非電量，因此，對(duì)溫度的檢測(cè)與控制需要使用傳感器或溫度敏感元件。一般采用熱電偶、熱敏電阻和集成溫度傳感器等測(cè)溫元件來檢測(cè)溫度。熱電偶和熱敏電阻的測(cè)量精度都比擬高，而且測(cè)量的范圍也比擬寬，但是它容易受到測(cè)量場(chǎng)所以及環(huán)境的限制，高溫或長(zhǎng)期使用時(shí)由于環(huán)境的影響會(huì)使其性能下降，給實(shí)際應(yīng)用帶來了很大的不便。而集成溫度傳感器，如DS18B20，具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便、價(jià)格比擬低，并且具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。但是調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，每個(gè)DS18B20芯片都有特定的ROM值，多個(gè)DS18B20之間通訊，讀取溫度時(shí)容易混亂。故放棄此芯片。3.2濕度數(shù)據(jù)的采集與處理濕度是表示空氣干濕程度的物理量。單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量，稱作空氣的絕對(duì)濕度。相對(duì)濕度就是1m3空氣中實(shí)際所含水蒸汽的質(zhì)量和同溫度下飽和狀態(tài)時(shí)所含水蒸汽的質(zhì)量百分比。通常，我們所說的濕度大小，都是指相對(duì)濕度大小。隨著濕度的變化,溫室大棚內(nèi)的空氣會(huì)由于吸收過多的水分而變得潮濕，也會(huì)因原有水分被蒸發(fā)而變得枯燥。溫室內(nèi)濕度的變化,由室內(nèi)的水分平衡決定。溫室內(nèi)水分的變化與室內(nèi)作物栽培床的蒸散率、土壤蒸發(fā)率、噴淋系統(tǒng)的蒸發(fā)速率、水蒸汽的凝結(jié)率、水蒸汽的滲漏率和通風(fēng)換氣影響水蒸汽的變化率有關(guān)。3.2.1濕度傳感器的選用常用的濕度傳感器主要有HS1101濕敏電容元件類濕度傳感器和DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。HS1101的特點(diǎn)：不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，側(cè)面接觸封裝，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路。相對(duì)濕度在0%^-100%RH范圍內(nèi).電容量由162pF變到200pF，其誤差不大于士2%RH;響應(yīng)時(shí)間小于5s;溫度系數(shù)為0.04PF/'C?？梢娋仁禽^高的。但是由于此元件需要焊接外圍電路，焊接完畢后調(diào)試時(shí)一直出現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲，有誤差，漂移厲害等問題。而DHT11既可以同時(shí)檢測(cè)出溫度和濕度，又具有簡(jiǎn)單易用、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此決定換用DHT11。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗、相對(duì)濕度和溫度測(cè)量、數(shù)字輸出、卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、無需額外部件、超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離、超低能耗特點(diǎn)使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最正確選擇。3.2.2溫濕度測(cè)量電路及其工作原理DHT11數(shù)字溫濕度傳感器內(nèi)置一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，響應(yīng)快，性能穩(wěn)定。DHT11的通訊采用串行接口。DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)局部和整數(shù)局部，具體格式在下面說明，當(dāng)前小數(shù)局部用于以后擴(kuò)展，現(xiàn)讀出為零。DHT11測(cè)量電路如圖3-1所示。圖3-1DHT11測(cè)量電路DHT11操作流程為：一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取局部數(shù)據(jù)。從模式下，DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)，DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集。采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式?？偩€空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束。DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào)。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待20-40us后，讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào)，主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。圖3-2(a)DHT11高電平通訊過程圖3-2(b)DHT11低電平通訊過程總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，那么DHT11沒有響應(yīng)，請(qǐng)檢查線路是否連接正常。當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。3.3鍵盤和顯示電路設(shè)計(jì)3.3.1鍵盤電路設(shè)計(jì)根據(jù)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)特點(diǎn)及要求，共設(shè)置了4個(gè)按鍵，按鍵接口電路采用查詢方式的獨(dú)立按鍵，下文詳細(xì)介紹各按鍵所對(duì)應(yīng)的功能。長(zhǎng)按S1鍵進(jìn)入溫度報(bào)警設(shè)置界面，可設(shè)置是否允許過溫報(bào)警及設(shè)置每一點(diǎn)的高溫報(bào)警溫度。按鍵2S是增加按鍵，正常狀態(tài)下按該按鍵，顯示的數(shù)值為溫度控制設(shè)定值。每按一次該鍵，設(shè)定值的末尾位就會(huì)加一。連續(xù)按住3秒以上，設(shè)定值會(huì)迅速增加。S3是減少按鍵，每按一次該鍵，設(shè)定值的末尾位就會(huì)自動(dòng)減去1。連續(xù)按住3秒以上，設(shè)定值會(huì)迅速減少。按鍵4是功能切換鍵，先設(shè)置最高溫度和濕度，然后按下按鍵4，切換到設(shè)置最低溫濕度，設(shè)置完成后，按按鍵4，完成所有設(shè)置，返回讀取溫濕度值頁面。鍵盤實(shí)質(zhì)上是一種按鍵開關(guān)的集合，它是利用觸點(diǎn)的閉合或斷開來實(shí)現(xiàn)其功能的。當(dāng)某按鍵按下時(shí)，其輸出電平并非立刻降為零，而是有一個(gè)抖動(dòng)過程。當(dāng)按鍵松開時(shí)，在這段過程中信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，抖動(dòng)的時(shí)間視鍵盤的機(jī)械特性和操作者不同而不同，一般為5~10ms，而CPU的操作很快，因此這種抖動(dòng)就容易對(duì)按鍵的識(shí)別產(chǎn)生影響，為了防止因按鍵抖動(dòng)而導(dǎo)致系統(tǒng)的誤操作，需要采取某種手段實(shí)現(xiàn)鍵盤的“去抖動(dòng)”功能。去抖動(dòng)的方法有多種，如采用軟件延時(shí)查詢的方法或采用硬件處理的方法，本文選用軟件延時(shí)的方法去除按鍵抖動(dòng)。按鍵電路如圖3-3所示。圖3-3按鍵電路3.3.2顯示電路設(shè)計(jì)顯示器是最常用的輸出設(shè)備。顯示器件使用最多的是發(fā)光二極管顯示器(LED)和液晶顯示器(LCD)。因?yàn)樗鼈兌季哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電少、價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于智能儀表場(chǎng)合，尤其是單片機(jī)系統(tǒng)中大量應(yīng)用。LCD以其功耗低、視覺范圍廣等特點(diǎn)也被廣泛應(yīng)用。顯示電路的設(shè)計(jì)是不可缺少的。對(duì)于溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，顯示電路的設(shè)計(jì)也是不可缺少的。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，不僅要顯示測(cè)量的溫濕度值，而且還有不同的溫濕度報(bào)警參數(shù)，故而顯示器的設(shè)計(jì)是十分必要的?？紤]到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(工作溫濕度、顯示行列數(shù)、光線等)，設(shè)計(jì)中選用的是12864顯示屏。該顯示器的大屏幕顯示具有顯示清晰、視覺范圍廣、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示模塊提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8位串行及并行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。和LED顯示器一樣，LCD也有字符型和點(diǎn)陣型兩種。字符和數(shù)字的簡(jiǎn)單顯示，不能滿足漢字和圖形曲線現(xiàn)實(shí)的要求；點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種曲線、圖像及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下的滾動(dòng)、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛。本設(shè)計(jì)中的顯示器設(shè)計(jì)采用的是點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。12864液晶屏是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不管其硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。12864液晶屏的接口電路如圖3-4所示：圖3-412864液晶屏顯示電路LCD12864共20個(gè)引腳，其中引腳NC應(yīng)懸空。由于模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可以將引腳RST懸空，引腳DB0-DB7為三態(tài)數(shù)據(jù)線，可用于寫入并讀取數(shù)據(jù)。LCD12864引腳說明如表3-5所示。表3-5LCD12864引腳說明序號(hào)引腳名稱方向功能說明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端3V0-LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào)5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘7DB0H/L數(shù)據(jù)08DB1H/L數(shù)據(jù)19DB2H/L數(shù)據(jù)210DB3H/L數(shù)據(jù)311DB4H/L數(shù)據(jù)412DB5H/L數(shù)據(jù)513DB6H/L數(shù)據(jù)614DB7H/L數(shù)據(jù)715PSBH/L并/串行接口選擇：H-并行；L-串行16NC空腳17/RSTH/L復(fù)位低電平有效18NC空腳19LED_A-背光源正極(LED+5V)20LED_K-背光源負(fù)極(LED-OV)3.4報(bào)警電路假設(shè)溫濕度、二氧化碳濃度三個(gè)變量中有一個(gè)參數(shù)超標(biāo)時(shí)，那么啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，然后單片機(jī)控制紅色LED發(fā)光二極管在指定的區(qū)域附近閃爍，同時(shí)單片機(jī)通過控制固態(tài)繼電器來翻開相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工作人員也可以根據(jù)此情況來查看相應(yīng)的區(qū)域或者采取相應(yīng)的措施。蜂鳴器報(bào)警電路及LED發(fā)光二極管報(bào)警電路如圖3-6所示。(a)蜂鳴器報(bào)警電路(b)發(fā)光二極管報(bào)警電路圖3-6聲光報(bào)警電路LED是近似于恒壓的元件，導(dǎo)電時(shí)的正向壓降一般為1.6v或2.4v左右，反向擊穿電壓一般大于等于5V，工作電流通常在10~20mA左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛０l(fā)光強(qiáng)度根本上與正向電流成正比。發(fā)光效率和顏色取決與制造的材料，這里如果正常工作時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)綠色的LED二極管發(fā)光，如果超過指定的上限值或者低于指定的下限值，那么驅(qū)動(dòng)紅色LED二極管發(fā)光，同時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。蜂鳴器的工作電流一般為30mA，所以也需要加上限流電阻。本文采用的是帶報(bào)警記憶功能的報(bào)警設(shè)計(jì)，帶報(bào)警記憶功能指的是巡測(cè)至當(dāng)前通道時(shí)有報(bào)警那么輸出報(bào)普，巡測(cè)至下通道如無報(bào)警但報(bào)警輸出繼續(xù)，直至所有通道均無報(bào)警方停止輸出報(bào)警。3.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路當(dāng)溫度濕、度參數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)，單片機(jī)控制固態(tài)繼電器來翻開相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，補(bǔ)償相應(yīng)的參數(shù)，直到該參數(shù)恢復(fù)到規(guī)定的范圍內(nèi)，那么停止該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，圖3-7所示為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電路圖。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)際控制農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度的具體措施。本文通過單片機(jī)控制固態(tài)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)、噴淋開關(guān)等的控制。綜合比擬了一下交流繼電器和直流繼電器，本文選用的是西德公司生產(chǎn)的交流固執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)際控制農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度的具體措施。本文通過單片機(jī)控制固態(tài)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)、噴淋開關(guān)等的控制。綜合比擬了一下交流繼電器和直流繼電器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)際控制農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度的具體措施。本文通過單片機(jī)控制固態(tài)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)、噴淋開關(guān)等的控制。圖3-7執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路綜合比擬了一下交流繼電器和直流繼電器，本文選用的是西德公司生產(chǎn)的交流固態(tài)繼電器。它的輸入為3~32VDC，輸出為220V~480VAC。具體工作流程如下，單片機(jī)在相應(yīng)引腳輸出低電平信號(hào)，再經(jīng)三極管放大后控制繼電器翻開執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如加熱器開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)、噴淋開關(guān)等，然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始工作，在電路中接入接觸器的主要目的是保護(hù)用電器。選用的時(shí)候可以選擇額定電流大的接觸器，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，也可以實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。由圖3-7可以看出，同相驅(qū)動(dòng)器的低電平使得LED二極管兩端產(chǎn)生電壓差，能夠點(diǎn)亮相應(yīng)的LED，說明該執(zhí)行機(jī)構(gòu)正在工作，補(bǔ)償相應(yīng)的參數(shù)，直到單片機(jī)檢測(cè)到該信己經(jīng)在期望的范圍時(shí)，單片機(jī)發(fā)出高電平信號(hào)，停止執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。3.6本章小結(jié)本章較為詳細(xì)地介紹了溫度、濕度檢測(cè)所選用的傳感器，以及給出了各個(gè)不同傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，為課題的可靠性提供依據(jù)。同時(shí)研究了溫濕度、二氧化碳濃度測(cè)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要從各個(gè)不同的模塊入手，詳細(xì)的介紹了各個(gè)不同模塊的工作原理并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路。4控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和程序框圖匯編語言是一種用文字助記符來表示機(jī)器指令的符號(hào)語言，是最接近機(jī)器碼的一種語言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由上向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，C語言程序具有完善的模塊即序結(jié)構(gòu)，從而為軟件萬發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改良和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。綜上所述，用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。為便于連接和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，將特定功能編成子程序，以調(diào)用子程序方式組成程序流。既能做到修改和調(diào)試程序方便，又能實(shí)現(xiàn)軟件自診斷，提高了軟件的易理解性和易維護(hù)性，并為程序的通用性、功能擴(kuò)展的可行性、以及開發(fā)系列產(chǎn)品共享軟件資源提供了條件。本文的整個(gè)程序主要由主程序和假設(shè)干子程序組成。子程序主要有鍵盤處理模塊、顯示模塊、串行通訊模塊等組成。4.1主程序模塊主程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，它負(fù)責(zé)組織調(diào)用各子程序模塊，完成系統(tǒng)初始化、顯示數(shù)據(jù)和處理按鍵等功能。溫度、濕度智能化的核心是單片機(jī)，其監(jiān)控程序和應(yīng)用軟件全部固化在EPROM中。它的工作過程是：系統(tǒng)上電后，單片機(jī)AT89S52進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)完成對(duì)各個(gè)端口的初始化工作。當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷申請(qǐng)，并進(jìn)入相應(yīng)的中斷程序，完成按鍵處理功能：在沒有外部控制信息輸入的情況下，系統(tǒng)通過模擬開關(guān)分時(shí)、自動(dòng)采集濕度、溫度傳感器的電壓值，并通過A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，最后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過LED數(shù)碼管顯示。首先，顯示第一個(gè)區(qū)域的溫濕度，如果越限，那么啟動(dòng)聲光報(bào)警，同時(shí)，顯示下一個(gè)區(qū)域的溫濕度，并檢查是否越限，依此類推，直到檢查完所有的區(qū)域。主程序流程圖如圖4-1所示。4.2系統(tǒng)各子程序模塊C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)提供了有力的保障。本系統(tǒng)的子程序模塊主要有：數(shù)據(jù)采集子程序、鍵盤子程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)處理子程序等模塊。圖4-1主程序流圖4.2.1數(shù)據(jù)采集子程序模塊對(duì)所有數(shù)據(jù)都采用了先集中采集后分別處理的方法來完成。數(shù)據(jù)采集子程序的功能是把各個(gè)參數(shù)變送器輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。首先，系統(tǒng)通過模擬開關(guān)分時(shí)、自動(dòng)采集溫度，濕度輸出的電壓值，并通過ICL7135，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后，存儲(chǔ)在實(shí)測(cè)值存儲(chǔ)單元中。DHT11與單片機(jī)連接電路的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程圖如4-2所示。圖4-2DHT11軟件設(shè)計(jì)程序流程圖該軟件流程圖主要由三局部組成。其中轉(zhuǎn)換子程序是在主程序中調(diào)用的，目的是為了不占用很長(zhǎng)的中斷時(shí)間。T0計(jì)數(shù)器設(shè)定為方式1、定時(shí)狀態(tài)、選通控制設(shè)為“1”。因此，TMOD控制字設(shè)置為“05H”。由于T0計(jì)數(shù)器用的是系統(tǒng)的晶振頻率，因此與設(shè)定為計(jì)數(shù)狀態(tài)效果一樣?？傊?，ICL7135的串行方式在實(shí)踐中的應(yīng)用效果很好。與并行方式相比。其突出的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、程序簡(jiǎn)潔、占用單片機(jī)的資源少、可提高抗干擾能力，同時(shí)可提高儀器的檢測(cè)可靠性，并且可在不添加任何擴(kuò)展口線器件的情況下使系統(tǒng)的本錢得到降低。4.2.2鍵盤子程序模塊本系統(tǒng)中設(shè)立了4個(gè)按鍵，分別是參數(shù)控制鍵、加-鍵、減-鍵以及復(fù)位鍵。參數(shù)控制鍵，用戶可以根據(jù)自己的需要用來設(shè)定適合的溫度、濕度。設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)后，再按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)顯示狀態(tài)。在掃描鍵盤的過程中，當(dāng)操作者按下或松開按鍵時(shí)，按鍵會(huì)產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)。這種抖動(dòng)經(jīng)常發(fā)生在按下或松開的瞬間，一般持續(xù)幾到十幾微秒，在掃描鍵盤過程中，必須要消除按鍵抖動(dòng)，本文采用軟件延時(shí)的方法來消除按鍵的抖動(dòng)。一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，就延時(shí)20ms以后再測(cè)按鍵的狀態(tài)。這樣就避開了按鍵發(fā)生抖動(dòng)的那一段時(shí)間，使CPU能可靠地讀取按鍵狀態(tài)。另一方面，在鍵盤掃描中，應(yīng)防止按一次鍵而有多個(gè)對(duì)應(yīng)鍵值輸入的情況，即當(dāng)某一個(gè)按下的鍵還未松開時(shí)，鍵盤掃描程序和鍵處理程序己經(jīng)執(zhí)行了多遍。因此，在鍵掃描程序中不僅要檢測(cè)是否有鍵按下，在有鍵按下的情況，還應(yīng)檢測(cè)按下的鍵是否松開，只有當(dāng)按下的鍵松開以后，程序才能做一次鍵處理。4.2.3顯示子程序模塊用12864顯示模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：欲在某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí)，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼；顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時(shí)，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對(duì)地址加1指向下一個(gè)字符位置，否那么，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空ASCII字符位置；當(dāng)字符編碼為2字節(jié)時(shí)，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)；模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為“0”，方可接受新的指令。如果在送出一個(gè)指令前不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(zhǎng)的時(shí)間，即等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成。LCD12864顯示流程圖如圖4-3所示。寫數(shù)據(jù)到模塊。單片機(jī)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)或指令要通過控制LCD上RS、RW、E三個(gè)引腳的上下電平來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)特別注意的是：無論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)一定要先查忙(對(duì)左右半屏讀命令)，只有在BF=0時(shí)才能對(duì)LCD進(jìn)行操作?！癛E”為根本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位。當(dāng)變更“RE”后，以后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位，否那么使用相同指令集時(shí)，無需每次均重設(shè)“RE”位。從模塊讀出數(shù)據(jù)。根據(jù)LCD讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖可以從12864液晶模塊內(nèi)部RAM中讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，忙檢測(cè)函數(shù)也是根據(jù)這個(gè)時(shí)序圖寫出來的。從RAM讀數(shù)據(jù)，讀指令執(zhí)行后Y地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。從RAM讀數(shù)據(jù)前要先執(zhí)行“設(shè)置頁地址”及“設(shè)置列地址”命令。讀數(shù)據(jù)時(shí)也一定要先查忙，只有在BF=0時(shí)才能對(duì)LCD進(jìn)行操作。4.3本章小結(jié)本章主要介紹了溫度、濕度測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要從各個(gè)不同的模塊入手，詳細(xì)的介紹了各個(gè)不同模塊的流程圖。為了提高系統(tǒng)的精度，詳細(xì)的介紹了用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。圖4-3顯示子程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過程主要分為以下幾個(gè)步驟：第一步：建立源程序。通過計(jì)算機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件，按照所要求的格式、語法規(guī)定、源程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤上。第二步：在計(jì)算機(jī)上，利用KILE軟件對(duì)第一步輸入的源程序進(jìn)行編譯，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼。如果源程序有語法錯(cuò)誤，那么其錯(cuò)誤將顯示出來，然后返回到第一步進(jìn)行修改，再進(jìn)行編譯，直到語法錯(cuò)誤全部糾正為止。第三步：在線調(diào)試。對(duì)于與系統(tǒng)、硬件無聯(lián)系的程序，可以借助在線調(diào)試手段，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后，返回到第一步修改，直到邏輯錯(cuò)誤糾正為止。對(duì)于與系統(tǒng)硬件緊密相關(guān)的程序，那么需對(duì)軟件和硬件同時(shí)進(jìn)行調(diào)試，將程序燒入CPU，然后將CPU插入系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)硬件故障后應(yīng)排除故障，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后應(yīng)修改程序，消除邏輯錯(cuò)誤。5.2硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要包括兩步：第一步：系統(tǒng)上電之前，先仔細(xì)檢查線路是否連接正確，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線的短路。下載完程序，翻開電源開關(guān)，系統(tǒng)開機(jī)頁面如圖5-1所示。第二步：第一步的調(diào)試，只是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)試，可以排除一些明顯的故障，而硬件故障(如各個(gè)部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯(cuò)誤)主要是靠軟件和硬件聯(lián)調(diào)來排除，可見硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能完全分開的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和被糾正的。系統(tǒng)進(jìn)入開機(jī)歡送頁面之后，按下功能鍵S4，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入溫濕度實(shí)時(shí)顯示頁面，如圖5-2所示。進(jìn)入顯示頁面之后，長(zhǎng)按S1鍵，系統(tǒng)能夠進(jìn)入溫濕度報(bào)警值設(shè)置頁面。溫濕度報(bào)警值設(shè)置頁面中，默認(rèn)首先設(shè)置的是溫度報(bào)警上限值，此時(shí)光標(biāo)閃爍，分別按S2、S3鍵對(duì)報(bào)警值加一、減一，設(shè)置完成后按S4鍵，將光標(biāo)移動(dòng)到下一個(gè)報(bào)警值設(shè)置。如圖5-3所示。四個(gè)報(bào)警值設(shè)置完畢，短按S4，系統(tǒng)又返回溫濕度實(shí)時(shí)顯示頁面。如圖5-4所示。圖5-1系統(tǒng)開機(jī)頁面圖5-2溫濕度實(shí)時(shí)顯示頁面圖5-3溫濕度報(bào)警值設(shè)置頁面圖5-4溫濕度實(shí)時(shí)顯示頁面5.3液晶模塊調(diào)試液晶顯示器是人機(jī)界面最關(guān)鍵的局部，能夠使我們更加清楚的讀取數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)由于顯示內(nèi)容較多，并且要有頁面操作，因此選擇較大的12864液晶顯示屏作為顯示口。在對(duì)顯示模塊進(jìn)行調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)顯示不正常，漢字顯示與字符顯示不同，LCD-12864每行可以顯示16個(gè)字符，8個(gè)漢字，漢字不能分半顯示，由于軟件編程時(shí)，地址分配有誤，使得漢字局部無法顯示。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)問題后，將地址重新分配，顯示局部正確。5.4報(bào)警電路調(diào)試本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是聲光報(bào)警電路。當(dāng)溫度和濕度其中任何值一個(gè)過限后，蜂鳴器都會(huì)發(fā)出聲音。這是寫在軟件程序里的。但是在加上控制信號(hào)，溫濕度過限后，蜂鳴器不報(bào)警。蜂鳴器的控制端口無控制信號(hào)輸出。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)程序里面蜂鳴器的控制端口電平設(shè)置有誤，修改后，蜂鳴器工作正常。5.5本章小結(jié)調(diào)試工作是畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一步，也是十分重要的一步，能檢驗(yàn)系統(tǒng)的好壞，能不能到達(dá)預(yù)期目標(biāo)。通過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)許多問題。本系統(tǒng)在調(diào)試過程中每個(gè)模塊單獨(dú)調(diào)試時(shí)正常，但是把各個(gè)模塊都連在一起組成一個(gè)系統(tǒng)去調(diào)試時(shí)，并沒有那么簡(jiǎn)單，會(huì)出現(xiàn)各種兼容、匹配、沖突等問題。在老師與同學(xué)的幫助指導(dǎo)下，各種問題才得以逐一解決。6總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于AT89S52單片機(jī)的溫室溫度濕度控制系統(tǒng)，綜合利用單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和LCD顯示等科學(xué)知識(shí)，完成了基于單片機(jī)控制的溫濕度測(cè)量和顯示報(bào)警等的設(shè)計(jì)。比擬系統(tǒng)地介紹了硬件的組成及設(shè)計(jì)方法。利用單片機(jī)C語言完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：1.把傳感器技術(shù)應(yīng)用到單片機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫濕度的數(shù)據(jù)采集、讀取等。2.利用LCD液晶的顯示技術(shù)完成了環(huán)境溫度、濕度及顯示電路的設(shè)計(jì)。3.外接了蜂鳴器報(bào)警模塊，在超過設(shè)定溫濕度上下限時(shí)自動(dòng)報(bào)警。4.整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，性價(jià)比高。由于單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開發(fā)簡(jiǎn)便，因而在工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、家電智能化等領(lǐng)域也占據(jù)了廣泛的市場(chǎng)。本設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用性，但該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中仍有很多漏洞。還需要在智能化方面加以改良。特別是在節(jié)省功耗，提高穩(wěn)定度等方面。不過，該產(chǎn)品有很好的可擴(kuò)展性能，比方，該設(shè)備的測(cè)量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)的串行口和RS-232總線通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機(jī)，以進(jìn)行進(jìn)一步的存檔、處理。主控機(jī)負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，以控制各個(gè)從機(jī)的溫濕度采集，收集測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果(包括歷史數(shù)據(jù))進(jìn)行整理、顯示和存儲(chǔ)。主控機(jī)與從機(jī)之間也能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，從而到達(dá)系統(tǒng)整體統(tǒng)一、和諧的效果。本系統(tǒng)存在的缺乏與拓展：1.設(shè)計(jì)缺乏：系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，未能顯示實(shí)時(shí)信息。在一些比擬特殊的場(chǎng)合，有時(shí)候需要系統(tǒng)顯示出各個(gè)時(shí)間段，比方，早、中、晚的實(shí)時(shí)信息。而這個(gè)系統(tǒng)沒有此項(xiàng)功能。2.系統(tǒng)拓展：(1)本系統(tǒng)可以添加無線模塊?？梢蕴砑又?、短程無線通信模塊，使得系統(tǒng)能夠在比擬惡劣、危險(xiǎn)等不適合人到達(dá)的地方進(jìn)行工作，這樣就提高了系統(tǒng)的實(shí)用性；(2)本系統(tǒng)可以利用串口與PC機(jī)相連接，然后將采集的信息在PC機(jī)上進(jìn)行處理，比方可以繪制時(shí)間—溫濕度曲線，也可將信息發(fā)布到WEB上，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。由于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)方面的缺乏，本設(shè)計(jì)還存在缺乏的地方，本人還要不斷學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和查閱資料，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能上不斷完善。參考文獻(xiàn)[1]郭清華．蔬菜大棚智能溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008．[2]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2009[3]李聽，曲夢(mèng)可，榮譽(yù)．基于MSP430單片機(jī)的模糊溫濕度控制器的設(shè)計(jì)[J]．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)．2007．20(4)．[4]周潤(rùn)景,張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006[5].郭清華蔬菜大棚智能溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用研究[期刊論文]-安徽農(nóng)業(yè)科學(xu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for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}/******************向LCD12864寫入命令*******************/voidwrite_com(ucharcom){ rs=0; rw=0;P0=com;delay(5); lcd=1; delay(5);lcd=0;}/********************寫顯示數(shù)據(jù)到LCD*********************/voidwrite_date(uchardate) { rs=1; rw=0; P0=date; delay(5); lcd=1; delay(5); lcd=0; } /********************************寫字符串******************/voidLCD_WriteString(uchar*str){ while(*str!='\0') { write_date(*str++); } *str=0;}/*********************12864初始化***********************/voidinit(){ rd=1;//并行 PSB接高電平 write_com(0x03);write_com(0x0c); write_com(0x01);//清屏}/*******************在固定位置寫數(shù)字***********************/voidwrited(ucharadd,uchardate){ ucharshi,ge; shi=date/10; ge=date%10;write_com(add); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge);}/**********************顯示頁面****************************/voiddisplay() { uchari; write_com(0x81);//第1行溫度 for(i=0;i<8;i++) { write_date(table[i]); delay(4); } write_com(0x85);//第二行濕度 for(i=0;i<8;i++) { write_date(table1[i]); delay(4); 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num=0;for(i=0;i<8;i++) { flag1=2; while((!DHT1)&&flag1++);//等待50毫秒低電平 delay_10us();//延時(shí)判斷0還是1 delay_10us(); delay_10us(); delay_10us(); if(DHT1==1) { temp=1; flag1=2; while(DHT1&&flag1++); } else temp=0; num<<=1; num|=temp; } return(num);}voidxianshi(){uchartemp1;while(1) { display(); read_init1(); temp1=tr_shiZ1+tr_shiX1+tr_wenZ1+tr_wenX1; if(check1==temp1) { shiZ1=tr_shiZ1; shiX1=tr_shiX1; wenZ1=tr_wenZ1; wenX1=tr_wenX1; write_com(0x90);//第二行 LCD_WriteString("①"); writed(0x91,wenZ1); LCD_WriteString(".0"); LCD_WriteString("℃"); writed(0x95,shiZ1); LCD_WriteString("%R"); LCD_WriteString("H"); delay(200); write_com(0x88);//第三行 LCD_WriteString("②"); writed(0x89,0); LCD_WriteString(".0"); LCD_WriteString("℃"); writed(0x8D,0); LCD_WriteString("%R"); LCD_WriteString("H"); write_com(0x98); //第四行 LCD_WriteString("③"); writed(0x99,0); LCD_WriteString(".0"); LCD_WriteString("℃"); writed(0x9D,0); LCD_WriteString("%R"); LCD_WriteString("H"); }}}/*******************開機(jī)后顯示歡送界面，按下S4翻頁，顯示當(dāng)前溫濕度。然后長(zhǎng)按S1鍵進(jìn)入溫濕度報(bào)警設(shè)置界面，設(shè)置溫濕度報(bào)警上下限。S2加1鍵，S3減1鍵。設(shè)置完成按S4確定。******************/bitchang=0;//s1長(zhǎng)按標(biāo)志位 bits4chang=0;//s4短按標(biāo)志位 uintpress_num=0;//記錄按鍵S1按下的時(shí)間uints1num=0; //記錄按鍵S1長(zhǎng)按之后再次按下的次數(shù)ucharbjw1=40,bjw2=25,bjs1=50,bjs2=20;//溫度濕度報(bào)警初始值，1是上限2是下限 voidKeyScan(){ if(S1) { delay(20); //延時(shí)消抖 if(S1) { while(S1)//s1按下之后，檢測(cè)按下時(shí)間，判斷是短按還是長(zhǎng)按 { press_num++; delay(20);//20ms延時(shí) if(press_num==100) break; } if(press_num>90)//如果按下時(shí)間大于3秒那么為長(zhǎng)按 { press_num=0; //按下的時(shí)間清零 chang=1; //標(biāo)志位，表示現(xiàn)在是長(zhǎng)按 write_com(0x01);//然后清屏 write_com(0x80); LCD_WriteString("報(bào)警值設(shè)置中"); write_com(0x92);//第二行 LCD_WriteString("上限"); write_com(0x95); LCD_WriteString("下限"); write_com(0x88); LCD_WriteString("溫度"); writed(0x8A,bjw1); LCD_WriteString("℃"); writed(0x8d,bjw2); LCD_WriteString("℃"); write_com(0x98); LCD_WriteString("濕度"); writed(0x9A,bjs1);