【基于單片機(jī)的溫室大棚溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)14000字（論文）】

目錄第1章緒論1.1選題的背景和意義隨著時(shí)代的發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新，對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求也越來(lái)越高，比如農(nóng)業(yè)大棚，若能精確地調(diào)控大棚內(nèi)的溫濕度，進(jìn)而增加溫室的使用率，對(duì)于農(nóng)業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)也是有著極大的幫助。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，因此必須要不斷地研究出適合不同地區(qū)的新型栽培技術(shù)。其中最為重要的一個(gè)方面便是加強(qiáng)對(duì)農(nóng)作物的管理?，F(xiàn)階段我國(guó)溫室種植技術(shù)被廣泛應(yīng)用，有關(guān)數(shù)據(jù)表明溫室種植面積仍在不斷擴(kuò)大，溫室種植技術(shù)最重要功能是使各類(lèi)作物生長(zhǎng)更健康，因此對(duì)溫度與濕度進(jìn)行調(diào)控尤為關(guān)鍵。傳統(tǒng)的溫度和濕度控制工作，都是在溫室里面進(jìn)行的。通過(guò)懸掛溫度表和濕度儀來(lái)檢測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度，如果溫度過(guò)高，就要進(jìn)行噴灑降溫，如果濕度過(guò)高，則要進(jìn)行通風(fēng)降低濕度。這些過(guò)程基本全靠人工操作，耗費(fèi)了很多的時(shí)間和精力以及大人力、物力等。傳統(tǒng)溫度測(cè)量計(jì)如下圖所示：圖1-1傳統(tǒng)溫度測(cè)量計(jì)為了解決這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)合理高性能的控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。首先我們采用最為先進(jìn)的科學(xué)智能的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)室內(nèi)的環(huán)境做進(jìn)一步的檢測(cè)，通過(guò)這樣的方式我們可實(shí)時(shí)了解溫濕度值及更好的分析數(shù)值變化。其次可以采用更智能科學(xué)的方式對(duì)室內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前，科學(xué)發(fā)展日新月異，其中農(nóng)業(yè)科技更是進(jìn)步巨大，溫室已然變成現(xiàn)代高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)的重中之重。在未來(lái)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)必然是專(zhuān)業(yè)化與自動(dòng)化?，F(xiàn)代智能跟蹤控制系統(tǒng)作為一款室內(nèi)環(huán)境管理科學(xué)系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于智能化。該系統(tǒng)擁有高端的傳感儀器，從而保證控制操作的準(zhǔn)確度。關(guān)于科學(xué)信息技術(shù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，最大的體現(xiàn)便是智能檢測(cè)控制體系的使用。該體系借由軟硬件共同編制了相應(yīng)的指令來(lái)進(jìn)行管理，從而減少了大量的人為操作，這種自動(dòng)化的管理模式逐漸在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主流地位。這種自動(dòng)化的生產(chǎn)管理模式，表明了農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化發(fā)展，而想要推進(jìn)現(xiàn)代化進(jìn)程，則不可避免的要使用電子計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制技術(shù)。隨著近些年電子信息技術(shù)水平的提升，溫室大棚的管理模式將會(huì)發(fā)生巨變，這對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的變革同樣意義非凡。目前，基本上只有像美國(guó)這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家才推廣應(yīng)用了現(xiàn)代智能檢測(cè)系統(tǒng)，在中國(guó)鮮有使用，中國(guó)在這方面顯然處于落后的地位。雖然該系統(tǒng)有在我國(guó)局部地區(qū)有所使用，但是管理經(jīng)驗(yàn)少、技術(shù)水平低限制了經(jīng)濟(jì)收益，還有高額的成本，這些因素都阻礙了其在我國(guó)的推廣。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段的實(shí)際情況，想要使智能溫室控制系統(tǒng)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍推廣，則必須對(duì)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，包括加強(qiáng)智能化程度、簡(jiǎn)化操作方式、降低成本，這樣才能適應(yīng)我國(guó)農(nóng)民的實(shí)際需求?，F(xiàn)在，我國(guó)對(duì)于溫室測(cè)控系統(tǒng)的研發(fā)尚處于起步階段。同時(shí)，該系統(tǒng)的質(zhì)量保證不僅取決于技術(shù)水平，還依賴(lài)于政府的監(jiān)管水平，這些都與發(fā)達(dá)國(guó)家相差甚遠(yuǎn)。實(shí)際上，作物的生長(zhǎng)是由多種環(huán)境因素所共同影響和制約，這些因素包括溫濕度與CO2濃度等。上述情況也是迫切需要研發(fā)出一款性?xún)r(jià)比高、適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原因。圍繞“溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”該課題，本文查閱了眾多文獻(xiàn)和有關(guān)資料，分析了當(dāng)前主要推廣的溫室環(huán)境參數(shù)檢測(cè)的手段與儀器，然后指出其存在的嚴(yán)重不足之處：（1）許多設(shè)備功能不完善而且價(jià)格貴。這些設(shè)備只能在一個(gè)時(shí)刻檢測(cè)一個(gè)參數(shù)，所以如果要檢測(cè)多組參數(shù)時(shí)，只能通過(guò)增加儀器數(shù)量來(lái)解決，這無(wú)疑加大了操作難度。不具備多站點(diǎn)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)操作，必然導(dǎo)致效率低效、人力物力與時(shí)間的浪費(fèi)。（2）由于核心技術(shù)均掌握在國(guó)外手中，引進(jìn)需花費(fèi)高昂的專(zhuān)利費(fèi)用，這提高了生產(chǎn)成本，銷(xiāo)售價(jià)格也隨之上漲，這無(wú)疑阻礙了一般廠商和農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)的積極性。（3）國(guó)內(nèi)沒(méi)有制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這同樣阻礙了國(guó)內(nèi)該行業(yè)的進(jìn)步。1.3存在的問(wèn)題關(guān)于過(guò)去溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般都使用模擬技術(shù)。使用熱電阻、熱電偶等模擬部件制作傳感器。此外，該系統(tǒng)不得不添加補(bǔ)償電路，這導(dǎo)致安裝變得更加麻煩，同時(shí)也增加了成本，另一方面，微處理器的識(shí)別與處理還要先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其中便會(huì)產(chǎn)生誤差甚至是錯(cuò)誤，像信號(hào)調(diào)理電路或測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差等，最終導(dǎo)致該系統(tǒng)的測(cè)控穩(wěn)定性?？茖W(xué)技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)也受此影響，這類(lèi)測(cè)控系統(tǒng)同樣逐漸變得更加功能完善、性能優(yōu)越。其中，普及大棚的使用，便應(yīng)有相應(yīng)的先進(jìn)儀器來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)控棚內(nèi)溫濕度等情況，以達(dá)到自動(dòng)化管理的目標(biāo)。但是，該領(lǐng)域所使用的測(cè)控系統(tǒng)仍沒(méi)有脫離傳統(tǒng)，始終是模擬溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、多路模擬開(kāi)關(guān)和單片機(jī)。這類(lèi)系統(tǒng)若想將傳感器收集的數(shù)據(jù)傳輸至采集卡中，便不得不在棚內(nèi)布設(shè)許多測(cè)溫電纜，如此以來(lái)，不僅花費(fèi)高昂，而且由于模擬信號(hào)抗干擾能力差，所以在測(cè)量時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生大的誤差。1.4研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)根據(jù)聯(lián)系農(nóng)戶(hù)的需求及承受能力，設(shè)計(jì)一種滿(mǎn)足自動(dòng)化，便于操作的溫濕度控制系統(tǒng)。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)由加濕裝置，通風(fēng)裝置和溫度裝置組成。本發(fā)明利用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室大棚內(nèi)部各種環(huán)境要素進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制；同時(shí)根據(jù)傳感器反饋信號(hào)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變棚內(nèi)溫濕度條件。自主地對(duì)溫室大棚中各參數(shù)及其變化進(jìn)行調(diào)控，形成一個(gè)自動(dòng)控制體系。它們不僅成本低、可控性強(qiáng)、易于擴(kuò)展設(shè)計(jì)的特點(diǎn)并且普遍適用于農(nóng)業(yè)工業(yè)多方面發(fā)展中，有效推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展。第2章第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1實(shí)現(xiàn)的功能介紹（1）DHT11傳感器以數(shù)字信號(hào)對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)值和變化進(jìn)行采集和監(jiān)控，再以STM32單片機(jī)接收溫濕度數(shù)據(jù)。（2）采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到LCD1602型液晶顯示屏上。（3）電源模塊控制電壓，將有關(guān)溫度，濕度等數(shù)據(jù)在顯示區(qū)域進(jìn)行顯示。（4）按鍵設(shè)置溫濕度限定制，電路中接入蜂鳴器裝置，如果室內(nèi)的數(shù)值超出了預(yù)設(shè)值將會(huì)報(bào)警，直到數(shù)值調(diào)整為范圍內(nèi)的值時(shí)才會(huì)停止。2.2方案設(shè)計(jì)STM32單片機(jī)具有很強(qiáng)的性能，它采用最少系統(tǒng)為主要的控制線路，對(duì)DHT11的溫度和濕度進(jìn)行了實(shí)時(shí)的控制，1602液晶屏幕的顯示和報(bào)警器的警報(bào)。實(shí)現(xiàn)方式和功能內(nèi)容都是通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、軟件編程等方式顯示?？刂骑@示屏顯示數(shù)值，最后控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。DHT11為數(shù)字溫濕度傳感器，帶有可互換模塊。它采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，將溫度、濕度、氣壓三個(gè)參數(shù)集成到一個(gè)芯片中，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。接路為插針式1602液晶顯示器可直接連接單片機(jī)，從而無(wú)需人工焊接等煩瑣工序，顯著提高工作效率。其操作過(guò)程如下：在電路中接入DHT11傳感器讓其與數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模塊在和微處理器相連接，用DHT11溫濕度傳感器實(shí)現(xiàn)溫室大棚溫度和濕度的精確采集，STM32微控制器將傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和計(jì)算，完成此步驟后發(fā)送到LCD顯示屏上并將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在系統(tǒng)的屏幕上，完成溫濕度值的顯示。然后在設(shè)置手動(dòng)按鍵預(yù)設(shè)溫室內(nèi)溫濕度值的上下界限值，在把蜂鳴器接入電路，若所測(cè)值超出界限范圍，將發(fā)出聲音警報(bào)，調(diào)整為正常值時(shí)則停止報(bào)警。最后通過(guò)外圍設(shè)置對(duì)大棚溫濕度進(jìn)行控制，自給自足的進(jìn)行降溫、升溫、除濕、加濕。2.3元器件選用2.3.1傳感器選用該系統(tǒng)采用單一的總線數(shù)據(jù)傳送模式和溫濕度感應(yīng)技術(shù)，長(zhǎng)期穩(wěn)定高可靠性。與此同時(shí)該傳感器抗干擾，可廣泛應(yīng)用在高爐溫度測(cè)量、機(jī)房檢測(cè)、家庭溫度控制等領(lǐng)域，適用于許多小型場(chǎng)所，還有諸如數(shù)碼測(cè)溫等。與之相比，DS18B20與單片機(jī)之間的雙向通訊僅用一條總線就能完成，而且它的單路通訊模式非常獨(dú)特。三線并聯(lián)，可完成多路網(wǎng)絡(luò)溫度測(cè)量；但DHT11溫度傳感器轉(zhuǎn)換時(shí)間為75ns，它比DS18B20溫濕度傳感器速度快得多，通電之后可以測(cè)得它們的溫濕度數(shù)值。本文介紹了一種新型溫度傳感器-DHT11型濕度傳感器及其應(yīng)用電路，它是利用半導(dǎo)體制冷片將空氣中水分凝結(jié)成水滴而制成的。該傳感器具有體積小、成本低、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。DHT11傳感器采用了電阻式感濕元件,

NTC測(cè)溫元件兩種不同元器件，它們也可連接高性能8位單片機(jī)。由上述分析，DS18B2傳感器的使用雖然更準(zhǔn)確，但稍微復(fù)雜一些。因此選用DHT11傳感器便于操作且性?xún)r(jià)比高、接收信號(hào)快、不易被干擾等優(yōu)質(zhì)的特性。溫濕度傳感器模塊電路圖如圖所示：圖2-1溫濕度傳感器模塊電路圖2.3.2顯示器選用選用LCD1602型液晶顯示屏因其分辨率較高，功耗低。因此現(xiàn)在已在計(jì)算機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。觀察顯示屏可以清晰地看到顯示出來(lái)的各種數(shù)據(jù)，各種特殊符號(hào)，還包括各種字母。如果需要將這些信息通過(guò)軟件處理后再傳輸?shù)诫娔X上的話就必須用到液晶屏驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)進(jìn)行控制。以單片機(jī)系統(tǒng)為輸出器件時(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量好、數(shù)字式接口、尺寸輕、功耗小。另一個(gè)常見(jiàn)的就是12864型液晶顯示模塊，它是128×64點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可以實(shí)現(xiàn)漢字、圖像等多種信息的展示。從編程使用角度來(lái)看，二者難度及原理都差不多，無(wú)論是編寫(xiě)說(shuō)明、編寫(xiě)地址、編寫(xiě)數(shù)據(jù)等方面。但由于本課題設(shè)計(jì)的呈現(xiàn)方式不用追求多樣化，使用LCD1602液晶顯示屏也可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。LCD1602顯示屏更適用于大眾，性?xún)r(jià)比高，其價(jià)格和使用操作大眾都能承受，所以本設(shè)計(jì)優(yōu)選用LCD1602顯示屏。2.3.3微控制器選用單片機(jī)部分通常采用：AT89S51，STM32等單片機(jī)。其中AT89S51為8位微控制器具有功耗小、性能優(yōu)良等特點(diǎn)。但價(jià)格較高，不適合在家庭中使用；而STM32F103則具有體積小，成本低，功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于一般家用的小型計(jì)算機(jī)上。使用美國(guó)ATMEL公司Flash存儲(chǔ)單元。本單片機(jī)為一應(yīng)用CMOS技術(shù)及非揮發(fā)性存貯技術(shù)之微處理器，具有穩(wěn)定之特性，可滿(mǎn)足多數(shù)市場(chǎng)需求。而且設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)為微控制器，具有占地面積小、實(shí)物體積小，系統(tǒng)檢測(cè)的精確度高等特點(diǎn)。另外一種是STM32單片機(jī)，一種低成本、高性能、低功耗的嵌入式單片機(jī)開(kāi)發(fā)。屬于Cortex-M系列的Cortex-M3內(nèi)核，是一個(gè)基于MAR內(nèi)核的32位MCU，使用了主流的Cortex內(nèi)核具有極高的性能，處理數(shù)據(jù)范圍廣和處理速度極快，可以實(shí)現(xiàn)許多的功能，在很多方面有著無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。它在原有硬件基礎(chǔ)上加入了許多新功能，如中斷服務(wù)等，使其具有更高的性?xún)r(jià)比和更好的可靠性。本系統(tǒng)主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。STM32比普通的單片機(jī)更具優(yōu)勢(shì)，用STM32單片機(jī)可以控制USB轉(zhuǎn)接口，外圍設(shè)備的接口功能豐富且簡(jiǎn)單。與之相關(guān)的芯片型號(hào)種類(lèi)非常多，覆蓋面積廣泛，對(duì)時(shí)序模塊的要求也很高，比普通的單片機(jī)加長(zhǎng)了時(shí)序的延遲，并擁有合理的外設(shè)裝備、合理的功耗和價(jià)格。同時(shí)工作環(huán)境要求不高，甚至低于5V仍能正常運(yùn)行，這是一般單片機(jī)所不能實(shí)現(xiàn)的。本文所設(shè)計(jì)的基于STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)具有體積小、成本低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于工業(yè)控制領(lǐng)域中需要高精度測(cè)量及實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。通過(guò)對(duì)單片機(jī)各項(xiàng)性能進(jìn)行全面考量后，將設(shè)計(jì)要求與實(shí)際方便度進(jìn)行了比較，選擇了STM32系列芯片。2.4總體的設(shè)計(jì)框架該設(shè)計(jì)主要包括溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊，顯示屏數(shù)據(jù)模塊，微控制處理模塊，按鍵模塊，報(bào)警提示模塊4個(gè)模塊。把處理器和外圍模塊聯(lián)系起來(lái)，使設(shè)計(jì)更明確。當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)到室內(nèi)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，控制器就會(huì)通過(guò)GSM通信方式向用戶(hù)發(fā)送短信提醒。當(dāng)環(huán)境溫濕度值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，報(bào)警器自動(dòng)打開(kāi)并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)為主控模塊，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行分步設(shè)計(jì)和分析。設(shè)計(jì)框架如圖所示：圖2-2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架圖第3章第3章硬件設(shè)計(jì)3.1總體說(shuō)明本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件有四個(gè)部分：采集和控制處理、警報(bào)提醒和數(shù)據(jù)顯示。一方面，中央處理控制模塊是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要組成部分。它將中央處理機(jī)和外圍電路進(jìn)行了分離，并提供給用戶(hù)以一個(gè)接口，使之可以直接連接在總線上，從而為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備之間的信息交換奠定基礎(chǔ)。作為整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)鍵的微控制器，可以控制一個(gè)或者多個(gè)模塊。該設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89C51作為主控芯片，以DS18B20為溫度傳感器，LCD1602為顯示電路，并利用熱釋電紅外傳感器來(lái)探測(cè)環(huán)境中是否有人體存在。另一方面利用蜂鳴器來(lái)達(dá)到報(bào)警提示的目的，重點(diǎn)是實(shí)時(shí)檢測(cè)溫濕度并探測(cè)其變化值，在給定要求溫度范圍內(nèi)，超過(guò)預(yù)設(shè)界值則報(bào)警的作用。最后利用傳感器采集并顯示溫濕度數(shù)據(jù)并將其顯示到液晶顯示屏。圖3-1系統(tǒng)硬件原理圖3.2STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)STM32F103單片機(jī)具有體積小、功耗低、性能高的特點(diǎn)，在早年有STC公司制造，用于工業(yè)生產(chǎn)控制方面。單片機(jī)上有存儲(chǔ)器、IO端口和CPU，類(lèi)似于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，使用對(duì)應(yīng)的編譯器就可以創(chuàng)建出一個(gè)外圍控制設(shè)備。可以對(duì)所測(cè)數(shù)值進(jìn)行加工處理，分析后下達(dá)執(zhí)行命令。在日常生活中，單片機(jī)運(yùn)用廣泛，如生活智能家用電器上、計(jì)算機(jī)到高端復(fù)雜基本儀器、電子醫(yī)療設(shè)備等諸多方面。首先，它比51系列單片機(jī)執(zhí)行速度更快可以滿(mǎn)足不同設(shè)備和系統(tǒng)的需要。而且它還有兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換器，在外圍設(shè)計(jì)方面還可以省去許多麻煩的步驟。其次，STM32單片機(jī)的通訊功能和微控制器控制功能是51單片機(jī)無(wú)法比擬的。并且51單片機(jī)只有一個(gè)通訊接口，在工業(yè)及電子控制工業(yè)中廣泛應(yīng)用。在工業(yè)及電子控制工業(yè)中廣泛應(yīng)用。STM32特點(diǎn)：（1）采用了主流的Corte-x核心，采用ARM的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。（2）接口相對(duì)簡(jiǎn)單和較高的工作速率（工作頻率：70MHZ）（3）芯片品種繁多、涵蓋范圍廣泛、效能高、功率消耗小、使用方便。（4）48個(gè)腳，6個(gè)串口，4個(gè)定時(shí)器（由三個(gè)高級(jí)定時(shí)器組成）。（5）使用32位通道進(jìn)行模數(shù)的轉(zhuǎn)換。（6）具有很好的軟件支持，能夠進(jìn)行調(diào)試和下載。（7）調(diào)試模式：多達(dá)可提供112個(gè)的快速I(mǎi)/O端口、11個(gè)定時(shí)器、13個(gè)通信接口。圖3-2STM32最小系統(tǒng)對(duì)于STM32系列，在功能和運(yùn)行速度方面的首選是STM32F103單片機(jī)，在諸多領(lǐng)域有極大優(yōu)勢(shì)，尤其是在通信和處理控制方面。總體上數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)，具有低成本、低功耗、低耗能等特點(diǎn)。使用的時(shí)鐘頻率為72MHz。內(nèi)置閃存為32-128K，執(zhí)行命令會(huì)消耗36mA的功率，是同種類(lèi)型中耗能最低的產(chǎn)品了。如下圖為STM32內(nèi)核：圖3-3STM32內(nèi)核在溫室大棚的設(shè)計(jì)中我們通常選擇使用復(fù)位電路，其電路可以讓系統(tǒng)的狀態(tài)循環(huán)回到零狀態(tài)。復(fù)位電路的類(lèi)型很多，比如手動(dòng)按鈕復(fù)位，需要我們自己主動(dòng)地在復(fù)位的輸入端和電源的中間設(shè)置一個(gè)按鈕，間電源端和REST連接起來(lái)完成復(fù)位；其次為上電復(fù)位，顧名思義就是要將其電路通電，即在輸入端和電源正極之間加上一個(gè)電容，保持通電；再有就是系統(tǒng)復(fù)位，利用異步復(fù)位引腳的WWDG方式和低電平進(jìn)行后續(xù)轉(zhuǎn)換，形成復(fù)位信號(hào)。圖3-4復(fù)位電路STM32為低電平復(fù)位，每次充電復(fù)位一次，所以當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，它的RST腳應(yīng)是高電平的。其電路如圖3-4所示，當(dāng)系統(tǒng)上電后，RST腳先被激活，然后再進(jìn)入下降段，如果不在下降段則會(huì)繼續(xù)上升到高一級(jí)，直至達(dá)到設(shè)定的最大電壓值為止，此時(shí)系統(tǒng)才開(kāi)始復(fù)位。單片機(jī)有內(nèi)置晶振和外部晶振，但是晶振的精確度卻是天差地別，晶振的精確度是內(nèi)置晶振的十倍以上，如果速度要求的話，就必須選擇精度更高的單片機(jī)。如若要求不是很?chē)?yán)格，則可以用內(nèi)置晶振。但是在用內(nèi)置晶振的時(shí)候，頻率一定不能超過(guò)72兆赫茲。本設(shè)計(jì)中我們選用的就是內(nèi)置晶振。圖3-5STM32F103C8T6實(shí)物圖（1）電源指示燈：電源指示燈：在正常運(yùn)行情況下，小燈一直在運(yùn)行。當(dāng)需要接通和切斷電路的時(shí)候，則要把它關(guān)掉；在無(wú)其他原因時(shí)，可將其點(diǎn)亮。如果指示燈不亮，說(shuō)明蓄電池已充滿(mǎn)了電，可用萬(wàn)用表測(cè)量蓄電池電壓是否正常。如果變暗或者閃爍，則可能為MCU有故障。

（2）PC13指示燈：便于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等某些簡(jiǎn)單檢測(cè)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以了解到系統(tǒng)的工作情況以及硬件電路是否存在故障；還能夠顯示出CPU當(dāng)前的工作頻率和最大負(fù)載等重要參數(shù)；并能根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)功能。

（3）可通過(guò)跳帽法對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存，閃存，用戶(hù)SARM進(jìn)行處理。該方法在提高系統(tǒng)資源利用率，減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)方面取得了良好效果；同時(shí)也使操作系統(tǒng)具有很好的可移植性和可擴(kuò)展性。本文最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)并提出進(jìn)一步研究的方向。

（4）復(fù)位電路的設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)為主。

（5）8M晶振，主要是為了把單片機(jī)系統(tǒng)頻率設(shè)置在72MHZ；（6）有了RTC的內(nèi)部晶振，計(jì)時(shí)器不必再對(duì)芯片進(jìn)行一次加工。3.3溫濕度采集模塊的設(shè)計(jì)DHT11溫濕度傳感器以數(shù)字的形式傳輸，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，性?xún)r(jià)比高。用DHT11傳感器連接構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，與性能優(yōu)越的8位微控制器相連，接收和發(fā)送信號(hào)迅速高效。DHT11傳感器分為濕度傳感器和溫度傳感器，兩種傳感器都經(jīng)過(guò)高精度的標(biāo)定。傳感器輸出的模擬信號(hào)通過(guò)一放大器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換器中，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入到微處理器中送到顯示單元進(jìn)行顯示。本文介紹的是一種基于DHT11傳感器設(shè)計(jì)的智能恒溫恒濕控制系統(tǒng)。它利用單片機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及豐富的外設(shè)資源，可以完成溫度、濕度等參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量和自動(dòng)控制。在該系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)接口電路同時(shí)安裝。DHT11采用標(biāo)準(zhǔn)串行通信協(xié)議，可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度高。本文介紹了一種基于單片機(jī)技術(shù)的智能溫濕度檢測(cè)儀系統(tǒng)。該儀器以DS18B20為核心芯片，AT89C51為控制芯片，利用串口通信將測(cè)量值傳送至上位機(jī)。上位機(jī)界面友好。它的硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊、外圍器件較少。該軟件具有算法簡(jiǎn)單、編程方便。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的方式保存在OTP存儲(chǔ)器中，以便在內(nèi)部檢測(cè)信號(hào)處理完畢之后進(jìn)行調(diào)用。測(cè)量值通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)。系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，并輔以外圍電路組成一個(gè)完整的測(cè)試平臺(tái)。微處理器將數(shù)據(jù)處理后向?qū)?yīng)的執(zhí)行器件或者執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)控制命令以執(zhí)行多種功能。實(shí)際工作中可針對(duì)不同的環(huán)境選用適當(dāng)類(lèi)型的傳感器進(jìn)行配合或分別工作。單線制的串行接口使系統(tǒng)集成更加方便快捷。本實(shí)用新型具有體積小，功耗低，信號(hào)傳輸距離在20米以上，四腳單排引腳設(shè)計(jì)方便封裝連接等特點(diǎn)，滿(mǎn)足了用戶(hù)需求。DHT11傳感器實(shí)物圖如下圖所示：圖3-6DHT11傳感器實(shí)物圖（1）DHT11四個(gè)引腳如下表所示：表3-1DHT11的電氣特性（2）DHT11電路設(shè)計(jì)如下圖所示：圖3-7DHT11傳感器電路設(shè)計(jì)（3）單總線通信：用一根總線充當(dāng)電路，與單片微型計(jì)算機(jī)連接組成通信系統(tǒng)，由此來(lái)輸出信號(hào)。這個(gè)設(shè)備可以檢測(cè)溫度和濕度的最大值以及最小值，測(cè)溫度的話一般是在0到50℃左右，可以存在-2到+2℃的誤差值；測(cè)濕度的話可以在15%到90%之間上下浮動(dòng)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大概為40比特，以降序排列組合。（4）DHT11的電氣特征：電源電壓為5伏，溫度為25攝氏度。表3-2DHT11的電氣特性（5）時(shí)序描述:單片機(jī)正常運(yùn)行并執(zhí)行指令系統(tǒng)后，為了數(shù)據(jù)采集，MCU必須向傳感器發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)命令，以接收信號(hào)通知并對(duì)信號(hào)做出響應(yīng)，于是在進(jìn)行下一步的采集和監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)的讀取數(shù)值。從這一點(diǎn)可以看出，如果沒(méi)有單片機(jī)的指令，就不能進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量。下面為通訊過(guò)程：圖3-8通訊過(guò)程圖CAN有3種總線狀態(tài)，即主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)。主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)也是一種常態(tài)，在這種情況下，節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)立地發(fā)送文本并主動(dòng)地發(fā)送錯(cuò)誤幀節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都將被喚醒，這就是我們通常所說(shuō)的誤碼現(xiàn)象。就像積極的錯(cuò)誤狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送文字及被動(dòng)的錯(cuò)誤幀接點(diǎn)也是不受約束的；最后一種關(guān)閉總線狀態(tài)，以上的統(tǒng)統(tǒng)無(wú)法發(fā)送，而且最關(guān)鍵的是不能參加通訊過(guò)程。圖3-9通訊過(guò)程圖3.4顯示模塊設(shè)計(jì)3.4.1LCD1602顯示器介紹LCD1602是一款可以同時(shí)顯示16x02，也就是32個(gè)字符的工業(yè)型級(jí)液晶，它的作用是利用偏振濾波器和光線向四面八方擴(kuò)散。極化濾光器實(shí)際上是非常薄的平行線，它們形成一張網(wǎng)，阻擋已經(jīng)偏振的光線。當(dāng)兩個(gè)濾光器上的線條完全平行時(shí)，光就移動(dòng)到第二個(gè)極化濾光器來(lái)匹配它，光就會(huì)穿透。由于LCD上每個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后所發(fā)射的色彩與亮度是一致的，因此并不需要陰極射線管顯示器一樣不斷地更新閃光燈。此外，LCD是一種全透明材料，即使在光線強(qiáng)烈的情況下也能清楚地看到屏幕上所顯示的內(nèi)容。而且，LCD有一個(gè)很高的對(duì)比度和色彩還原性。因此LCD具有良好的圖像質(zhì)量和不產(chǎn)生閃光的特性，與MCU的界面更為簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定，使用起來(lái)也更為便捷。圖3-10液晶屏正面圖3-11液晶屏背面（1）引腳說(shuō)明：1602型液晶顯示器分為14足和16足，16足厚度大于14足，多出1足作為背光電源線使用，控制原理均相同。如果用一只普通的12V干電池供電的話，就可以使用這種顯示器。在一般情況下，我們是不需要更換電池的。但是要想延長(zhǎng)它的使用壽命，還是應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面。實(shí)例中最為特別的2個(gè)引腳15、16是背光電源的正極與負(fù)極。（2）1602LCD的RAM地址映射液晶顯示模塊設(shè)備運(yùn)行速度較慢，當(dāng)判定低電平而不運(yùn)行時(shí)就是執(zhí)行命令，否則就是不執(zhí)行命令。通過(guò)采用一種方法和裝置可以實(shí)現(xiàn)這種功能。該方法包括：根據(jù)預(yù)定的時(shí)間間隔來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)；以及基于所述控制信號(hào)而使顯示器處于所選擇的模式中。若位于顯示模塊中，則先輸入顯示字符址的編碼，該模塊執(zhí)行顯示指令。表3-3指令操作說(shuō)明將代碼寫(xiě)入顯示字符址上，就可以顯示字符。顯示地址如下圖：圖3-121602內(nèi)部顯示地址3.4.2顯示模塊的電路圖從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)范圍寬廣，為了顧及大眾使用性，設(shè)計(jì)出一款操作便捷，又能清晰直觀地看到溫濕度值，成了設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的首要任務(wù)。我們的可視化顯示模塊，其工作方式非常的簡(jiǎn)潔，利用電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)屏幕的顯示，當(dāng)有電源時(shí)，它會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)字的檢測(cè)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)呈現(xiàn)出來(lái)。諸如此類(lèi)的方法適用于多個(gè)領(lǐng)域，多種設(shè)備都用到了顯示模塊。目前常用的液晶顯示屏主要由背光源（即背光模塊），偏振片及液晶屏三部分組成。在電壓作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，液晶自身不會(huì)發(fā)光，它是依靠背光管來(lái)發(fā)光的，所以液晶顯示屏發(fā)光是由背光管決定。之后，STM32單片機(jī)將采集的數(shù)據(jù)分析處理后傳送至液晶顯示屏上。圖3-131602顯示模塊電路圖3.5報(bào)警模塊3.5.1蜂鳴器的介紹蜂鳴器作為以直流電壓為動(dòng)力的一體化電子訊號(hào)被廣泛地應(yīng)用在打印機(jī)，計(jì)算機(jī)，報(bào)警器，電子玩具，定時(shí)器及其他電子產(chǎn)品中。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們選擇蜂鳴器作為報(bào)警裝置，類(lèi)似于警報(bào)器，或者更確切地說(shuō)，類(lèi)似于手機(jī)鈴聲，以發(fā)出警報(bào)或警示作用。產(chǎn)品按工作原理分為壓電式型和電磁式。3.5.2蜂鳴器工作原理圖3-14蜂鳴器工作原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)里用到的單片機(jī)的引腳我們都一直默認(rèn)設(shè)置為低電平，若要實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的報(bào)警功能,就得用三極管來(lái)導(dǎo)通它。蜂鳴器驅(qū)動(dòng)三極管選擇pnp型，因?yàn)楫?dāng)單片機(jī)第一次充電時(shí)，所有IO口都有一個(gè)短的高電平。這時(shí)單片機(jī)上的控制芯片就不能再向外電路發(fā)送指令了。這時(shí)要使蜂鳴或繼電器工作必須將蜂鳴器和繼電器同時(shí)下電，才能使外接設(shè)備正常運(yùn)行，如果使用了npn，即使IO口被編程為向下拉，蜂鳴器或者繼電器也會(huì)響或者關(guān)閉一點(diǎn)。要避免這種情況，則需要選擇pnp型。3.6繼電器電路設(shè)計(jì)3.6.1繼電器的介紹繼電器是控制系統(tǒng)（輸入回路）和被控制系統(tǒng)（輸出回路）間電子控制的角色，常被用于高壓操作電路和低壓控制電路，其特點(diǎn)是電流小電壓高。平時(shí)可使系統(tǒng)平穩(wěn)工作；出現(xiàn)故障時(shí)能快速切斷電源，且對(duì)元件無(wú)損傷。繼電器比接觸器運(yùn)動(dòng)可靠，使用壽命長(zhǎng)，體積小，重量輕，造價(jià)低。因此在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中廣泛使用。為了提高其可靠性，除了對(duì)其本身進(jìn)行改進(jìn)外，還采用各種有效措施來(lái)保證其工作性能。自動(dòng)調(diào)整和安全保護(hù)方便，不需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路；電磁繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵及觸點(diǎn)簧片等組成。線圈在外加電壓作用下產(chǎn)生電磁場(chǎng)，當(dāng)電樞電磁場(chǎng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，線圈就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拉力。繼電器分為固態(tài)繼電器和電磁繼電器兩種類(lèi)型。其工作原理是：通電后，電磁鐵吸合，銜鐵失去對(duì)鐵芯的吸引力而釋放出鐵塊。鐵塊推動(dòng)動(dòng)觸片運(yùn)動(dòng)并向外移動(dòng)。線圈和電樞之間的連接由靜態(tài)動(dòng)觸頭實(shí)現(xiàn)線上導(dǎo)通。該電路采用PNP三極管作為驅(qū)動(dòng)元件，超出閾值后單片由高電平跳變低電平的可能性增大。所述三極管連接有繼電器，繼電器為開(kāi)關(guān)帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-15繼電器原理圖3.6.2繼電器的工作電路圖3-16繼電器與單片機(jī)連接電路圖繼電器連接RC線路，一般保護(hù)工作電壓低于供電電壓。當(dāng)回路閉合后，繼電器繞組因感應(yīng)而產(chǎn)生電位阻擋線圈中電流增大，從而延長(zhǎng)了吸入時(shí)間，經(jīng)RC線路串聯(lián)后吸附時(shí)間顯著縮短。當(dāng)電路中產(chǎn)生短路或斷路時(shí)，繼電器就處于關(guān)斷狀態(tài)；而如果此時(shí)沒(méi)有負(fù)載，則繼電器仍處于接通狀態(tài)。這種現(xiàn)象是因?yàn)殛P(guān)斷瞬間使電容器表面電壓驟變，可以把高于保護(hù)線圈的工作電壓的供電電壓施加在繞組上，加速線圈內(nèi)的電流增加，使得保護(hù)裝置能夠快速地吸收。當(dāng)電力供應(yīng)穩(wěn)定時(shí)，電容器不再工作，電阻器作為電流限制。3.7按鍵模塊本模塊主要完成上下限溫度設(shè)置及復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器，并通過(guò)串口與上位機(jī)進(jìn)行通信，完成對(duì)整個(gè)溫度控制過(guò)程的監(jiān)測(cè)。就單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)而言，除復(fù)位按鍵具有專(zhuān)用復(fù)位電路及專(zhuān)用復(fù)位功能之外，還有一個(gè)關(guān)鍵就是要用開(kāi)關(guān)狀態(tài)設(shè)定控制功能或者輸入數(shù)據(jù)。按鍵K1至K3用于復(fù)位、確認(rèn)和溫度加減。溫度設(shè)置鍵盤(pán)部分的電路圖如圖3-18所示：圖3-17溫度設(shè)置按鍵電路圖第4章第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在充分了解需要完成的課題設(shè)計(jì)后，可以將軟件和硬件結(jié)合起來(lái)，完成整個(gè)設(shè)計(jì)體系的功能。首先要制定出程序框架流程圖，其次要把各子模塊合理地聯(lián)系起來(lái)，組成通用程序。軟件部分分主程序與子程序兩部分，主程序在控制系統(tǒng)中處于核心地位，用于模塊間關(guān)系的調(diào)整與處理。本文采用模塊化編程方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)。在此過(guò)程中利用了VB.NET技術(shù)，C#語(yǔ)言以及Access數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)技術(shù)。為了提高程序開(kāi)發(fā)效率，簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，降低代碼復(fù)雜度。本子程序?yàn)楦鱾€(gè)模塊中具有實(shí)質(zhì)功能的子程序，主要子程序有：溫度采集，數(shù)據(jù)處理，LCD顯示。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)初始化后，向系統(tǒng)發(fā)送采集溫度、濕度指令，見(jiàn)下圖：圖4-1系統(tǒng)主程序流程框圖接通電源后，系統(tǒng)啟動(dòng)并出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，

DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)溫濕度并經(jīng)微處理器分析處理后最終實(shí)時(shí)顯示于液晶顯示屏。如果室內(nèi)溫度低于設(shè)定的上限或下限時(shí)，則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)；而當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，則自動(dòng)打開(kāi)空調(diào)。當(dāng)環(huán)境不適合時(shí)，則自動(dòng)關(guān)閉機(jī)器。接下來(lái)開(kāi)始判斷并通過(guò)按鍵設(shè)定上下界值如果室內(nèi)溫濕度超過(guò)上下界值，蜂鳴器將會(huì)報(bào)警提醒，若沒(méi)有超出設(shè)置的數(shù)值范圍，單片機(jī)控制繼電器閉合，通過(guò)外設(shè)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度。4.1顯示模塊子程序設(shè)計(jì)LCD1602液晶顯示的程序流程圖如圖4.2所示。首先上電初始化后，清楚液晶屏幕顯示內(nèi)容，防止出現(xiàn)亂碼，第二是配置顯示模式分別為打開(kāi)顯示指令，不顯示當(dāng)前屏幕字符移動(dòng)的光標(biāo)，并且屏幕顯示字符的格式依次向右移動(dòng)。第三讀取顯示模式值，液晶顯示模塊會(huì)根據(jù)配置的十六進(jìn)制值設(shè)置相應(yīng)的顯示格式，讀取需要顯示的內(nèi)容。第四把內(nèi)容顯示到液晶屏幕的第一欄當(dāng)中，讀取和顯示的內(nèi)容依次從左到右，顯示完一個(gè)字符就進(jìn)行判斷是否還有下一個(gè)字符需要顯示。直到顯示全部?jī)?nèi)容后停止第一欄的內(nèi)容讀取操作。第五是把內(nèi)容顯示到第二欄中，讀取和顯示的內(nèi)容依次從左到右，顯示完一個(gè)字符就進(jìn)行判斷是否還有下一個(gè)字符需要顯示。直到顯示全部?jī)?nèi)容后停止第二欄的內(nèi)容讀取操作，到此整個(gè)液晶屏幕需要顯示的內(nèi)容全部讀取和顯示完畢。圖4.2液晶程序流程圖4.2傳感器模塊子程序設(shè)計(jì)單片機(jī)給DHT11發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，DHT11響應(yīng)后，會(huì)回復(fù)一個(gè)40bit數(shù)據(jù)，也就是5個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是濕度整數(shù)位，第二個(gè)字節(jié)是濕度小數(shù)位，第三個(gè)字節(jié)是溫度整數(shù)位，第四個(gè)字節(jié)數(shù)溫度小數(shù)位，第五個(gè)字節(jié)是校驗(yàn)REF_Ref7856\r\h[15]。整體就兩步，第一步發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號(hào)，然后讀取5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)就結(jié)束了。發(fā)送開(kāi)始信號(hào)的程序是根據(jù)它的時(shí)序圖所編寫(xiě)的，總線由于被上拉電阻拉高，可隨意切換輸入模式和輸出高電平。時(shí)序圖如圖4.3所示：A到B端取高電平，B點(diǎn)將電平拉低，B到C端拉低至少18us，C到D拉高20-40us，注意D點(diǎn)線條顏色變化，C點(diǎn)主機(jī)把總線拉高，注意到CD端，這一段時(shí)間它是延遲了是20到40us，在這個(gè)范圍內(nèi)，不論CD之間電平拉高多少微秒，只要保證在這一個(gè)區(qū)間內(nèi)去讀取?，F(xiàn)在要做的就是去檢測(cè)響應(yīng)信號(hào)，當(dāng)接收到主機(jī)開(kāi)始信號(hào)，發(fā)送80us低電平的響應(yīng)信號(hào)并等待主機(jī)信號(hào)結(jié)束。如果是0表示檢測(cè)到了響應(yīng)信號(hào)，如果是1表示沒(méi)有讀取到響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到響應(yīng)信號(hào)后，單片機(jī)一直等待到F點(diǎn)，模塊開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。程序框圖如下圖4.4所示：圖4.3傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程4.4DHT11程序框圖4.3按鍵模塊子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用鍵盤(pán)設(shè)定溫度閾值。當(dāng)超過(guò)這個(gè)閾值時(shí)，STM32單片機(jī)就會(huì)控制液晶顯示屏顯示相應(yīng)的信息。本設(shè)計(jì)采用基于ATmega16微處理器的硬件電路進(jìn)行軟件編程。首先通過(guò)對(duì)STM32單片機(jī)端口I/O進(jìn)行組態(tài)初始化，再調(diào)用按鍵掃描函數(shù)進(jìn)行掃描，若有相應(yīng)按鍵被按下，進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算，最終完成按鍵子程序。本實(shí)用新型通過(guò)上述步驟實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作不同類(lèi)型鍵盤(pán)，并且能夠按需設(shè)置溫度閾值范圍，有效地避免了誤觸造成誤報(bào)警的問(wèn)題。一般情況下，鍵盤(pán)會(huì)抖動(dòng)一下，為了消除抖動(dòng)，采取了軟件方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵時(shí)，會(huì)進(jìn)行10ms的延遲，然后確定鍵盤(pán)的水平是不是還處于關(guān)閉狀態(tài)，如果處于關(guān)閉狀態(tài)，那么就會(huì)被認(rèn)為是真實(shí)的鍵壓下，這樣就可以排除抖動(dòng)影響。按鍵檢測(cè)子程序流程圖如圖4-4所示。圖4-4按鍵流程圖圖4-5核心程序第5章第5章系統(tǒng)調(diào)試由于溫濕度控制系統(tǒng)由若干部分構(gòu)成，需透過(guò)現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)用排除、替換法等手段找出問(wèn)題并對(duì)現(xiàn)象原因進(jìn)行分析才能解決問(wèn)題。第一，對(duì)各個(gè)模塊構(gòu)建電路，編寫(xiě)模塊軟件程序，對(duì)獨(dú)立的模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。其次是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。最后根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善。在全部單個(gè)模塊正常運(yùn)行的情況下，把各模塊置于系統(tǒng)內(nèi)，讓它們正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)試，及時(shí)解決問(wèn)題，從而達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定、工作效率高的目的。5.5調(diào)試步驟步驟一在硬件電路的焊接完成過(guò)后，檢測(cè)焊接電路板是否出現(xiàn)漏焊、短路等情況，還有一些元件的正負(fù)極接線是否對(duì)正確、整體電路的走線是否跟原理圖一致。對(duì)于焊接、電路元件正負(fù)方向的檢查調(diào)試，就是將焊接完成后的的電路板對(duì)比電路原理接線圖的線路，依次檢查線路上的每一個(gè)電氣元件和連接導(dǎo)線是否存在。通過(guò)使用數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)線路短路、斷路、焊接存在的問(wèn)題這些情況。將數(shù)字萬(wàn)用表打到蜂鳴檔位，這時(shí)當(dāng)紅表筆和黑表筆短接在一起時(shí)，數(shù)字萬(wàn)用表就會(huì)發(fā)出鳴叫警示。根據(jù)這個(gè)原理就可以用來(lái)檢測(cè)電路板是否存在短路、斷路焊接問(wèn)題。實(shí)際檢測(cè)時(shí)的操作，如圖5.1和5.2所示。焊接線路沒(méi)有問(wèn)題電路導(dǎo)通蜂鳴器就會(huì)鳴叫，相反斷開(kāi)則不會(huì)發(fā)出聲音。這樣通過(guò)依次連續(xù)檢查，在結(jié)合萬(wàn)用表的工作現(xiàn)象就可以檢測(cè)出焊接線路是否有問(wèn)題。圖5.1圖5.2步驟二將接收端(主機(jī))STM32單片機(jī)寫(xiě)入LCD1602顯示程序，通電檢查L(zhǎng)CD1602液晶屏顯示是否正常工作。如圖5.3所示。圖5.3液晶顯示步驟三將測(cè)量端（從機(jī)）STM32與溫度傳感器DS18B20相連，寫(xiě)入溫度測(cè)量程序。步驟四將NRF24L01的收發(fā)部分分別裝在主從機(jī)上與STM32單片機(jī)相連，寫(xiě)入發(fā)射一個(gè)常數(shù)的程序，檢測(cè)收發(fā)模塊及程序是否正常工作，信號(hào)指示燈閃爍且系統(tǒng)無(wú)報(bào)警則說(shuō)明通信正常。如圖5.4所示。圖5.4主機(jī)與從機(jī)狀態(tài)圖步驟五將顯示、收發(fā)、溫度檢測(cè)的完整程序進(jìn)行整合，檢測(cè)系統(tǒng)是否能夠?qū)l(fā)送端（從機(jī)）的溫度值測(cè)量出來(lái)后發(fā)送到接收端（主機(jī)）在LCD1602液晶屏上顯示出來(lái)。步驟六通過(guò)按鍵進(jìn)行溫度限值的設(shè)定，將從機(jī)1、2的上限溫度先后設(shè)置為常溫，通過(guò)觀察可以知道當(dāng)檢測(cè)溫度超過(guò)限值時(shí)，聲光報(bào)警電路工作是否正常。如圖5.5所示。圖5.5報(bào)警工作5.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)實(shí)驗(yàn)要求及實(shí)驗(yàn)的目的，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了一些功能上的檢測(cè)：檢測(cè)環(huán)境溫度值的上限不能超過(guò)DS18B20能夠的正常工作的125℃最大值，在蔬菜大棚的環(huán)境條件下，溫度檢測(cè)正常工作檢測(cè)溫度精確到0.5℃。主機(jī)與從機(jī)能夠間隔的最遠(yuǎn)距離也就是收發(fā)距離，蔬菜大棚普偏長(zhǎng)為30-60M，寬為6-12M，在以主機(jī)為中心直徑為60M的范圍內(nèi)，兩個(gè)從機(jī)都能夠?qū)y(cè)得的溫度發(fā)送至主機(jī)。當(dāng)檢測(cè)溫度超過(guò)設(shè)定值范圍時(shí)，系統(tǒng)立馬發(fā)生聲光報(bào)警?？傮w上講達(dá)到了設(shè)計(jì)的初衷在蔬菜大棚內(nèi)足夠用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度值及報(bào)警，而且采用的是5號(hào)電池供電，功耗低操作方便可放在大棚內(nèi)任意位置進(jìn)行溫度的檢測(cè)。第6章第6章結(jié)論與展望為了這幾天的工作，在這其間也碰到了不少之前未曾接觸到的東西，參考了不少有關(guān)材料。本文對(duì)我國(guó)溫室大棚的現(xiàn)狀和前景等做了深入研究，該設(shè)計(jì)實(shí)施后極