【正文】 下： （1）選擇AT89C52單片機(jī)，了解其基本特性和功能，使用AT89C52實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、光照量的智能控制。（2）單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器SHT11檢測(cè)溫室的空氣溫度，當(dāng)空氣溫度過(guò)高時(shí)，就通過(guò)控制電路打開(kāi)排氣扇配合設(shè)置在溫室大棚頂部的噴霧設(shè)備進(jìn)行一段時(shí)間的溫室大棚的降溫作業(yè)，而當(dāng)溫室溫度過(guò)低時(shí)，則通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉降溫設(shè)備的工作，使溫度達(dá)到適宜的范圍。如果開(kāi)始檢測(cè)的空氣溫度在適宜范圍，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)將維持現(xiàn)有狀態(tài)。（3）單片機(jī)通過(guò)濕度傳感器SHT11檢測(cè)土壤的濕度，若土壤的濕度過(guò)低，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)就打開(kāi)滴灌設(shè)備的電磁閥一分鐘，對(duì)作物進(jìn)行滴灌作業(yè)，增加土壤濕度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)再次檢測(cè)土壤濕度，如果濕度過(guò)高，就關(guān)閉滴灌設(shè)備的電磁閥，停止滴管作業(yè)。如果開(kāi)始檢測(cè)的土壤濕度在適宜的范圍，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)則維持現(xiàn)有狀態(tài)不變。 （4）單片機(jī)通過(guò)光照傳感器光敏電阻，光照度的控制主要靠遮陽(yáng)幕的開(kāi)關(guān)，光照度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)關(guān)閉大棚頂部的遮陽(yáng)幕，避免陽(yáng)光直射作物，減少光照度，及減少?gòu)?qiáng)光對(duì)作物生長(zhǎng)的影響。當(dāng)光照度過(guò)低時(shí)，就打開(kāi)遮陽(yáng)幕，增加光照度。如果檢測(cè)的光照度在適宜范圍，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)將維持現(xiàn)狀。 下位測(cè)控系統(tǒng)的操作硬件可以使用PLC、PC機(jī)等，軟件可以使用PLC編程軟件、VB等。下文分別介紹他們的優(yōu)缺點(diǎn)并進(jìn)行比較： PLC是一種專門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的系統(tǒng)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC具有以下鮮明的特點(diǎn)。 （1） 功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實(shí)用性強(qiáng)。 （2） 使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算系統(tǒng)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。 （3）安裝簡(jiǎn)單，容易維修。 （4）抗干擾能力和可靠性能力都強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種系統(tǒng)型。 （5）環(huán)境要求低。PLC的技術(shù)條件能在一般高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作。 （6）易學(xué)易用。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。 PLC的缺點(diǎn)：對(duì)于編程語(yǔ)言的具有較強(qiáng)的固定性，只要適用于PLC軟件，對(duì)其他編程語(yǔ)言（如：C、VB等）的兼容性較差，同時(shí)PLC的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各PLC廠家的硬件體系互不兼容， 編程語(yǔ)言及指令系統(tǒng)也各異，當(dāng)用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，并且學(xué)習(xí)特定的編程語(yǔ)言。 完整的PC機(jī)包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。所謂硬件，是指構(gòu)成計(jì)算系統(tǒng)的物理設(shè)備，即由系統(tǒng)械、電子器件構(gòu)成的具有輸入、存儲(chǔ)、計(jì)算、控制和輸出功能的實(shí)體部件。下面簡(jiǎn)單介紹一下PC機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)： PC機(jī)是管理、控制和監(jiān)督計(jì)算系統(tǒng)軟、硬件資源協(xié)調(diào)運(yùn)行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運(yùn)行在計(jì)算系統(tǒng)硬件上的、最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心。操作系統(tǒng)是計(jì)算系統(tǒng)發(fā)展中的產(chǎn)物，它的主要目的有兩個(gè)：一是方便用戶使用計(jì)算系統(tǒng)，是用戶和計(jì)算系統(tǒng)的接口。比如用戶鍵入一條簡(jiǎn)單的命令就能自動(dòng)完成復(fù)雜的功能，這就是操作系統(tǒng)幫助的結(jié)果；二是統(tǒng)一管理計(jì)算系統(tǒng)系統(tǒng)的全部資源，合理組織計(jì)算系統(tǒng)工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計(jì)算系統(tǒng)的效率。 PC機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一：上位測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是指按照一定聯(lián)系存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集合，可為多種應(yīng)用共享。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Data Base Management System,DBMS）則是能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行加工、管理的系統(tǒng)軟件。其主要功能是建立、消除、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)及對(duì)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。 PC機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之二：能實(shí)現(xiàn)原來(lái)PLC的控制功能。并且具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能以及能夠執(zhí)行比較復(fù)雜的控制算法和其近乎無(wú)限制的存儲(chǔ)容量等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)也有很好的兼容性，能很好的兼容VB等編程語(yǔ)言。 綜上所述：由于PC機(jī)具有的功能可以包含PLC的功能，也能夠兼容各種編程語(yǔ)言，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，價(jià)格也會(huì)比PLC廉價(jià)，所以在本次課題中選擇PC機(jī)作為上位測(cè)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。對(duì)于編程語(yǔ)言PLC主要用于工業(yè)上自動(dòng)化控制，沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)功能，故沒(méi)有很好的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的模塊，不利于研究人員進(jìn)行分析。而VB語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，具有強(qiáng)大的可視化功能，也包含有數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，從其他的方面也符合上位測(cè)控系統(tǒng)的要求，所以上位測(cè)控系統(tǒng)軟件就選擇了VB語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言。綜上所述：本次課題中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)的硬件選擇PC機(jī)，軟件選擇VB語(yǔ)言，來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的功能。：溫濕度傳感器MAX232AT89C52 控制電路 執(zhí)行部件滴灌系統(tǒng) A/D 溫室大棚L(fēng)ED顯示屏光照度傳感器排氣扇及噴霧設(shè)備 遮陽(yáng)幕上位測(cè)控系統(tǒng)MSComm串口通信RS232串行通信用戶信息管理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖歷史數(shù)據(jù)查詢參數(shù)修改 系統(tǒng)原理圖第3章 上位測(cè)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)通信設(shè)計(jì) 本章主要討論采用比較廉價(jià)的通信方式—RS232總線來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的上位測(cè)控系統(tǒng)（上位測(cè)控系統(tǒng)）向現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)）發(fā)送信息以及上位測(cè)控系統(tǒng)接收現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)的溫度信息并加以處理。：RS232MSComm控件MAX232上位測(cè)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 串行通信流程圖 串行通信 隨著計(jì)算系統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用和微系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算系統(tǒng)的通信功能顯得尤為重要。從廣義上講，計(jì)算系統(tǒng)通信可以分為并行通信和串行通信。并行通信速度快、實(shí)時(shí)性好，但占用的口線多、成本高、通信距離短，不適用于小型化產(chǎn)品。串行通信只需一根傳輸線即可完成通信功能，成本低，在通信中得到了廣泛應(yīng)用。計(jì)算系統(tǒng)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多數(shù)都是串行的，通常把計(jì)算系統(tǒng)與外界的數(shù)據(jù)傳送稱之為通信，因此提到的通信大多數(shù)都是指串行通信。（1）串行通信的概念 串行通信是計(jì)算系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的一種方式，是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序在一根信號(hào)線上進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。串行通信有兩種基本工作方式：異步傳送和同步傳送。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)中使用的串行通信都是異步方式，因此本系統(tǒng)采用異步串行通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)上位測(cè)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)之間的通信。（2）串行通信的傳送速率 在串行通信中，用“波特率”來(lái)描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。所謂波特率，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，其單位為bps。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳輸快慢的重要指標(biāo)。接收方的波特率和發(fā)送方的波特率可以分別設(shè)置，但接收方的波特率必須與發(fā)送方的波特率相同。 RS232總線標(biāo)準(zhǔn) 在串行通信時(shí)，要求雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通信。RS232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA公布的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，RS是Remended Standard的字頭縮寫(xiě)，代表推薦，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改的次數(shù)。RS232C適用于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場(chǎng)合，目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算系統(tǒng)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。 （1)系統(tǒng)械特性：RS232C的系統(tǒng)械特性主要指兩個(gè)通信裝置如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)械對(duì)接。RS232C是數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備DCE之間的接口，RS232C的系統(tǒng)械標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定DTE應(yīng)配置DB25插頭，即25針連接器，DEC應(yīng)配置DB25的插座，即25孔連接器。引腳號(hào)信號(hào)名稱方向信號(hào)功能1DCD上位測(cè)控系統(tǒng)←對(duì)方上位測(cè)控系統(tǒng)收到遠(yuǎn)程信號(hào)（載波檢測(cè)）2RXD上位測(cè)控系統(tǒng)←對(duì)方上位測(cè)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)3TXD上位測(cè)控系統(tǒng)→對(duì)方上位測(cè)控系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR上位測(cè)控系統(tǒng)→對(duì)方上位測(cè)控系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒5GND——信號(hào)地6DSR上位測(cè)控系統(tǒng)←對(duì)方對(duì)方準(zhǔn)備就緒7RTS上位測(cè)控系統(tǒng)→對(duì)方上位測(cè)控系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)8CTS上位測(cè)控系統(tǒng)←對(duì)方對(duì)方切換到接收狀態(tài)（清除發(fā)送）9RI上位測(cè)控系統(tǒng)←對(duì)方通知上位測(cè)控系統(tǒng)，線路正常（振鈴指示） 計(jì)算系統(tǒng)DB9連接器引腳信號(hào)功能 實(shí)際應(yīng)用中，DB25型連接器中的許多信號(hào)用不上，因此普遍采用DB9插頭，即9針連接器。本系統(tǒng)采用DB9型連接器，通過(guò)三根線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連接，即接收數(shù)據(jù)引腳與發(fā)送數(shù)據(jù)引腳彼此交叉相連，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接。這是最常用最簡(jiǎn)單系統(tǒng)連接法。 (2)電氣特性:。不帶負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平25V~25V負(fù)載電阻范圍3~7k歐驅(qū)動(dòng)器輸出電阻300歐負(fù)載電容（包括線間電容）2500pF邏輯“0”時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平5~15V邏輯“0”時(shí)負(fù)載端接收電平+3V邏輯“1”時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平15~5V邏輯“1”時(shí)負(fù)載端接收電平3V輸出短路電流500mA驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率30 RS232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性 ，邏輯“0”：+5~+15V，邏輯“1”：5~15V。在計(jì)算系統(tǒng)和智能儀器內(nèi)，通用的信號(hào)是正邏輯的TTL電平。而RS232C電平是負(fù)邏輯的，與TTL電平不兼容，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換通?？梢允褂肕C148MC148MAX232等芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)是采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的。 RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的波特率為：50、7100、150、300、600、1200、4800、9600和19200bps。本系統(tǒng)波特率采用9600bps。 硬件連接電路以及通信協(xié)議 上位測(cè)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)之間的通信通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)。由于RS232電平與TTL電平不兼容，本系統(tǒng)通過(guò)MAX232芯片實(shí)現(xiàn)TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，MAX232芯片是包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，適用于各種232通信接口。 PC與硬件現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)的連接電路圖 為使數(shù)據(jù)在上位測(cè)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)之間無(wú)差錯(cuò)的傳送，本文采用通信協(xié)議來(lái)規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸。上位測(cè)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)雙方的通信協(xié)議如下： 波特率：9600bps； 數(shù)據(jù)格式：8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)；傳送方式：上位測(cè)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)都采用查詢方式收發(fā)數(shù)據(jù)，傳送的數(shù)據(jù)格式為二進(jìn)制格式?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)收到上位測(cè)控系統(tǒng)發(fā)送的握手信號(hào)后，就依次命令傳感器進(jìn)行溫度濕度光照轉(zhuǎn)換；上位測(cè)控系統(tǒng)依次接收現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)上傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并顯示在特定區(qū)域。 Visual Visual Basic是一種可視化的編程語(yǔ)言，利用可視化技術(shù)進(jìn)行編程，可使應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、快捷，可編寫(xiě)出界面友好、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。Visual Basic ，為用戶編寫(xiě)程序簡(jiǎn)化了很多復(fù)雜的程序，其中有一個(gè)用于串口通信的控件MSComm，MSComm控件全稱為Microsoft Communications Control，是Microsoft公司提供的ActiveX控件，目的是為了簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程，它既可以用來(lái)提供簡(jiǎn)單的串口端口通信功能，也可以用來(lái)創(chuàng)建功能完備的、事件驅(qū)動(dòng)的高級(jí)通信工具。 MSComm控件在串口編程時(shí)非常方便，程序員不必花時(shí)間去了解較為復(fù)雜的API函數(shù)，而且在Visual Basic、Visual C++、Delphi等語(yǔ)言中均可以使用。使用它可以建立與串行端口的連接，通過(guò)串行端口連接到其它通信設(shè)備（如調(diào)制解調(diào)器），發(fā)出命令，交換數(shù)據(jù)，以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤。 MSComm控件處理通信的方式 MSComm控件通過(guò)串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通信功能。它提供下列兩種處理通信的方式。（1）事件驅(qū)動(dòng)方式 事件驅(qū)動(dòng)通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時(shí)程序得到通知，例如，在串口接收緩沖區(qū)中有一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)，程序都可以利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通信事件，OnComm事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。在程序設(shè)計(jì)中，可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己的處理代碼，一旦事件發(fā)生即可自動(dòng)執(zhí)行該段程序。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。（2）查詢方式在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能完成之后，可以通過(guò)檢查CommEvent屬性的值來(lái)查詢事件和錯(cuò)誤。適用于自保持的應(yīng)用程序較小的編程。查詢方式的編程可用計(jì)時(shí)器或Do…Loop程序?qū)崿F(xiàn)。其實(shí)，查詢方式實(shí)質(zhì)上還是事件驅(qū)動(dòng)，但在有些情況下，這種方式