【正文】 +0000 0001 1001 00010191h+0000 0000 1010 001000A2h+0000 0000 0000 10000008h00000 0000 0000 00000000h1111 1111 1111 1000FFF8h1111 1111 0101 1110FF5Eh1111 1110 0110 1111FE6Fh551111 1100 1001 0000FC90h 方案一：采用光照度傳感器M124749，該光照度傳感器采用先進(jìn)的電路模塊技術(shù)開發(fā)變送器，用于實(shí)現(xiàn)對環(huán)境光照度的測量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓及電流信號，體積小，安裝方便，線性度好，傳輸距離長，抗干擾能力強(qiáng)，量程可調(diào)。但價(jià)格昂貴，性價(jià)比不高，且不易購買。 方案二：采用光敏電阻。光敏電阻的工作原理是當(dāng)有光線照射時(shí)，電阻內(nèi)原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的電子受到激發(fā)，成為自由電子，所以光線越強(qiáng)，產(chǎn)生的自由電子也就越多，電阻就會(huì)越小。光敏電阻的優(yōu)點(diǎn)有內(nèi)部的光電效應(yīng)和電極無關(guān)（光電二極管才有關(guān)），即可以使用直流電源。靈敏度和半導(dǎo)體材料、以及入射光的波長有關(guān)，價(jià)格低廉，性價(jià)比高。 比較以上兩個(gè)方案，方案一雖然具有更好的設(shè)計(jì)精度和線性度，但性價(jià)比不如光敏電阻好。方案二具有較高的性價(jià)比且同時(shí)也能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，故采用光敏電阻作為光照度傳感器。3系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的要求是以STC89C52為控制核心，以HS1101濕度傳感器、DS18B光敏電阻完成對溫室大棚內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測量，并將數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中，有單片機(jī)根據(jù)所編寫的程序，通過繼電器控制電路控制相應(yīng)的設(shè)備達(dá)到自動(dòng)調(diào)控溫室大棚內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)的目的，同時(shí)將通過各種傳感器測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示在液晶屏上。系統(tǒng)可通過按鍵人為地設(shè)定合適的參數(shù)，便于根據(jù)不同的植被的環(huán)境中使用。 硬件系統(tǒng)主要有信號采集、信號分析、信號處理三個(gè)部分組成。（1） 信號采集 由HS110DS18B光敏電阻組成。（2） 信號分析 由單片機(jī) STC89C52基本系統(tǒng)組成。（3） 信號處理 由并行口 LCD液晶顯示屏和繼電器控制電路組成。硬件系統(tǒng)的原理方框圖如圖31：圖31 硬件系統(tǒng)的原理圖圖32 土壤濕度控制流程圖土壤濕度控制部分流程如圖32:單片機(jī)通過濕度傳感器檢測土壤的濕度，若土壤的濕度過低，單片機(jī)就打開滴灌設(shè)備的電磁閥一分鐘，對作物進(jìn)行滴灌作業(yè)，增加土壤濕度，經(jīng)過一段時(shí)間，單片機(jī)再次檢測土壤濕度，如果濕度過高，就關(guān)閉滴灌設(shè)備的電磁閥，停止滴灌作業(yè)。如果開始檢測的土壤濕度在適宜的范圍，單片機(jī)則維持現(xiàn)有狀態(tài)不變?？諝鉁囟瓤刂屏鞒倘缦聢D33：圖33空氣溫度控制流程圖單片機(jī)通過溫度傳感器檢測溫室的空氣溫度，當(dāng)空氣溫度過高時(shí)，就通過控制電路，打開排氣扇配合設(shè)置在溫室大棚頂部的噴霧設(shè)備的進(jìn)行一段時(shí)間的溫室大棚的降溫作業(yè)，而當(dāng)溫室溫度過低時(shí)，則通過單片機(jī)自動(dòng)關(guān)閉降溫設(shè)備的工作，使溫度值達(dá)到適宜的范圍。 若一開始檢測的光照度在適宜范圍，單片機(jī)將維持現(xiàn)有狀態(tài)。光照度控制部分流程如下圖34：光照度的控制主要靠遮陽幕的開關(guān)，光照度過高時(shí)，系統(tǒng)通過關(guān)閉大棚頂部的遮陽幕，避免陽光直射作物，減小光照度，及減少強(qiáng)光對作物生長的影響。當(dāng)光照度過低時(shí)，就打開遮陽幕，增加光照度。如果檢測的光照度在適宜范圍，單片機(jī)將維持現(xiàn)狀。圖34 光照度控制流程圖 STC89C52特點(diǎn)(1)它是MCS51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，DIP40封裝系列與8051兼容均為PintoPin，使用時(shí)容易掌握； (2)高速(最高時(shí)鐘頻率90 MHz)、低功耗、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(ISP，IAP)，不占用戶資源。STC89C52[6]單片機(jī)管腳如圖35：圖35 STC89C52單片機(jī)管腳定義圖ADC0804[7]為8bit的一路A/D轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍在0—5v，轉(zhuǎn)換速度小于100us，﹪，滿足設(shè)計(jì)的精度要求。HS1101濕度傳感器，在電路中等效于 一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測的土壤濕度增大而增大，如何將電容的變化量準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成單片機(jī)易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏傳感器置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏傳感器置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被單片機(jī)所采集[3]。本系統(tǒng)采用的是測量555輸出的振蕩的方法，電路如圖41所示：圖41 濕度測量電路圖此電路為典型的555雙穩(wěn)態(tài)電路。HS1101/HS1100作為電容變量接在555的TRIG與THRES兩引腳上，引腳7用作電阻R20的短路。等量電容HS1101/HS1100通過R19與R20充電到門限電壓（），通過R19放電到觸發(fā)電平（），然后R20通過引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻R20與R19充放電。電壓輸出典型參數(shù)（@VCC=5V，25℃）如表41表41 HS1101濕度傳感器電壓輸出典型參數(shù)（@VCC=5V，25℃）RH0102030405060708090100Vout 因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中采用了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，所以后續(xù)電路簡單，只需將傳感器的數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳直接接到單片機(jī)I/O口，通過單片機(jī)的控制DS18B20傳感器并實(shí)時(shí)讀取空氣溫度[1]。數(shù)字溫度傳感器的測量電路如圖42所示：圖42 溫度測量電路圖 系統(tǒng)采用價(jià)格低廉的光敏電阻測量光照度，因其沒有良好的線性度，所以只能大致的測量。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。其與ADC0804的連接電路如圖43：圖43 ADC0804與單片機(jī)的連接電路圖 系統(tǒng)采用了LCD1602液晶顯示屏[8]，LCD1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶?？梢燥@示2行每行16個(gè)字符，對比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機(jī)的鏈接電路如圖44：圖44 LCD1602與單片機(jī)的連接電路圖 為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復(fù)位電路[9]是必不可少的部分 ，其第一功能就是低電平復(fù)位，低電平復(fù)位是在通電瞬間通過充電來實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)復(fù)位是指通過接通一按鍵開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，如果需要復(fù)位，只需通過手動(dòng)復(fù)位就可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)使用的復(fù)位電路如圖45所示：圖45 復(fù)位電路圖本設(shè)計(jì)采用的鍵盤掃面電路采用簡單的低電平掃描方式，即采用開關(guān)的一端與單片機(jī)I/O口相連，另一端接地的方式，用單片機(jī)檢測I/O口是否是低電平來判斷鍵盤是否被按下[10]。這樣的方式可以方便鍵盤掃描部分的的編程。鍵盤電路如圖46：圖46 鍵盤電路圖 單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，一般情況下它們大都工作在5V甚至更低。驅(qū)動(dòng)電流在mA級以下。而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動(dòng)機(jī),，就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來銜接,這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的功率驅(qū)動(dòng)。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、簡單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。在這里,繼電器驅(qū)動(dòng)含有兩個(gè)意思：一是對繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器本身對于單片機(jī)來說就是一個(gè)功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載,比如繼電器可以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，所以，繼電器驅(qū)動(dòng)就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口[11]。本設(shè)計(jì)采用的繼電器控制電路如圖47：圖47 繼電器控制電路圖圖中的三極管起開關(guān)的作用，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合。單片機(jī)輸出低電平時(shí)，繼電器斷開。二極管起保護(hù)作用，防止繼電器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢燒壞三極管或繼電器。系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：（1）鍵盤掃描[12]。（2）各項(xiàng)參數(shù)的采集。（3）各項(xiàng)參數(shù)在液晶上的顯示。（4）各項(xiàng)參數(shù)的繼電器控制。 主程序的流程如圖51圖51 主程序流程圖 當(dāng)單片機(jī)上電后，主程序開始運(yùn)行，程序以開始初始化各參數(shù)的設(shè)置和端口定義后，清各標(biāo)志位和LCD1602的顯示，然后進(jìn)行鍵盤掃描，再利用各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行對比，如果對比結(jié)果顯示需要調(diào)節(jié)，啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器控制電路對溫室中需要調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并顯示在LCD1602上，如果比較結(jié)果顯示不需要調(diào)節(jié)，則不啟動(dòng)繼電器控制電路，直接顯示參數(shù)，然后對鍵盤進(jìn)行循環(huán)掃描。 參數(shù)測量子程序流程如圖52圖52 參數(shù)測量子程序流程圖子程序開始先聲明變量和調(diào)用的函數(shù)后，調(diào)用顯示函數(shù)，啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化如果未完成，單片機(jī)進(jìn)行等待。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，然后循環(huán)調(diào)用顯示函數(shù)和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 鍵盤掃描子程序流程如圖53圖53 鍵盤掃描流程圖 鍵盤掃描子程序一開始先掃描按鍵，判斷是否有按鍵被按下，確定有按鍵被按下時(shí)判斷被按下的是哪個(gè)按鍵，如果是按鍵S1，系統(tǒng)將進(jìn)入設(shè)置模式，這時(shí)按鍵S2和S3被啟用，進(jìn)入那個(gè)參數(shù)的設(shè)置取決于按鍵S1被按下的次數(shù)，S1被按下一次，進(jìn)行溫度值設(shè)置，S1被按下兩次，進(jìn)行濕度值設(shè)置，S1被按下三次，進(jìn)行光照度設(shè)置，當(dāng)按下第四次，返