【正文】 更多的存儲(chǔ)空間。其不需要依靠任何燒錄器 ,直接通過(guò)電腦上的串口以 ISP 方式進(jìn)行燒錄。這種單片機(jī)的燒錄方式操作簡(jiǎn)單容易 ,程序的調(diào)試靈活 ,修改方便 ,且不受地域、時(shí)間和環(huán)境的影響和限制 ,可為以后產(chǎn)品的改進(jìn)和升級(jí)提供方便。 圖 總體結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)采用模塊 化設(shè)計(jì)，硬件結(jié)構(gòu)由傳感器和單片機(jī)、控制裝置組成，傳感器將物理參量轉(zhuǎn)換為電壓并完成信號(hào)的調(diào)理，再送人模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809 ,由下位單片機(jī) AT89S51 讀取，單片機(jī)將數(shù)據(jù)通過(guò) 485 總線(xiàn)送給上位機(jī)，上位機(jī)設(shè)有顯示功能，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)決定要采取的措施，并將信息傳給下位機(jī)，由下位機(jī)控制通風(fēng)和噴灌裝置，也可以通過(guò)鍵盤(pán)強(qiáng)制控制 。 智能溫室大棚控制系統(tǒng)的組成基于兩個(gè)方面：?jiǎn)螚潨厥掖笈锟刂葡到y(tǒng)和集約化生產(chǎn)連棟溫室大棚控制系統(tǒng)。河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 后者建立在前者的基礎(chǔ)上，前者適于我國(guó)農(nóng)村個(gè)體經(jīng)營(yíng)的現(xiàn)狀。對(duì)于單棟溫室大棚控制系統(tǒng)，設(shè)置了獨(dú)立的 控制和顯示等功能，并設(shè)置了 RS232 和 RS485 通訊接口，便于和上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其模式如圖 。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到農(nóng)生產(chǎn)的特點(diǎn)，每個(gè)系統(tǒng)的各部分接口都作了模塊化設(shè)計(jì)，并增加備用接口和功能，便于大棚生產(chǎn)重建和生產(chǎn)場(chǎng)地的變化，也增加了系統(tǒng)的通用性，擴(kuò)大了適用范圍。 圖 集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 溫室大棚的硬件組成 溫室大棚的硬件組成原理如圖 所示： 圖 溫室大棚系統(tǒng)的主要硬件組成原理圖 傳感器 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了對(duì)與作物生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的環(huán)境溫度、濕度、光照度、 CO2 含量及土壤水量等參數(shù)進(jìn)行采集的功能，實(shí)現(xiàn)溫室大棚內(nèi)各種參數(shù)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，傳感器負(fù)責(zé)對(duì)溫室環(huán)境因子的采集，將采集信轉(zhuǎn)換為 05伏的電壓信號(hào)，送入 ADC0809, 再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換 , 供單片機(jī)使用，而使用的各種類(lèi)型傳感器，分別介紹如下： 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 1. 溫度傳感器 溫度傳感器的選擇余地較大 可選用集成溫度傳感器 鉑電阻傳感器及數(shù)字式傳感器本系統(tǒng)采用廣州市科技發(fā)展公司自動(dòng)化研究室生產(chǎn)的“可選通式溫度傳感器” 型號(hào)為 KSG。優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)置選通碼和數(shù)字信號(hào)傳輸，測(cè)溫范圍為 10℃ 50℃，精度為：≤ ℃，適用于遠(yuǎn)距離傳輸 。 2. 濕度傳感器 溫室的濕度如果能控制在一定范圍內(nèi)，則可以大大降低雙霉病、炭霉病及疫害病的發(fā)病率。 本系統(tǒng)的濕度傳感器選用 Honeywell 公司的集成濕度傳感器HIH3610, 該傳感器采用熱固 ,聚脂電容式傳感頭 , 同時(shí)在內(nèi)部集成了信號(hào)處理功能電路 , 因此該傳感器可完成將相對(duì)濕度值轉(zhuǎn)換為線(xiàn)性電壓輸出的任務(wù)。傳感器的輸出電壓為 ⅴ ⅴ， A/D 采集電路的標(biāo)準(zhǔn)電壓為 0ⅴ 5ⅴ ,故需進(jìn)行電壓變換。 該傳感器的性能指標(biāo)如表 所示。但當(dāng)該濕度傳感器工作的溫度發(fā)生變化時(shí)，相同的濕度值，其輸出電壓值 也將不同，其輸出電壓與濕度的關(guān)系曲線(xiàn)如圖 所示，因此該傳感器在使用時(shí)還需進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 表 HIH3610相對(duì)濕度傳感器的性能指標(biāo) 參數(shù) 指標(biāo) RH 精度 177。 2%RH， 13%～ 100%RH 非凝結(jié)， 25℃（供電電壓=5VDC） RH 互換性 177。 5% RH,0%～ 60% RH RH 線(xiàn)性 177。 % RH 典型值 RH 遲滯 177。 %的 RH 最大量程 RH 重復(fù)性 177。 %RH RH 反應(yīng)時(shí)間 30s，慢流動(dòng)的空氣中 RH 穩(wěn)定性 177。 1%RH 典型值， 50%RH， 5 年時(shí)間內(nèi) 供電電壓 4～ 9VDC（傳感器在 5 VDC 下標(biāo)定） 消耗電流 5 VDC,2mA 典型值 9 VDC 輸出電壓 V1=V0[(sensor%RH)] 溫度補(bǔ)償 RH=(sensor %RH)/() 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 圖 HIH3610輸出電壓與濕度的關(guān)系曲線(xiàn) 3. 光照傳感器 光照傳感器選用硅太陽(yáng)能電池的感應(yīng)元件及濾光系統(tǒng)構(gòu)成光照傳感器 , 該傳感器將 0150000LX 的光照信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)運(yùn)放電路放大為 0ⅴ 5ⅴ電壓輸出。 4. 土壤水分傳感器 土壤水 分傳感器采用中科院南京土壤研究所研制的電阻式土壤濕度傳感器，該傳感器由陶頭、塑料連接管、壓阻傳感器 、真空表頭四部分組成，該傳感器輸出為電壓值 此電壓值雖能反映出土壤水勢(shì)的狀態(tài)變化 但它不能直觀地反映土壤水勢(shì)指標(biāo)值，所以需對(duì)傳感器 進(jìn)行重新標(biāo)定。 5. CO2 傳感器 CO2傳感器選用紅外線(xiàn)氣敏傳感器，此傳感器具有精度高，選擇性好，濃度檢測(cè)范圍大等特點(diǎn)，此傳感器將質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍在 01000 106濃度的 CO2 轉(zhuǎn)換為 05ⅴ電壓輸出。傳感器輸出的電壓信號(hào)，直接送至 A/D 轉(zhuǎn)換器，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后由單片機(jī)進(jìn)行相 應(yīng)的運(yùn)算、顯示和儲(chǔ)存。 單片機(jī)控制系統(tǒng)和微機(jī)系統(tǒng) 它主要包括： ADC0809 數(shù)模轉(zhuǎn)換、 單片機(jī) 89C5繼電器、 侍服電機(jī)、 本系統(tǒng)采用啟動(dòng)三環(huán)計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的 SCB51IU 單片機(jī)應(yīng)用板 ,采用片選法 配備了 89C5 276 ADC080 8155 等芯片 , 具有較強(qiáng)的抗干擾能力微機(jī)系統(tǒng)采用普河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 通的微機(jī)即可。 1. A/D 轉(zhuǎn)換 該設(shè)計(jì)選用 ADC0809 把各被檢測(cè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送至主控制器，其優(yōu)點(diǎn)在于換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，線(xiàn)性度高，并可通過(guò)軟件程下直接實(shí)現(xiàn)溫度、土壤含水率 等參數(shù)的切換。 2. 系統(tǒng)控制器 該設(shè)計(jì)選用 20K 字節(jié)內(nèi)存存儲(chǔ)器和內(nèi)部 256 字節(jié) RAM 的單片機(jī) AT89C55作為主控器。該系統(tǒng)由單片機(jī)對(duì)溫度濕度等參數(shù)進(jìn)行巡回測(cè)量，并對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，并進(jìn)行調(diào)控，此外，主控制器還可以同時(shí)完成系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及與上位機(jī)通信等功能。主控器控制功能主要包括調(diào)濕、調(diào)溫和室外保溫等控制。調(diào)濕，通過(guò) AT89C55 控制加熱爐和風(fēng)機(jī)完成升溫，室內(nèi)降溫主要通過(guò)排氣扇完成和風(fēng)機(jī)完成。土壤調(diào)濕主要通過(guò)澆水、加肥來(lái)實(shí)現(xiàn)，可自動(dòng)完成或采用輔助報(bào)警，由人工完成。室外保溫通風(fēng) 調(diào)光主要采用自動(dòng)或半自動(dòng)得外部設(shè)備完成。鍵盤(pán)和顯示由 HD7279A 完成。 溫室大棚的 軟件組成 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和微機(jī)程序設(shè) 計(jì) 。 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 它的主要功能模塊有：采集模塊、 控制模塊、 通訊模塊。 1. 采集模塊 采集模塊主要完成對(duì) ADC0809 的通道的控制和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取，并將結(jié)果暫存人數(shù)據(jù)區(qū)。通過(guò)對(duì) AT89S51 定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，每 15min 采集 1 次，用定時(shí)器 T ,定時(shí)來(lái)確定三個(gè)參量的采集時(shí)間間隔，定為 。溫室內(nèi)布置有溫度、濕度、土壤水分、光照傳 感器、溫度傳感器將采集的信號(hào)送到 89C51 內(nèi)的定時(shí)器 T0的輸入端 , 通過(guò)對(duì)定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù) ,實(shí)現(xiàn)溫度的采集 。 度、 土壤水分 、光照傳感器采集的電壓值分別通過(guò)校正，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的 0ⅴ 5ⅴ電壓，送到 ADC0809 的輸入端，再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，變換為數(shù)字信號(hào)，送到 89C51。由于傳感器、 ADC0809 的采集、轉(zhuǎn)換速度快 ，一分鐘內(nèi)可以采集成千上萬(wàn)條數(shù)據(jù)，溫室內(nèi)環(huán)境因子變化沒(méi)有這么快 ，在實(shí)際應(yīng)用中，沒(méi)有必要對(duì)這些數(shù)據(jù)都進(jìn)行處理， 所以要對(duì)采集的周期加以控制 。本實(shí)驗(yàn)每五分鐘采集一次溫度、濕度、土壤水分、光照傳 感器 ，將采集值送到 89C51。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 2. 控制模塊 控制模塊分溫度控制、空氣濕度控制、光照控制、土壤濕度控制。根據(jù)不同的控制要求 ,發(fā)出不同的控制信號(hào) , 通過(guò)繼電器、行程開(kāi)關(guān)、電機(jī) , 控制開(kāi)關(guān)窗、屋頂噴淋、遮陽(yáng)網(wǎng)、滴灌 , 達(dá)到實(shí)時(shí)控制的要求控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)和噴灌裝置的控制，當(dāng)接收到上位機(jī)的控制信號(hào)時(shí)，將相應(yīng)的引腳置零即可開(kāi)通通風(fēng)和噴灌裝置。 控制模塊分溫度控制 、濕度控制、光照控制，當(dāng)溫室內(nèi)的溫度高于設(shè)定的溫度上限時(shí)，通過(guò)開(kāi)窗裝置開(kāi)窗通風(fēng)，噴淋裝置在屋頂上噴淋，達(dá)到溫室降溫的目的，當(dāng)溫室內(nèi)的溫度低于設(shè)定的溫度下 限時(shí)，通過(guò)關(guān)窗來(lái)實(shí)現(xiàn)保溫目的。 濕度的控制同樣是通過(guò)開(kāi)關(guān)窗和溫室內(nèi)噴淋來(lái)實(shí)現(xiàn)光照控制是通過(guò)遮陽(yáng)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)太陽(yáng)的光照強(qiáng)度高于設(shè)定的光照值時(shí)，關(guān)遮陽(yáng)網(wǎng)，低于設(shè)定的值， 開(kāi)遮陽(yáng)網(wǎng)，滴灌控制是當(dāng)土壤水分傳感器的值低于設(shè)定的值時(shí)，打開(kāi)滴灌裝置進(jìn)行灌溉。 3. 通信模塊 通訊模塊可將采集到的參量傳到上位機(jī)，并接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的控制信息。 實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和單片機(jī)之間的通信，便于用戶(hù)遠(yuǎn)程管理，單片機(jī)將采集的數(shù)據(jù)和控制裝置當(dāng)前的狀態(tài)信息通過(guò) RS485 送到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)信息的上傳。通訊模塊首先需要初始化設(shè)置 ,設(shè)置串口的工作方式、波特 率、定時(shí)器的工作方式 , 設(shè)置串口中斷位和全局中斷位。其次設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)的幀格式 ,向上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)有溫度、濕度、光照、當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)等 ,不同的數(shù)據(jù)之間需要有區(qū)分標(biāo)志 , 在數(shù)據(jù)區(qū)的頭部加上聯(lián)絡(luò)標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志；接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)有各種控制信號(hào) , 在各個(gè)控制信號(hào)間有區(qū)分標(biāo)志 ,同樣在數(shù)據(jù)區(qū)的頭尾有標(biāo)志信號(hào) ,目的是區(qū)分是有效數(shù)據(jù)還是誤碼。如果是誤碼 , 則不處理 ,不執(zhí)行控制處理程序 , 直接退出中斷；如果是有效數(shù)據(jù) , 則接收 , 并根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行操作 ,向控制部件發(fā)送命令 ,控制開(kāi)關(guān)窗、遮陽(yáng)網(wǎng)等部件 , 達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。最后 在主程序中 , 使用順序方式向微機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 。 使用中斷方式接受微機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。 單片機(jī)串行通信的工作方式如下 : MOV TMOD, 25H；選用定時(shí)器 T1 作為波特率發(fā)生器 ,工作模式 2。 MOV TH1, 0F3H；定時(shí)器初植 ,波特率為 1200B/S。 MOV TL1, 0F3H； 8 位重裝。 MOV SCON, 50H；串行口工作方式設(shè)置為方式 1,REN=1。 MOV PCON, 00H；設(shè)置波特率的選擇位。 SETB TR1；啟動(dòng)定時(shí)器 T1。 SETB ES；串口中斷允許 SETB EA； 中斷允許。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 微機(jī)軟件設(shè)計(jì) 微機(jī)軟件設(shè)計(jì)也由動(dòng)態(tài)顯示模塊、 控制模塊 、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、 通信模塊四個(gè)部分組成， 通過(guò)動(dòng)態(tài)顯示模塊可以及時(shí)監(jiān)控各環(huán)境因子的變化， 控制模塊可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控 ，如開(kāi)關(guān)窗 、噴淋等控制， 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊是為作物生長(zhǎng)環(huán)境的設(shè)