【正文】 .......... 7 、 接口說明 ........................................................................................................ 8 、 電源引腳 ............................................................................................................ 8 各種標準串行通信接口 .................................................................................................. 8 RS232 的原理 ........................................................................................................ 8 RS485 的特點 ........................................................................................................ 9 RS485 的電壓和電流的要求 ................................................................................ 9 RS485 的連接 ........................................................................................................ 9 系統(tǒng)串行接口標準選擇 ....................................................................................... 10 MAX1480 的簡介 .................................................................................................... 11 LED 數碼管顯示原理 .................................................................................................... 11 第四章 系統(tǒng)的軟件設計 .............................................................................. 14 上位機軟件設計 ........................................................................................................... 14 下位機程序設計 ........................................................................................................... 16 主程序 ................................................................................................................... 16 DHT11 的相關程序 ................................................................................................ 18 串行通信程序 ........................................................................................................ 21 第五章 系統(tǒng)調試 ............................................................................................ 24 硬 件調試 ....................................................................................................................... 24 結 論 ............................................................................................................. 27 長沙學院畢業(yè)設計 IV 參考文獻 ......................................................................................................... 28 致 謝 ............................................................................................................. 29 長沙學院畢業(yè)設計 1 第一章 緒論 我國是農業(yè)大國，農業(yè)的現(xiàn)代化建設在我國的科技興國占略中占有重要位置， 沒有農業(yè)的現(xiàn)代化，就談不上 全面建設小康社會 ，也就沒有中國整個社會的現(xiàn)代化，因此，我們必須重視并加快我國的農業(yè)現(xiàn)代化的建設。我國作為一個發(fā)展中國家，改革開放以來，我國 農業(yè)經濟 得到了迅猛發(fā)展，取得了舉世矚目的成績，但與發(fā)達國家相比，我國的農業(yè)經濟，無論在速度上、規(guī)模上、還是在效益上，與世界現(xiàn)代農業(yè)還有很大的差距，我國的農業(yè)現(xiàn)代化建設道路還十分艱巨。我國農業(yè)生產的資源比較短缺，在推進農業(yè)現(xiàn)代化進程中，需要將提高資源利用效率作為中心，這是落實科學發(fā)展觀，建立資源節(jié)約型社會的一個重要方面。提高農業(yè)資源利用效率，需要利用先進的農業(yè)生產技術，優(yōu)良的品種，建立適應區(qū)域特點的 耕作制度 ，農業(yè)產業(yè)結構，同時加強科學管理，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，加快農業(yè)現(xiàn)代化進程。 從 農業(yè)資源 角度看，我國水土資源短缺將是農業(yè)現(xiàn)代化進程中長期的、根本性的制約因素。特別是進入 20 世紀 80 年代后，水土資源對農業(yè)發(fā)展的約束不斷加劇，人與水土資源之間的矛盾日益突出。同時，隨著工業(yè)化和城市化發(fā)展，水土資源被擠占的勢頭難以逆轉，農業(yè)將面臨日趨嚴峻的水土資源短缺。據統(tǒng)計，目前，我國人均耕地、草地、林地、水資源分別不到世界平均水平的 30%、 40%、 14%和 25%，隨著 經濟總量 和人口總量的增加，下個世紀我國農業(yè)資源將迅速接近承載能力的上限。 綜上所述，農業(yè)產出效益對于我國農業(yè)發(fā)展有著重要意義 ，而溫室大棚的出現(xiàn)， 無疑為我國解決了很多農業(yè)問題，如全年種植等。 溫室大棚又稱暖房。能透光、保溫（或加溫），用來栽培植物的設施。在不適宜植物生長的季節(jié)，能提供生育期和增加產量，多用于低溫季節(jié)喜溫蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。 目前全球氣候變暖的趨勢嚴重，一年中感覺沒有春節(jié)和秋季，嚴重的影響了我們的正常生產生活，尤其是在我們日常所需的農作物，這樣對于我們農作物的正常生長有著極大的破壞，嚴重的影響這我們糧食、蔬菜水果等農作物的產出，從而影響這我國的市場經濟以及國民生活， 所以農業(yè) 大棚的普及是 我國 農業(yè) 現(xiàn)代化 發(fā)展的 必然趨勢 [1]。 農業(yè)大棚的 特性 農業(yè)大棚 的主要 技術參數是大棚內的溫度、 濕度 、光照強度和二氧化碳濃度 ，這 幾者 在農作物生長過程中都是必不可缺的 。 在大棚內根據不同的農作物，調節(jié)不同的生長綜合 條件，增加農作物的產出量 [2]。 長沙學院畢業(yè)設計 2 農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控 技術的發(fā)展歷程 隨著農業(yè)大棚在我國的日益普及，以及通信工程技術的飛速發(fā)展，以往傳統(tǒng)的采用人工測量溫濕度的方法已經跟不上現(xiàn)在農業(yè)科技的發(fā)展腳步了，特別是近幾年，單片機技術漸漸成熟，對農業(yè)大棚溫濕度遠程監(jiān)控已經是必然趨勢。 20 世紀 80 年代，我國農業(yè)科研人員 在溫度環(huán)境的控制和管理領域 已經開始應用計算機，對于溫室中的溫度、濕度。二氧化碳濃度和光照強度等環(huán)境因素的 控制技術進行了研究。 1982 年，中國農業(yè)科學研究院建立了第一個農業(yè)系統(tǒng)計算機研究機構，并首次在溫室環(huán)境中應用了計算機系統(tǒng)。溫室的監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)在我國就逐步發(fā)展起來 [3]。 農業(yè)大棚監(jiān)控 系統(tǒng)的構成 以 51 單片機為核心，每一個大棚配 一臺單片機作分機，用來測控各個大棚內的溫、濕度。各溫室 中 的分機都 會 受 主控 制 機 的 控制，每一個大棚 都配備一臺 PC 機，作為主控機，控制 大棚內的農作物生長的各個因素。由于以單片機為核心構成的監(jiān)控系統(tǒng)不僅成本低，靈活性大，而且易于操控等，因此在農業(yè)大棚 監(jiān)控系統(tǒng)中應用極為廣泛 。 農業(yè)大棚 監(jiān)控系統(tǒng)的構成大體上可以分為 3 部分 ： 一是溫度 和濕度 參數的測量轉換，二是測量 的數據進行 傳輸，三是數據的集中顯示與處理 [4]。 溫度 和濕度的 測量 農業(yè)大棚 監(jiān)控系統(tǒng)中溫濕度測量是主要環(huán)節(jié)。溫 濕 度傳感器種類很多，主要分為模擬溫 濕 度傳感器和數字溫 濕 度傳感器。模擬 溫度傳感器又有線性和非線性之分。不同的傳感器有各自的特點。 本次設計所用的傳感器模塊是 DHT11 數字溫濕度傳感器，通過DHT11 測量出的當前環(huán)境下的溫濕度，然后將所測得的數據傳輸給 AT單片機進行處理和分析，并存進不同的數組中，以便可以再顯示的時候使用，為了穩(wěn)定的顯示，這次設計中系統(tǒng)每隔 5s 采集一次數據傳輸給單片機 [5]。 測量數據的傳輸 由于各農業(yè)大 棚 距監(jiān)控中心比較遠，一般都有幾十米甚至幾百米，因此數據傳輸是一個遠程多機通訊系統(tǒng)。由庫房采集的數據在上傳過程中往往易受干擾，干擾源主要有三個方面 。 一 是現(xiàn)場用電設備產生的電磁干擾 ； 二是電源線具有的 50Hz 工頻干擾 ； 三是各庫房之間的公共接地阻抗產生的干擾。監(jiān)控系統(tǒng)要求有一臺 PC 機作為上位機，管理多臺分機和進行數據集中顯示與處理，而 RS232 通訊協(xié)議只允許點對點通訊，最大通訊距離 15 米，而且驅動器只允許有 2500pF 電容負載，通信距離也將受此電容限制。將 RS232 轉換成可以進行多點通訊的 RS485 方式是被廣泛采用 的一種通信方式。 RS485通信具有帶載能力強，傳輸距離遠 (可達 1200m)， 功耗小，傳輸速率高 (最高達 1Mbps)等特點。此外， RS485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有很強的抑制共模干擾能力。但是 485 總線仍然只是一種常規(guī)的通信總線，它不能夠做總線的自動仲裁，也就長沙學院畢業(yè)設計 3 是不能夠同時發(fā)送數據以避免總線競爭，所以整個系統(tǒng)的通信效率必然較低，數據的冗余量較大，對于速度要求高的應用場所不適宜用 485 總線在糧庫監(jiān)控系統(tǒng)中另一種被采用的通信方式是無線通信。無線數據傳輸對于在那些布線困難、環(huán)境惡劣的工業(yè)控制場所，不失是 一種行之有效的數據傳輸方法。它傳輸距離遠，可以不受障礙物的影響，因此可以節(jié)省成本，使用上也比較靈活。但是由于無線信號是向空間開放的，因此也很容易受到干擾。數據的編碼方式會影響到傳輸的可靠性。好的編碼方式將帶來強的抗干擾性。本系統(tǒng)在設計中采用了一種基于移頻鍵控原理的編碼方式，對要發(fā)送的數據進行二次調制，就是把要發(fā)送的數據調制到頻率一定的方波信號中發(fā)送出去，采用 1 個周期的 方波代表二進制數“ 0” ， 2 個周期的 408KHz 方波代表二進制數“ 1” ，總的數據發(fā)送速率為 20 4Kbps，這樣在數據傳輸過程中， 數據隱含在 2 種方波信號中，且方波都在最佳傳輸速率中，因此可以有效抑制噪聲數據。由于微電子技術的發(fā)展，現(xiàn)在的無線數傳的發(fā)射電路與接收電路都已實現(xiàn)模塊化，簡化了電路設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。 數據的集中顯示和處理 農業(yè)大棚 監(jiān)控系統(tǒng)的使用最終是要面向用戶的，因此用戶監(jiān)控軟件的開發(fā)將決定系統(tǒng)能否方便高效的運行。隨著面向對象編程技術的發(fā)展，各種面向對象編程語言如VB， VC 等逐漸成為用戶軟件 開發(fā)的得力工具，在農業(yè)大棚 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計中都有應用實例。系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件也可以采用工控組態(tài)軟件來實現(xiàn)，接口美 觀，運行可靠。由于采用標準的圖形用戶接口，操作十分方便、直觀。用戶軟件功能一般包括數據讀取及顯示，報警參數設置，歷史曲線打印等。 隨著現(xiàn)代化農業(yè)技術和計算機技術的發(fā)展，溫室大棚的監(jiān)控將會朝著智能化、信息化、優(yōu)質高效、低耗能等方向發(fā)展，與傳統(tǒng)的人工監(jiān)測相比，現(xiàn)代化的溫室大棚可以精確的控制農作物的生長環(huán)境，促進農作物生長，提高產量等等。 長沙學院畢業(yè)設計 4 第二章 微機控制的大棚 監(jiān)控系統(tǒng)概況 農業(yè)大棚 監(jiān)控系統(tǒng)是 由一臺主機控制多臺分機， 這些分機在從不同的大棚 采集溫 濕度發(fā)送到主機，由主機處理。 系統(tǒng)功能與結構框圖 1. 一臺主控機可管理最多 32 臺分