【正文】 隨著經(jīng)濟迅速恢復和快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量大幅度提高，對農(nóng)產(chǎn)品提出了更高的要求及更多的需求，因而對生產(chǎn)溫室的需求逐年上升。隨著科學技術的進步和工業(yè)水平的提高，農(nóng)業(yè)的工業(yè)化進程加快了，設施農(nóng)業(yè)應運而生，在全球迅速崛起，并形成資金、技術和勞動力密集型的高新技術產(chǎn)業(yè)，成為當今世界最具活力的產(chǎn)業(yè)之一。社會的需求和技術經(jīng)濟的支持，使現(xiàn)代溫室快速發(fā)展。 現(xiàn)代溫室和現(xiàn)代設施園藝業(yè)已采用專業(yè)化、集約化和規(guī)?；a(chǎn)，規(guī)范有序的市場經(jīng)營和國際化的市場體系運作，成為當今世界最具活力的新 興產(chǎn)業(yè)之一和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的亮點。在今后一個時期，隨著科學技術的發(fā)展、全球經(jīng)濟的一體化和社會的進步，現(xiàn)代溫室和現(xiàn)代設施園藝業(yè)，將以節(jié)能、環(huán)保和改善工作條件為核心，深入廣泛采用高新技術，向?qū)嵸|(zhì)意義上的“工業(yè)化”方向穩(wěn)步持續(xù)快速地發(fā)展，前景十分廣闊。 本章小結(jié) 本章主要介紹了研究本課題的 背景 和意義。同時介紹了當前國內(nèi)外 溫室 溫濕度控制設備的研究現(xiàn)狀 ,這對本系統(tǒng)的研究都有很好的借鑒和參考價值。東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 2. 花卉溫濕度控制的方案選擇 2 2. 花卉溫室 溫濕度控制的 方案選擇 方案 的 選擇 單片機應用系統(tǒng)的設計原則 ： 在應用系統(tǒng)設計中，軟件、硬件緊密相關。多 用軟件可降低成本，但軟件人員的工作量增大。所以在軟件設計方面需要更加簡便可靠的方案，才能最大程度的減低成本。 [4][5] 在 軟件 方面的設計應注意以下幾點： （ 1） 結(jié)構(gòu)合理 程序應該采用結(jié)構(gòu)模塊化設計。這不僅有利于程序的進一步擴充，而且也有利于程序的修改和維護。 （ 2） 操作性能好，使用方便 （ 3） 具有一定的保護措施 系統(tǒng)應設計一定的檢測程序，例如狀態(tài)檢測和診斷程序，以便系統(tǒng)發(fā)生故障時，便于查找故障部位。對于重要的參數(shù)要定時存儲，以防止因掉電而丟失數(shù)據(jù) （ 4） 提高程序的執(zhí)行速度 （ 5） 給出必要的程序說明 , 確定課題基本方案 軟件方案的確定是根據(jù)硬件的具體方案來設計的。主要是圍繞如何更加節(jié)省成本，畫出各部分程序框圖，大致給出各框圖的實現(xiàn)方法，明確哪些部分由軟件完成。 掌握單片機匯編語言的具體編寫，采用結(jié)構(gòu)模塊化設計，提倡軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來完成。 [6] 經(jīng)過分析考慮，主要從以下幾個方面設計系統(tǒng)： （ 1） 可以實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度的變化情況 ； （ 2） 對環(huán)境溫濕度的控制可滿足設計指標 ； （ 3） 具有多點定時設備控制電路 ,便于功能擴展 ； （ 4） 配有通信接口 ,可方便地與計算機進行通信 ； （ 5） 電器驅(qū)動電路控制 的設備主要包括 排風扇 、 加熱器 、 噴水器 等 。 重點工作 基本電路設計 ：系統(tǒng)軟件主程序框圖、子程序框圖、單片機驅(qū)動硬件程序、 各部分程序。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 2. 花卉溫濕度控制的方案選擇 3 本章小結(jié) 本章主要介紹了該系統(tǒng) 的主要設計思路 ，提出了控制目標。明確了 軟件主要設計重點，為整個軟件系統(tǒng)的設計 提供了重要保證。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 4 3. 軟件程序設計 單片機的程序設計有其自身的特點。在單片機系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，由于硬件電路的設計不具有通用性，所以必須根據(jù)具體的硬件電路來設計對應的軟件，硬件設計的優(yōu)劣直接影響到軟件設計的難易，軟件設計的優(yōu)劣又直接影響到硬件的發(fā) 揮。在很多時候，軟件可以替代硬件的功能，當然，需要付出額外占用 CPU 時間的代價。 軟件程序的設計是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個元器件的功能進行設計 如硬件框圖31。在編寫軟件時，可以按各個程序的功能將軟件細分為各個功能模塊，再通過主程序的調(diào)用來實現(xiàn)整個軟件系統(tǒng)。 [7] 圖 31 硬件框圖 主程序流程圖 整個軟件部分的主程序包含有以下子程序： 讀實時 DS18B20 子程序模塊，看門狗電路子程序， A/D 轉(zhuǎn)換子程序， A/D 處理程序模塊。 LED 顯示子程序，鍵盤掃描子程序利用中斷 來實現(xiàn)。主流程圖如圖 32 所示。 定時器中斷服務程序流程圖設計 在本次設計的系統(tǒng)中使用了兩個中斷服務程序：定時器 T0 中斷和定時器 T1 中斷。T0 中斷服務程序則是處理鍵盤設定子程序。 T1 中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)的功能是動態(tài)顯示時點亮 LED 數(shù)碼管。 [8][9] T0 中斷服務子程序 AT89S52 調(diào)節(jié)放 大電路 鍵盤及預設 溫度傳感器 輸出驅(qū)動電路 看門狗復位電路 濕度 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換 LED 顯示 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 5 在 T0 中斷程序中，調(diào)用鍵盤掃描子程序，如有按鍵按下，就進入鍵值處理子程序，執(zhí)行完畢后就重裝 T0 計數(shù)初值，然后中斷返回。 鍵盤所用開關通常為機械性開關，利用了機械觸點的閉合和斷開來描述不同的工作狀態(tài)，由于機械觸點的彈性作 用，一個按鍵開關在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間一般為 10ms~20ms。鍵盤的抖動會引起一次按鍵被誤讀多次，為了確保CPU 對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。 消除抖動的措施有硬件和軟件兩種方法。本設計采用軟件延時的方法進行消除抖動。在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段 10ms 左右的延時子程序，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。其鍵盤掃描流程圖如圖 33 所示。 圖 3－ 2 主程序流程圖 系統(tǒng)初始化 調(diào)用看門狗子程序 讀實時 18B20 HIH361 調(diào)用實時溫濕度 ≥ 30℃； 30％rh 啟動繼電器控制排風扇工作 結(jié)束 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用 A/D 處理程序 調(diào)用實時溫濕度≤ 15℃； 15％ rh 啟動繼電器控制加熱器、加濕器 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 6 T1 中斷服務程序設計 本次設計采用的是動態(tài)顯示，其原理為：首先以串行方式由 DATA 口向 LED 顯示器數(shù)碼端口發(fā)送第一個 8 位數(shù)據(jù)，這時發(fā)送位碼數(shù)據(jù)到 P0 口，此時由于 P0 為低電平而其它口都為高電平，因此只有 8 個發(fā)光二極管工作。這樣我們可以發(fā)送第二個數(shù)據(jù)，同樣我們應使其對應的位碼為低電平且保證其它位為高電平。依次類推對 8個發(fā)光二極管和四位 LED 顯示器進行掃描，顯示器分時輪流工作。雖然每次只有一個顯示器工作，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象 我們?nèi)詴杏X所有的顯示器都在同時顯示。它的優(yōu)點是：硬件電路簡單，占用較少的 I/O 口，但其傳送速度較慢。 T1 中斷程序的主要任務就是 LED 顯示程序，且每進一次中斷只讓一個數(shù)碼管工作，下次進中斷時再讓下一位數(shù)碼管工作，依次輪流循環(huán)下去。中斷程序框圖如下所示。 圖 33 鍵盤中斷流程圖 入棧保護 有鍵按下？ 調(diào)延時 20ms 子程序 有鍵閉合？ 轉(zhuǎn)各鍵處理子程序 恢復現(xiàn)場返回 N N Y 讀鍵值 鍵盤掃描 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 7 DS18B20 子 程序 流程圖 根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫前都要對 DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM指令，最后發(fā)送 RAM指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。復位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500微秒，然后釋放， DS18B20收到信號后等待 16～ 60 微秒后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU收到此信號表示復位成功。 DS18B20的初始化流程圖如圖 35所 示 。 DS18B20的讀程序流程圖如圖 36所示 。 DS18B20的寫程序 其流程如圖 37所示。 溫度采集程序流程圖 如圖38 所示 。 [10][11][12][13] 保護現(xiàn)場 重裝定時器 T1 初值 取顯示數(shù)據(jù)，查段碼表得到顯示段碼 將顯示 位碼送 R2 調(diào)串行發(fā)送子程序 送位碼至掃描 口 四位顯示完？ Y N 顯示緩沖區(qū)首址送 R0，位碼賦初值給 R2 恢復現(xiàn)場 中斷返回 顯示緩沖區(qū) R0 加 1，位碼左移一位 圖 34 T1中斷服務程序流程圖 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 8 開始 拉低數(shù)據(jù)線 500181。s延時 置 18B20 出錯 拉高數(shù)據(jù)線 18b20 正常 ? 置 18B20 存在信號 初始化結(jié)束 Y N 圖 35 DS18B20 初始化流程 圖 開 始 延時 數(shù)據(jù)寫入寄存器 C 發(fā)出讀信號脈沖 延時 數(shù)據(jù)寫入寄存器 A 數(shù)據(jù)移完了嗎？ 數(shù)據(jù) 寫入存儲器 返 回 N Y 圖 36 DS18B20的讀程序流程圖 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 9 開始 拉低數(shù)據(jù)線 延時 數(shù)據(jù)移置為數(shù)據(jù)線上 返回 延時 八位移完了嗎？ N Y 圖 37 DS18B20的寫程序 其流程圖 開始 復位 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指 令 復位 DS18B20 發(fā)出讀溫度指令 DS18B20 出錯 DS18B20 正常？ 延時 結(jié)束 Y N 圖 38 溫度采集程序流程圖 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 3. 軟件程序設計 10 看門狗程序流程圖的設計 X5045芯片提供了 EEPROM存貯數(shù)據(jù)及看門狗功能。它必須通過微處理器加以控制方可實現(xiàn)。在前面已經(jīng)詳細介紹了 X5045與單片機的接口電路，其功能的實現(xiàn)還是要靠軟件來實現(xiàn)。 [8][9] X5045 讀 /寫操作時序 讀時序 (l)把 CS 拉低以選擇芯片 (2)發(fā)送 8 位的讀 (READ)指令 (3)送 8 位的字節(jié)地址 (4)將所選定地址的存儲器中的數(shù)據(jù)移到期 SO 線上 寫