【正文】 Computers． 2020，24（ 6） 570－ 580。 [8] 王學(xué)武 ， 王冬青 ， 陳程 ， 顧幸生 ， 孫自 強(qiáng) ， 基于混沌 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣化爐溫度軟測量系統(tǒng) 2020(5) .冀捐灶 .楊寶強(qiáng) 基于 AT89C2051的溫濕度控制儀 ， 2020(1)。 [12] 張志利 .蔡偉 ， 基于 AD590 的溫度測控裝置研制 ， 2020(2)。 [16] 董巍巍，李釗，李建軍，李冰，彭黎明 .基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)， 2020 (12) 在本論文初期，我對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行了具體的按排，如下表所示： 表 1 進(jìn)度安排表 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 資料搜集、整理分析，提出研究技術(shù)路線（開題報(bào)告） — . 2 方案的比較和論證 — 3 系統(tǒng)開發(fā) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 4 系統(tǒng)調(diào)試、完善 5 撰寫開發(fā)報(bào)告、答辯 — 蔬菜大棚智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 本文的蔬菜大棚智能 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) ， 通過對(duì)農(nóng)村蔬菜大棚的實(shí)地考察和綜合分析 ， 結(jié)合農(nóng)村的生產(chǎn)力條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況 ， 本著務(wù)實(shí)、夠用、功能實(shí)現(xiàn)完全的原則 ， 采用 STC89C52 單片 機(jī)的串口擴(kuò)展 功能， 搭建了一個(gè)智能數(shù)據(jù)采集平臺(tái) ， 用于檢測蔬菜大棚的 溫濕度、光照度 數(shù)據(jù) ， 同時(shí)在顯示屏上顯示 數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)報(bào)警和報(bào)警值設(shè)置的功能， 既滿足了菜農(nóng)的需求 ， 又節(jié)約了成本，力求本系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際中。環(huán)境中晝夜的溫濕度、光照度變化大，其對(duì) 蔬菜 生長極為不利。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 國內(nèi)外總體發(fā)展?fàn)顩r 從國內(nèi)外 蔬菜 大棚控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，控制技術(shù)大致經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段 ：手動(dòng)控制，自動(dòng)化控制，智能化控制。種植者采用手動(dòng)控制方式，對(duì)于作物生長狀況的反應(yīng)是最直接、最迅速且是最有效的，它符合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)律。通過改變溫室大棚環(huán)境設(shè)定目標(biāo)值，可以自動(dòng)地進(jìn)行環(huán)境氣候調(diào)節(jié)，但是這種控制方式對(duì)作物生長狀況的改變難以及時(shí)做出反應(yīng)利康搬家公司電話，難以介入作物生長的內(nèi)在規(guī)律。由此可見，溫室大棚環(huán)境控制朝著基于作物生長模型、溫室大棚綜合環(huán)境因子分析模型和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的信息自動(dòng)采集及智能控制趨勢發(fā)展。環(huán)境控制計(jì)算機(jī)主要用來對(duì)蔬菜大棚環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測和控制。目前，荷蘭自動(dòng)化智能玻璃蔬菜大棚制造水平處于世界先進(jìn)水平，荷蘭開發(fā)的蔬菜大棚計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是通過人機(jī)交互界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和必要的信息顯示，可繪制出設(shè)定參數(shù)曲線、修正值曲線以及測量的數(shù)據(jù)曲線，可以從數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)出設(shè)定 的時(shí)間段內(nèi)參數(shù)以便于必要的數(shù)據(jù)查詢，并能直接對(duì)計(jì)算機(jī)串行口進(jìn)行操作，完成上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信。控制要求能在遠(yuǎn)離蔬菜大棚的計(jì)算機(jī)控制室就能完成，即遠(yuǎn)程控制。 80 年代末出現(xiàn)了遍布式控制系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 90 年代初期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究所和作物花卉研究所，研制開發(fā)了 蔬菜大棚控制與管理系統(tǒng)，并開發(fā)了基于 Windows 操作系統(tǒng)的控制軟件； 90年代中后期，江蘇理工大學(xué)毛罕平等人研制開發(fā)了蔬菜大棚軟硬件控制系統(tǒng)，能對(duì)溫度、光照、 CO2 、濕度等進(jìn)行綜合控制，是目前 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 國產(chǎn)化蔬菜大棚計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)較為典型的研究成果。中科院合肥智能機(jī)械研究所研制了“農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 — DET 系列軟件”和智能蔬菜自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠有效地提高作物產(chǎn)量、縮短生長期、減小人工操作的盲目性。 我國蔬菜大棚存在的問題 (1)科技含量和總體發(fā)展水平較低。這樣降低了生產(chǎn)管理的效率。 (4)缺少基于農(nóng)業(yè)專家知識(shí)的上位機(jī)管理系統(tǒng)。但沒有形成國家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和工廠系列的產(chǎn)品，且應(yīng)用率僅占設(shè)施栽培面積的 10％，而絕大部分由農(nóng)民自行建造的塑料日光蔬菜也只能 起到一定的保溫作用，根本不能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的調(diào)控。本系統(tǒng)要能對(duì) 溫濕度、光照度進(jìn)行實(shí)時(shí) 采集 ， 采集 到的數(shù)據(jù)傳入 單片機(jī)中， 通過單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ， 處理過的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)接口送達(dá) 顯示模塊 顯示 ，當(dāng)數(shù)據(jù)超出系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，要能通過按鍵調(diào)整 報(bào)警 上限值。 蒸騰作用的目的就是通過把水分從 蔬菜 的葉子中蒸發(fā)出來 ， 蒸騰在蒸騰的過程中 ， 能增加空氣的濕度 ， 所以植被繁茂的地方一般來說對(duì)氣候和空氣起著積極的調(diào)節(jié)作用 ， 但是反過來 ， 空氣的濕度同樣影響著 蔬菜 蒸騰作用是否能順利進(jìn)行 ， 濕度過高 ， 使得蒸騰作用減弱 ，蔬菜 體內(nèi)養(yǎng)分供給不 足 ，蔬菜體會(huì)變得發(fā)黃脆弱 ， 缺乏營養(yǎng) 。 （ 1） 對(duì)溫度的要求 番茄是喜溫性蔬菜，在正常條件下，同化作 用最適宜的溫度為 20～ 25℃，溫度低于 15℃，不能開花或授粉受精不良，導(dǎo)致落花等生殖生長障礙。種子發(fā)芽的適宜溫度為25～ 30℃，最低 12℃。 由此可得結(jié)論：番茄最是生長溫度為 20～ 30℃ 。發(fā)芽期不需要光照，有光反而抑制種子發(fā) 芽，降低種子的發(fā)芽率，延長種子發(fā)芽時(shí)間。反之在弱光下坐果率 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 降低，單果重下降，產(chǎn)量低，還容易產(chǎn)生空洞果和筋腐果。不同生長時(shí)期對(duì)水分需求不同。當(dāng)外界夜溫不低于 15℃時(shí)，可晝夜通風(fēng)，棚溫過高還會(huì)使番茄紅素氧化分解，影響果實(shí)著色 。 （ 2）實(shí)現(xiàn) 蔬菜大棚內(nèi)溫濕度、光照度的采集。 溫濕度 傳感器的選擇 溫濕度傳感器介紹 溫濕度傳感器就是能夠感知和測量環(huán)境中某點(diǎn)溫度和濕度的一種敏感元器件，它將環(huán)境中的溫度、濕度或者與其相關(guān)的參量的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱便可獲得被監(jiān)測點(diǎn)在環(huán)境中的溫度、濕度信息從而可以進(jìn)行太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 檢測、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測、監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)。 （ 2）邏輯輸出型 溫濕度 傳感器 邏輯輸出型 溫濕度 傳感器判斷溫度、濕度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫濕度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào) 。 例如： DHT1HTG383X 系列、 SHTII 等，該類溫濕度傳感器應(yīng)用范圍較廣， 車行業(yè)、樓宇控制 、暖通空調(diào)、電力機(jī)房、 農(nóng)業(yè) 、 工業(yè)、 醫(yī)藥業(yè) 等領(lǐng)域。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測溫元件并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。 2℃ ⑤工作電壓： DC5V/ ⑥數(shù)字信號(hào)輸出 ⑦數(shù)據(jù)端口帶上拉電阻 ⑧帶 3mm 固定螺絲孔，方便安裝 光照傳感器選擇 光照傳感器介紹 光照傳感器就是能夠感知和測量環(huán)境中某點(diǎn)光照強(qiáng)度的一種敏感元器件，它將環(huán)境中的光照或者與其相關(guān)的參量的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 的強(qiáng)弱便可獲得被監(jiān)測點(diǎn)在環(huán)境中的光照度信息從而可以進(jìn)行檢測、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測、監(jiān)控、報(bào) 警系統(tǒng)。 （ 2） 集成光照傳感器 集成光照傳感器可以根據(jù)光線強(qiáng)度來調(diào)整亮度，分辨率較高，測量范圍大。 光照傳感器 BH1750fvi 簡介 （ 1）產(chǎn)品介紹 BH1750fvi 是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。 。 。 lx 到 100000 lx 馬克斯 /分鐘的范圍。 （ 3）最大額定參數(shù) 表二 BH1750fvi額定參數(shù) 參數(shù) 符號(hào) 額定值 單位 電源電壓 Vmax V 運(yùn)行溫度 Topr 40~5 ℃ 儲(chǔ)存溫度 Tstg 40~100 ℃ 反向電流 Imax 7 mA 功率損耗 Pd 260 mW （ 4） BH1750fvi 框圖 圖 BH1750fvi框圖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 5）框圖描述 ① PD 接近人眼反應(yīng)的光敏二極管。該時(shí)鐘為內(nèi)部邏輯時(shí)鐘。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4位的。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1美元，最高端的型號(hào)也只有 10美元。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國 50年代開發(fā)的74系列，或者 60年代的 CD4000 系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國 70 年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的 軟件還是最低級(jí)匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。 可以說，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛 ，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。 單片機(jī)的硬件特性 ： 單片機(jī)集成度高； 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化； 單片機(jī)可靠性高，可長時(shí)間無故障工作 處理功能強(qiáng)，速度快。 （ 2） 硬件結(jié)構(gòu)簡單，具有防腐的可編程多路復(fù)用 I/O 引腳，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器、打印接口的變成功能。 2）具有較強(qiáng)的中斷處理能力。 LED 數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字 。共陰和共陽極數(shù)碼管，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。雖然 LED 數(shù)碼管能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，高頻特性好，單色性好，亮 度高等特點(diǎn)，而且其程序的編寫較容易，但是其顯示信息有限，只能顯示數(shù)字信息，若采用 LED數(shù)碼管顯示則需要兩片四位的 LED 數(shù)碼管，從而需要更多的 I/O 口來進(jìn)行控制。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的原理框圖如圖： 圖 系統(tǒng)總體方框圖 溫濕度采集電路 DHT11串行通信說明（單線雙向） （ 1） 單總線說明 DHT11 器件采用簡化的單總線通信。 （ 2） 單總線傳送數(shù)據(jù)位定義 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ， 采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次傳送 40 位數(shù)據(jù)，高位先出。 5K MCU STC89C52 DHT11 VCC VCC GND 1Pio 4Pio 2Pio 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 此連接電路需注意事項(xiàng) : 20米時(shí)用 上拉電阻，大于 20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況降低上拉電阻的阻值。 主控器通過 IIC 接口向 BHl750 發(fā)送各種控制命令以及讀取測量數(shù)據(jù) 。 20米時(shí)用 上拉電阻，大于 20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況降低上拉電阻的阻值。 按鍵按下的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)復(fù)位？在單片機(jī)啟動(dòng) ，電容 C兩端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時(shí)候 10K電阻兩端的 電壓接近于 0V， RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 本系統(tǒng)采用晶振鐘電路。 顯示電路 本數(shù)據(jù)采集系