【正文】 案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時間，專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（ HS1100）和側(cè)面接觸（ HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 8 制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。 方案一： 采用 HOS201濕敏傳感器 HOS201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流 1V以下，頻率為 50HZ～ 1KHZ，測量濕度范圍為 0～ 100%RH，工作溫度范圍為 0～ 50℃ ，阻抗在 75%RH（ 25℃ ）時為 1MΩ。它工作在 3V~，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在 EEPROM中，掉電后依然保存。 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 7 方案二：采用 DS18B20作為溫度傳感器 DS18B20是由 Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。（ ℃ +︱ t︱ ） ， B級為177。其主要的特點(diǎn)為精度高、測量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測量。 傳感器的選型 傳感器是實(shí)現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分是將溫濕度傳感器置于溫室內(nèi)部，測出室內(nèi)的溫濕度值之后送入AT89S51 單片機(jī)中，然后 LED 顯示出溫濕度測量值。由數(shù)據(jù)采集及處理、單片機(jī)、控制和人機(jī)接口等 4 個大的部分組成。 系統(tǒng)完成后可以通過溫度傳感器 DB18B20 和濕度傳感器 HS1101 對大棚溫室內(nèi)的 溫濕度進(jìn)行測量，通過單片機(jī) AT89S51 對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用 LED顯示出當(dāng)前環(huán)境的溫濕度狀況，其中溫度可以有操作人員根據(jù)不同作物所需的最適宜溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)環(huán)境溫度和設(shè)置的最適宜溫度之差大 于 3℃ 時，報警裝置即會啟動。 電子式濕度傳感器的特點(diǎn)： 電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到 2％— 3％ RH。干濕球測濕法采用間接測量方法，通過測量干球、濕球的溫度經(jīng)過計算得到濕度值，因此對使用溫度沒有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下測濕不會對傳感器造成損壞。而 DS1820 新型單總線數(shù)字溫度傳感器，采用 3 腳 (或 8 腳 )封裝，從 DS1820 讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)僅需要一根 I/O 口線，而且測量精度達(dá)到 12 位，最低 精確到小數(shù)點(diǎn)后 4 位有效數(shù)字。溫度傳感器一般采用熱電阻、熱電偶等模擬器件，需要額外加補(bǔ)償電路，安裝復(fù)雜，成本較高。這種人工測試方法費(fèi)時費(fèi)力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大?；趩纹瑱C(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 目 錄 中文 摘要 ................................................................................................. I 英文摘要 ................................................................................................ II 緒 論 ................................................................................................ 3 1 系統(tǒng)總體方案及傳感器選型 ........................................................... 5 系統(tǒng)總體設(shè)計方案簡述 ............................................................ 5 系統(tǒng)的工作原理 ........................................................................ 5 傳感器的選型 ............................................................................ 6 溫度傳感器的選型 .................................................................. 6 濕度傳感器的選擇 .................................................................. 7 2 傳感器及其硬件電路設(shè)計 ............................................................... 8 溫度傳感器 DS18B20 介紹 ........................................................ 8 濕度傳感器 HS1101 介紹 ......................................................... 13 硬件電路設(shè)計 ........................................................................... 16 溫度測量電路 ........................................................................ 16 濕度測量電路 ........................................................................ 16 3 人機(jī)接口電路 ................................................................................. 17 鍵盤部分 .................................................................................. 17 顯示部分 .................................................................................. 17 報警電路設(shè)計 ........................................................................... 18 RS485 異步半雙工通信總線 .................................................. 19 4 軟件設(shè)計 ......................................................................................... 20 主程序流程圖 ........................................................................... 20 按鍵掃描子程序流程圖 ........................................................... 21 溫度程序流程圖 ....................................................................... 22 濕度程序流程圖 ....................................................................... 24 結(jié)束語 ................................................................................................... 25 致 謝 ................................................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 27 附錄 1 .................................................................................................... 28 附錄 2 .................................................................................................... 44 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 I 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本設(shè)計首先給出了基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案，描述了溫度傳感器 DS18B20 和濕度傳感器 HS1101 的工作原理；其次，進(jìn)行了硬件電路的設(shè)計，包括溫度測量電路、濕度測量電路、鍵盤與顯示電路以及報警電路；然后在硬件部分的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了軟件部分的設(shè)計，包括主程序流程圖、按鍵掃描子程序流程圖和溫濕度程序流程圖，最后運(yùn)用 C語言對各個部分進(jìn)行了編程。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準(zhǔn)確的溫濕度測量儀。而且必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后才可以被微處理器識別和處理。用這種智能化數(shù)字式傳感器的優(yōu)勝顯而易見。干濕球測濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單，在實(shí)際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，電子式濕度傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 5 1 系統(tǒng)總體方案及傳感器選型 系統(tǒng)總體設(shè)計方案簡述 該溫濕度測控系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)和報警系統(tǒng)組成，由溫度、濕度傳感器，顯示器，鍵盤與報警電路等組成。該測控系統(tǒng)具有實(shí)時采集（檢測溫室大棚內(nèi)的溫濕度）、實(shí)時處理（對監(jiān)測到的溫濕度值進(jìn)行比較分析，決定下一步控制進(jìn)程）、實(shí)時控制（根據(jù)處理的結(jié)果發(fā)出控制指令，指揮被控對象動作）的功能。單片機(jī)將預(yù)設(shè)的參考值與測量值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果做出判斷。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量，因此選擇正確的溫濕度傳感器在設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用。 鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。（ ℃ +︱ t︱ ）。一線總線結(jié)構(gòu)具有簡潔且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念， DS18B20的測溫范圍為 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃范圍內(nèi)，精度為 177。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器， 不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。相對濕度在 1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由 16pF變到 200pF，其誤差不大于 177。而且還不具備在本設(shè)計系統(tǒng)中對溫度 30～ 50℃ 的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設(shè)計的濕度傳感器?！?，現(xiàn)場溫度可直接通過 “一線總線 ”以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DS18B20 有三個引腳， GND 接地； DQ 數(shù)字信號的輸出 /輸 入； Vdd 為外接電源輸入端。 (2) DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12位轉(zhuǎn)化為例：用 16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S為符號位。在 DS18B20出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。主機(jī)總線 T0時刻發(fā)送一復(fù)位脈沖 (最短為 480us的低電平信號 )，接著在 tl時刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)， DSl8B20在檢測到總線的上升沿之后，等待 1560us，接著 DSl8B20在 t2時刻發(fā)出存在脈沖 (低電平持續(xù) 60240us)，如圖中虛線所示 ： 圖 24 主機(jī)讀時序 (2) 寫時間隙 當(dāng)主機(jī)總線 t0時刻從高拉至低電平時，就產(chǎn)生寫時間隙，見圖 、圖 ，從 t0時刻開始 15us之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DSl8B20在 t0后 1560us間對總線采樣。之后在 t1時刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙，讀時間隙在 t1時刻后 t2時刻前有效。下面介紹 HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用。 圖 28 濕敏電阻工作的溫、濕度范圍