【正文】 02 液晶屏進(jìn)行顯示。通過設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖、用Proteus 軟件進(jìn)行仿真，證明了該系統(tǒng)的可行性。結(jié)合作物生長(zhǎng)規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物在不適宜生長(zhǎng)的反季節(jié)中，可獲得比室外生長(zhǎng)更優(yōu)的環(huán)境條件，從而使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì) 、高產(chǎn)、高效的栽培目的。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長(zhǎng)所需的環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計(jì)算編機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測(cè)量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較，以決定大棚 /倉(cāng)庫(kù)溫濕度的控制過程，按照相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱，降溫或者是澆水，通風(fēng)等。 國(guó)外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測(cè)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中，近幾年各國(guó)溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，朝著網(wǎng)絡(luò)化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)比較的結(jié)果對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，啟動(dòng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備如噴水機(jī)，吹風(fēng)機(jī)，加熱器，降溫等，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度狀態(tài)。 。另外，還要能夠通過按鍵修改設(shè)定的上下限。如果系統(tǒng)的可靠性不能達(dá)標(biāo)，那么系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就會(huì)增大，造成很大的損失。性價(jià)比高的產(chǎn)品更容易被消費(fèi)者接收，但是設(shè)計(jì)過程中不能盲目地追求性價(jià)比，它應(yīng)該建立在對(duì)產(chǎn)品性能要求的基礎(chǔ)上，首先要滿足性能要求，然后再設(shè)法降低產(chǎn)品成本。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 用 PLC作為主控制器的控制系統(tǒng) 方案二 使用單片機(jī)進(jìn)行控制。 PLC 在工業(yè)控制領(lǐng)域用得比較多，編程簡(jiǎn)單，而且抗干擾能力強(qiáng)。一個(gè)單片機(jī)只要幾塊錢，而一個(gè)很一般的 PLC 一般也要幾百上千元。 3 單元模塊設(shè)計(jì) 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)包括振蕩電路和復(fù)位電路等。 AT89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1 和 XTAL2，在 XTAL1 和 XTAL2 端口接上時(shí)鐘電源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。電容 C1 和 C2 對(duì)頻率有微調(diào)作用，應(yīng)盡可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng) VCC 上電時(shí)，只有當(dāng) VCC 超過 ，低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。 為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的部分 ，其第一功能就是高電平復(fù)位，高電平復(fù)位是在通電瞬間通過充電來實(shí)現(xiàn)的。因此上電的時(shí)候就要讓單片機(jī)復(fù)位一次；在運(yùn)行過 程中，如果程序出錯(cuò)，也需要進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。隨著充電的繼續(xù)進(jìn)行，電流會(huì)逐漸減小，電阻兩端的電壓 UR=IR 也逐漸減小，即 RST 引腳的電勢(shì)逐 漸減小。 液晶顯示模塊 測(cè)量到的溫濕度值將顯示到液晶屏 LCD1602 上，它可以顯示 2行，每行 16 個(gè)字符。 它與單片機(jī)的接口電路如下圖所示： 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 LCD1602 與單片機(jī)的接口電路 溫濕度傳感器模塊 溫濕度傳感器選用瑞士 Sensirion 公司生產(chǎn)的 SHT10。因此，從滿足大棚溫濕度監(jiān)測(cè)的要求來看， SHT11 已經(jīng)足夠，故選用 SHT11。蜂鳴器為一種采用一體化結(jié)構(gòu)的電子器件， 采用了直流電壓來供電，廣泛的應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)、報(bào)警器、復(fù)印機(jī)、電子玩具、電話機(jī)、汽車電子設(shè)備、定時(shí)器等電子產(chǎn)品之中用作發(fā)聲器。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)如下 圖： 圖 報(bào)警電路圖 蜂鳴器工作電流一般為 10mA，而單片機(jī)的 I/O 口只能承受幾毫安的電流，因此需要加三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。矩陣式鍵盤較為復(fù)雜，一般用于按 鍵數(shù)目較多，而單片機(jī)可用的 I/O 口又比較有限時(shí)。 本設(shè)計(jì)中的鍵盤是低電平有效。 AT89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 P0口： P0 口是一個(gè) 8位漏極開路的雙向 I/O口。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器 (其地址為 0000HFFFFH)，EA端必須保持低電平 (接地 )。 軟件設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的大棚溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)由一個(gè)主程序調(diào)用多個(gè)子程序，它們包括SHT10 溫濕度采集子程序、 LCD1602 液晶顯示子程序、輸出控制子程序、鍵盤掃描子程序，如下圖所示： 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 程序總體結(jié)構(gòu) 主程序主要就是調(diào)用各個(gè)子程序的 C 語(yǔ)言文件中定義的函數(shù)，實(shí)現(xiàn) SHT1LCD1602 初始化等操作，然后測(cè)量溫濕度，調(diào)用函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后進(jìn)行顯示并輸出控制信號(hào)。其他 C 文件要使用該變量時(shí)，要先使用 extern 將全局變量的作用域擴(kuò)展到本 C 語(yǔ)言文 件。寫時(shí)序用來發(fā)送控制字，即發(fā)送命令，測(cè)量結(jié)束后，發(fā)出讀時(shí)序讀回測(cè)量數(shù)據(jù)。 Keil 編譯器 是目前最流行 的 單片機(jī) 開發(fā) 的軟件 ，它 是美國(guó) Keil Software 公司 開發(fā)的 C 語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng) 。 Proteus Proteus 用來對(duì)電路進(jìn)行仿真，它的功能強(qiáng)大，包括單片機(jī)在內(nèi)的眾多元器件都可以仿真。Proteus 實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì) ，可以實(shí)現(xiàn) 從原理圖 繪制和 代碼調(diào)試到 1 與其 外圍電路仿真，一鍵切換到 印刷電路板的 設(shè) 計(jì) 。選放好元器件后，要對(duì)元器件進(jìn)行一個(gè)重新的布局，使之看起來很清晰，并且所占面積較小。再新建文件，點(diǎn)擊菜單欄中 File 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 下的 new 新建文件 ，進(jìn)行保存。如果溫濕度超出了設(shè)定的上下限，將進(jìn)行報(bào)警，并啟動(dòng)溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備。 系統(tǒng)的指標(biāo)參數(shù) 系統(tǒng)的指標(biāo)參數(shù)完成情況如下表所示： 表 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)表 實(shí)現(xiàn)功能 結(jié)果 完成程度 測(cè)量溫度范圍 40～ 40℃ 完成 測(cè)量溫度誤差 177。鍵盤的工作方式分兩種，一種是查詢方式，一種是中斷方式。當(dāng)溫濕度回到規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，只是停止報(bào)警，而溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備應(yīng)該繼續(xù)保持工作，直到溫濕度留有一定裕量時(shí)才停止。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感覺我實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力有了很大提高。用導(dǎo)線焊了很久，剛開始還好，到了后來線越來越多，要放置新的元器件都很困難。做復(fù)雜的板子最好用 PCB 板，用萬能板的話很容易出錯(cuò)。 總而言之，畢業(yè)設(shè)計(jì)大大地鍛煉了我解決實(shí)際問題的能力，為我將來的就業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 sfr DBPort = 0x80。 //void LCD_Write(bit style, unsigned char input)。i++) for (j=0。 RW=1。 E=0。 RW=0。//注意順序 E=1。 LCD_Wait()。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38)。 //清屏 LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE)。\039。\039。 } } include include include //Keil library include //Keil library include define uchar unsigned char /* typedef union //定義共同類型 { unsigned int i。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 sbit SCK = P2^0。 /*************************************************************************************/ //SHT11 程序 define noACK 0 //繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，用于判斷是否結(jié)束通訊 define ACK 1 //結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸； //地址 命令 讀 /寫 define STATUS_REG_W 0x06 //000 0011 0 define STATUS_REG_R 0x07 //000 0011 1 define MEASURE_TEMP 0x03 //000 0001 1 define MEASURE_HUMI 0x05 //000 0010 1 define RESET 0x1e //000 1111 0 //寫字節(jié)程序 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 char s_write_byte(unsigned char value) { unsigned char i,error=0。value) DATA=1。_nop_()。 //釋放數(shù)據(jù)線 SCK=1。_nop_()。 //error=1 通訊錯(cuò)誤 } //讀字節(jié)程序 char s_read_byte(unsigned char ack) // { unsigned char i,val=0。i=1) //高位為 1，循環(huán)右移 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 { SCK=1。 //如果是校驗(yàn)，讀取完后結(jié)束通訊； SCK=1。 //延時(shí) 3us SCK=0。 DATA=1。 //準(zhǔn)備 _nop_()。 _nop_()。_nop_()。 _nop_()。 SCK=0。 SCK=0。 //啟動(dòng)連接復(fù)位 error+=s_write_byte(RESET)。 unsigned int i。 // 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 測(cè)量溫度 case HUMI : error+=s_write_byte(MEASURE_HUMI)。i65535。 //讀第一個(gè)字節(jié)，高字節(jié) (MSB) *(p_value+1)=s_read_byte(ACK)。 // 12 位濕度精度 修正公式 const float C2=+。 // 14 位溫度精度 5V 條件 修正公式 float rh=*p_humidity。 // rh_true: 濕度 ture 值 float t_C。 //相對(duì)濕度對(duì)于溫度依賴性補(bǔ)償 if(rh_true100)rh_true=100。 //返回濕度結(jié)果 } 。 //濕度最小修正 *p_temperature=t_C。 //補(bǔ)償溫度 rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1。 // t: 14 位 溫度 fl