【正文】 果執(zhí)行相應(yīng)的報(bào)警程序。 Telemunications engineering Dept., Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi) Tutor: Liang Fang Abstract: This paper described the 89C51 to realize agricultural greenhouse temperature and humidity wireless monitoring system design scheme, the scheme uses the 89C51 control as the core, through the acquisition of temperature and humidity sensor dth11 data obtained for agricultural greenhouse environment data and display. At the same time, the data is transmitted to the terminal by nRF2401. Numerical testing before and set the standard temperature and humidity range are pared, to determine whether within the scope of this, if not within the scope of this standard, the system will in this regard the implementation of the oute of the corresponding alarm the test basically achieved all the functions. Key Words： AT89C52； DTH11； 1602LCD； III 目 錄 1 引言 ............................................... 1 課題背景 ....................................... 1 立題的目的及意義 ............................... 1 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ...................... 1 本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容 ............................. 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ....................................... 3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) ................................... 3 系統(tǒng)的組成 ..................................... 3 系統(tǒng)工作原理 ................................... 3 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ....................................... 5 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................. 5 溫濕度傳感器設(shè)計(jì) ............................... 8 無(wú)線模塊設(shè)計(jì) .................................. 10 液晶顯示裝置設(shè)計(jì) .............................. 14 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................. 15 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................... 17 系統(tǒng)初始化模塊 ................................ 17 數(shù)據(jù)采集模塊 .................................. 18 無(wú)線模塊 ...................................... 19 顯示模塊 ...................................... 20 報(bào)警模塊 ...................................... 22 5 硬件調(diào)試 .......................................... 23 結(jié)論 ................................................. 25 致謝 ................................................. 26 參考文獻(xiàn) ............................................. 27 附錄 A ............................................... 28 IV 附錄 B ............................................... 33陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 48 頁(yè) 1 引言 課題背景 改革開(kāi)放以后，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平在快速的發(fā)展，我 國(guó)的社會(huì)地位在不斷的進(jìn)步，生活質(zhì)量水平的好壞相對(duì)很多人來(lái)說(shuō)也變得至關(guān)重要。把溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)用在溫室大棚中，是將單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用具體化和實(shí)際化了，體現(xiàn)了單片機(jī)的一種實(shí)際意義，這 種應(yīng)用隨著溫室大棚的發(fā)展將會(huì)十分廣泛，它代表了一種智能監(jiān)控的方法。完成 比如 升溫 直 到 設(shè)定 溫度、降溫 直 到 設(shè)定的 溫度、在 設(shè)定 溫度 的 上下限范圍內(nèi)保持恒溫 和 多種控制方式 并存 ，在濕 度和溫 度控制 的 方面也是 一樣的 [3]。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，以決定大棚溫濕度的控制過(guò)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 [4]。 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) [5]，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(wú)人化的方向發(fā)展的思路 [6]。特別在溫室大棚中，對(duì)溫濕度要求更為嚴(yán)格。 3. 通過(guò)采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)的方案。 2. 控制處理：當(dāng)溫濕度越限時(shí) 指示燈亮起 ，并根據(jù)報(bào)警信號(hào)提示采取一定手段控制。 圖 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C52 為核心，數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示、報(bào)警都要通過(guò)單片機(jī)。 AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 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。 其引腳排列如圖 所示： 圖 a AT89C52 引腳圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 48 頁(yè) 圖 （ 1）電源及時(shí)鐘引腳（ 4 個(gè)） VCC:電源接入引腳； GND:接地引腳； XTAL1:晶體振蕩器接入的一個(gè)引腳（采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接 地）； XTAL2:晶體振蕩器接入的另一個(gè)引腳（采用外部振蕩器時(shí)，此引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端）。 CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器； RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； 單片機(jī)的寄存器 MCS51 器件有單獨(dú)的 程序存儲(chǔ)器 、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 48 頁(yè) 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 ： AT89C52 有 256 字節(jié) 的 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 直接尋址方式 訪問(wèn) 特殊功能寄存器 （ SFR） [11]。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi) , CPU 可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作。每 一 個(gè)中斷源都可以通過(guò)清除 或 置位特殊 地 寄存器 IE 中的相關(guān)中斷 允許控制位分別使得 中斷源無(wú)效 或 有效。 因?yàn)樗?們 是 為 AT89 系列新產(chǎn)品 得 預(yù)留 [12]。 定時(shí)器 0 和 定時(shí)器 1 標(biāo)志位 TF0 和 TF1 在計(jì)數(shù) 中 溢出 地 那 一 個(gè)周期的 S5P2 被置位 后 。如圖 所示： 圖 復(fù)位電路 R2 1K R3 10K C3 10uf RESET 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 48 頁(yè) 在 AT89C52 單片機(jī) 的 系統(tǒng)中， 單片機(jī) 系統(tǒng)上電啟動(dòng)的 時(shí)候 復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng) 依然 還會(huì)復(fù)位。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘引腳為 XTAL1 、 XTAL2 ，時(shí)鐘引腳外接 一個(gè) 晶體與片內(nèi) 地 反向放大器構(gòu)成了一個(gè)振蕩器，它 給 單片機(jī) 提供 時(shí)鐘控制信號(hào)，時(shí)鐘 引腳也 能外 接 一個(gè) 晶體振蕩器。當(dāng)采用外接晶體振蕩器 的 時(shí) 候 ，此引腳應(yīng) 該 接地。外部晶振以及電容 C1 和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。傳感器包括一個(gè) NTC 測(cè)溫元件 、 一個(gè)電阻式感濕元件，并 且與 一個(gè)高性能 8 位 單片機(jī) 相連 。單線制 串 行口，使系統(tǒng) 的 集成變得簡(jiǎn)易 而 快捷。相對(duì)濕度和溫度測(cè)量 超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離 引腳 1： VDD 供電 引腳 2： DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 引腳 3： NC 空腳，懸空 引腳 4： GND 接地，電源負(fù)極 圖 典型應(yīng)用 電源引腳 DHT11 的供電電壓為 3－ 。單總線即 僅 有一根數(shù)據(jù) 總 線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換 和 控制 全 由單總線完成。 數(shù)據(jù)格式 : 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 48 頁(yè) 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 校驗(yàn)位。 （ 2）微處理器的 I/O 設(shè)置為輸出 且 輸出 為 低電平且低電平保持時(shí)間不能小于 18ms，然后微處理器的 I/O 設(shè)置位輸入狀態(tài)，由于上拉電阻 的原因 ，微 型 處理器 得 I/O 即 DHT11 傳感器的 DATA 數(shù)據(jù)線也隨之 就 變高，等待 DHT11 作出回答信號(hào)。 電氣特性 VDD=5V， T = 25℃，除非特殊標(biāo)注 表 電氣特性表 參數(shù) 條件 min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測(cè)量 mA 平均 1 mA 待機(jī) 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 無(wú)線模塊設(shè)計(jì) NRF24L01 是一款新型 的 單片射頻收發(fā)器件，工作 在 GHz ～ GHz ISM 頻段 內(nèi) 。各引腳功能如下： CE：使 可以 發(fā)射或接收； CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端， 微 型 處理器 可 以 通過(guò)此引腳配置 NRF2401； IRQ：中斷標(biāo)志位； VDD：電源輸入端 ； VSS： 電源地 ； XC2， XC1：晶體振蕩器 引腳 ； VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為 V； ANT1,ANT2：天線接口。若自動(dòng)開(kāi)啟應(yīng)答，那么 NRF2401 在發(fā)射數(shù)據(jù)后 馬上 進(jìn)入接收模式， 立刻 接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR 一致 ）。 首先接收數(shù)據(jù)時(shí) ,將 NRF2401 配置為接收模式，接著延遲 130us 進(jìn)入 到 接收狀態(tài) 著 等待數(shù)據(jù) 得 到來(lái)。 圖 單片機(jī)與 nRF24L01 連接圖 配置字 SPI 口為同步串行通信接口，最大 的 傳輸速率 達(dá)到 10 Mb/s，傳輸時(shí) 首 先傳送低位字節(jié)，然后在 傳送高位字節(jié)。 NRF24L0l 所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過(guò) SPI 口訪問(wèn)。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量： 16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓： 工作電流： () 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： (W H)mm VSS1VDD2V03RS4R/W5EN6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BLA15BLK16LCD1602P8LCD1602D0D1D2D3D4D5D6D710KR5123P10ENRS