【正文】 系統(tǒng)簡介圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 此智能大棚管理系統(tǒng) 由傳感器，單片機(jī)，顯示器，鍵盤，控制器 五部分 組成。 溫度檢測 DS18B20 光照強(qiáng)度檢 BH1750FVIDDDDDDWWWWWWWWWWBBBBBH1750FVIBBH1750FVIBH1750FVI 空氣濕度檢測 DHT11 單片機(jī)分析處理 AT89C51 風(fēng)扇 旋轉(zhuǎn) 卷簾 收放 噴頭 噴水 現(xiàn) 土壤含水量檢測 加熱 絲加 熱 燈 亮 燈 滅 降 低 溫 度 升 高 溫 度 溫 度 減少 光照 強(qiáng)度 增加 光照 強(qiáng)度 調(diào) 節(jié) 土 壤 濕 度 智能大棚管理系統(tǒng) 5 圖 2 系統(tǒng) 框 圖 圖 3 系統(tǒng) 原理 圖 設(shè)計(jì)思想 智能大棚管理系統(tǒng)上電工作后， 控制器 單片機(jī)進(jìn)入主程序后 。 AT89C51 單片機(jī) 鍵盤 調(diào)節(jié)器 顯示器 各種傳感器傳感 器 智能大棚管理系統(tǒng) 6 （ 1） 溫濕度傳感器：負(fù)責(zé)檢測并采集各控制點(diǎn)溫濕度數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)功能 以及 優(yōu)勢及特點(diǎn) 智能大棚栽培管理 充分利用 AT89C52 單片機(jī)的軟、硬件資源 并增添加了 各種各樣的測量電路。 溫度檢測系統(tǒng) 由 DS18B20 測量元件 完成 。根據(jù)溫室大棚內(nèi)的 光照強(qiáng)度傳感器、 溫濕度傳感器 、溫度傳感器、土壤濕度傳感器 等采集到的信息，利用數(shù)據(jù)總線將傳感器 檢測到的 信息送給 51 單片機(jī)，再通過諾基亞 5110 液晶顯示。 本系統(tǒng)主控芯 介紹 （ 1） 本系統(tǒng)主控芯片 51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖 4 所示 。僅僅 增加了面向控制的處理功能，不 但 可處理字節(jié)數(shù)據(jù)， 而且 可以進(jìn)行位變量的處理。8751 則為 4K 字節(jié) EPROM 。 ? 串行口 全雙工的串行口， 一共 具有四種工作 模式 。 ? 特殊功能寄存器 (SFR) 。 即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間截然分開 。 還具有極強(qiáng)的外部存儲器的擴(kuò)展能力，尋址能力分別可達(dá) 64 邸，尋址和操作簡單方便。由于無內(nèi)部程序存儲器，所以只能外擴(kuò)程序存儲器來存放程序。掌握理解好 SFR ，對于掌握 MCS 51 單片機(jī)是十分重要的。在 MCS 51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，有一個(gè)位處理指令的子集，使用這些指令，所處理的數(shù)據(jù)僅為一位二進(jìn)制數(shù) (0 或 1)。 ? 外部時(shí)鐘方式 外部的時(shí)鐘源直接接到 XTA 口端，直接輸入到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上。 控制器的主要任務(wù)是識別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件 。還有 指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路 。 同時(shí)程序計(jì)數(shù)器本身自動加 1 。將子程序的人口地址或中斷向量的地址送人 PC ，程序流向發(fā)生變化，執(zhí)行子程序或中斷子程序。溫度檢測控制部分 實(shí)驗(yàn)框圖 如 圖 6 所示。它的阻值與溫度變化 并非有線性的 關(guān)系 。 方案二： DS18B20 溫度傳感器 。 并且，它不再 把模擬量轉(zhuǎn) 化為數(shù)字量 ，直接測得為數(shù)字量，簡化了許多工作量，電路也 變地 簡單可靠 了許 多。 DS18B20 的管腳排列如 圖 8 所示 : DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí) 接地）。 （ 2） DS18B20 的時(shí)序 由于 DS18B20 采用的是單總線協(xié)議方式 工作地。通過以上的分析我們已經(jīng)選擇了采用以單總線為工作方式的 ds18b20作為溫度檢測的傳感器 。都是通過控制繼電器從而控制抽水電機(jī)來控制抽水泵作出調(diào)節(jié)。不管是抽水電機(jī)還是噴頭在達(dá)到適 當(dāng)值時(shí)都會停止工作，通過程序控制實(shí)DS18B20 測溫程序 顯示溫度數(shù)據(jù) 溫度是否高于設(shè)置 定 值 打開降溫系統(tǒng) 打開加熱 系統(tǒng) 是 溫度相等 是 否 否 鍵盤掃描 鍵盤設(shè)置值與實(shí)際溫 度值比較 A 智能大棚管理系統(tǒng) 13 現(xiàn)。通過溫濕度傳感器檢測溫濕度，將檢測到的溫度與鍵盤所設(shè)濕度做比較，當(dāng)我們檢測到的濕度高于我們設(shè)定的濕度時(shí)，單片機(jī)將作出反應(yīng)，發(fā)出低電平，通過 I0 口將信號傳送給繼電器，繼電器和散熱風(fēng)扇相連，通過電源和單片機(jī)控制的信號從而使繼電器工作模式切換，從而讓加熱水蒸干水達(dá)到控制濕度的目的；當(dāng)溫度傳感器檢測出來的濕度低于鍵盤設(shè)定的溫度時(shí)，單片機(jī)通過分析，通過 IO 口輸出一個(gè)低電平從而控制繼電器，繼電器和抽水電路（由抽水電機(jī)和電源電路組成）相連，繼電器切換模式后電源電路導(dǎo)通從而抽水機(jī) 開始抽水從而使環(huán)境中的濕度提高高。次傳感器 通過調(diào)節(jié)滑動變阻器從而調(diào)節(jié)土壤傳感器輸出數(shù)字信號的閥值，從而控制抽水電機(jī)作出反應(yīng)。傳感器集成了 感濕 型電阻 元件 和一個(gè) NTC 測溫元件 。 產(chǎn)品為單排引腳封裝，連接方便。 圖 17 DHT11 的通訊過程 ? DHT11 的響應(yīng)如圖 18 所示。 在這個(gè)系統(tǒng)中我們采用 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。 智能大棚管理系統(tǒng) 18 光照強(qiáng)度檢測 控制 部分 組成 及設(shè)計(jì) 智能大棚管理系統(tǒng)由單片機(jī)電源電路、光敏 BH1750FVI 模塊、 步進(jìn)電機(jī) 電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動模塊 、 卷簾、日光燈、 諾基亞 5110 液晶顯示和主控芯片（ AT89C52） 組成。 圖 20 智能大棚管理系統(tǒng)光強(qiáng)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖 光照強(qiáng)度傳感器的使用 本 系統(tǒng)采用的的檢測模塊是 BH1750FVI，以下下是對其簡單的介紹。 實(shí)物圖 如圖 21 所示 ，驅(qū)動部分實(shí)物圖 22 所示 ，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 23 所示。 PCD8544 是一塊低功耗的 CMOS LCD 控制驅(qū)動器，設(shè)計(jì)為驅(qū)動 48 行 84 列的圖形顯示。 表 4 諾基亞引腳功能圖 符號 描述 R0~R47 LCD行驅(qū)動輸出 C0~C83 LCD列驅(qū)動 Vss1， Vss2 地 VDD1， VDD2 電源電壓 T1 LCD電源電壓 T2 測試點(diǎn) 1輸入 T3 測試點(diǎn) 2輸入 T4 測試點(diǎn) 3輸入 /輸出 SDIN 測試點(diǎn) 4輸 入 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 D/C 串行時(shí)鐘輸入端 SCE 數(shù)據(jù) /命令 OSC 芯片使能 RES 振蕩器 Dummy1,2,3,4 沒連接 圖 24 設(shè)計(jì)結(jié)果顯示 4 信號處理調(diào)節(jié)部分 為了體現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中能達(dá)到的效果，我們特別做了模型。智能大棚管理系統(tǒng) 22 采用此種方式成功實(shí)現(xiàn)大棚卷簾；門窗自動開關(guān)。本 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中繼電器成為了一個(gè)不可缺少的原件。直流 30V/10A （ 2） 繼電器 5V、 12V、 24V 可選， 默認(rèn) 5V （ 3） 高電平或低電平觸發(fā)方式可選 （ 4） 雙電源供電，可通過跳線帽改為單電源 （ 5） 每路均采用光耦隔離，安全可靠 （ 6） 每路都有常開及常閉觸點(diǎn) （ 7） 每路 LED 狀態(tài)指示，繼電器吸合即點(diǎn)亮 （ 8） 每路附帶續(xù)流二極管，釋放繼電器感應(yīng)電壓，保護(hù)前級電路 （ 9） 每路可選 TVS（瞬態(tài)抑制二極管），默認(rèn)不焊接 （ 10）標(biāo)準(zhǔn) 間距雙排針接口 智能大棚管理系統(tǒng) 23 單電源供電接線原理圖如圖 26 所示。 智能大棚管理系統(tǒng) 24 此穩(wěn)壓電路由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，如圖 28 所示。 ? 穩(wěn)壓電路：減小紋波，使電壓輸出的更加平穩(wěn)。 逐步求精中描述的結(jié)果是一系列的算法功能塊為單位。 主程序設(shè)計(jì) 本 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)控制，其中多有涉及函數(shù)調(diào)用和嵌套調(diào)用，這也是在此系統(tǒng)的主導(dǎo)。 系統(tǒng)調(diào)試 智能大棚管理系統(tǒng)所傳感器較多 （包括溫室度傳感器 DHT1土壤濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器 BH1750，溫度傳感器 18B20） ，不僅要有單片機(jī)方面的 相關(guān)知識 ，還要對各種傳感器有一定的認(rèn)識。 智能大棚管理系統(tǒng) 26 No 循環(huán)結(jié)束 Yes 圖 30 主程序程序流程圖 調(diào)試手段 為檢驗(yàn)各模塊是否按要求進(jìn)行正常工作，借助萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器以及各類軟件進(jìn)行調(diào)試，通過測試結(jié)果完成對 各個(gè)模塊完成功能的評估，對整體練調(diào)是一種很好的促進(jìn)手段?？梢詭椭覀冞M(jìn)行初期硬件的調(diào)試。 開始 初始化 BH1750 DS18B20 初始化函數(shù) 調(diào)用 dht11 函數(shù) receive() 調(diào)用光照控制函數(shù) conversion() conversion()conversion() 調(diào)用溫度控制 函數(shù) wendu() 調(diào)用按信號處理函數(shù) 如果 1=1 調(diào)用界面控制函數(shù) 智能大棚管理系統(tǒng) 27 這些調(diào)試工具入門簡單、不僅可以全面的了解的硬件電路的各項(xiàng)性能指標(biāo)，也可以觀察微處理器中各個(gè)寄存器的值和狀態(tài)，為我們調(diào)試提供了諸多方便。這些數(shù)據(jù)都是時(shí)時(shí)監(jiān)控的。每個(gè)設(shè)置界面對應(yīng)設(shè)置按鍵一樣，單步進(jìn)值不一樣；溫度步進(jìn)值時(shí) 1，光照強(qiáng)度步進(jìn)值時(shí) 100，濕度步進(jìn)值時(shí) 1。 如圖 35 所示，分別是加熱中的加熱絲和旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)扇。 智能大棚管理系統(tǒng) 30 結(jié)束語 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是基于單片機(jī)技術(shù)的大棚環(huán)境管理控制的設(shè)計(jì)。 本課題研究的開發(fā)平臺小巧，功能齊全，成本低，使用 5110 液晶進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)值顯示，通過按鍵使該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面，很適在大眾里推廣使用，在未來幾十年里智能化的發(fā)展的一大趨勢，通過一代代人的不懈努力，必將使其更好的為我們?nèi)祟惙?wù)。 智能大棚管理系統(tǒng) 31 參考文獻(xiàn) [1] 李戍 ,陳建輝 .溫室溫濕度控制系統(tǒng) [J].中華自控 ,2021(8):2531 [2] 高智富 .溫室環(huán)境控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)揮趨勢 [J].中國市場學(xué)術(shù)論叢 ,2021(9):106109 [3] 楊衛(wèi)中 ,張曙光 ,蔡振江等 .溫室自動控制系統(tǒng)的試驗(yàn)研究 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1999,1（ 3）： 459261 [4] 傅志剛 .溫室溫濕度自動控制系統(tǒng) [J].建材技術(shù)與應(yīng)用 ,2021(6):2728 [5] 李相白 ,楊澤林 ,李建春 等 .基于類別的溫室溫濕度變化率相關(guān)性研究 [J].安徽農(nóng)業(yè)科 技 ，2021 ,37(15):73067309 [6] 李興山 ,崔衛(wèi)青 .基于溫室溫濕度控制系統(tǒng)的研究 [J].安徽農(nóng)業(yè)科 技， 2021,37（ 22）： 1070410740 [7] 馮帆 ,邱立春 ,劉維佳 .模糊控制在溫室溫濕度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].農(nóng)機(jī)化研 究 ,2021(6):148150 [8] 張為民 .溫濕度測控系統(tǒng)中的智能控制器研究 [J].西北民族大學(xué)學(xué)報(bào) ,2021,25(2):4246 [9] 彭晏飛 ,董莉 .溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì) [J].遼寧工程大學(xué)學(xué)報(bào) ,2021(8):7375 [10] 曾一凡 ,付文斌 ,陳養(yǎng)彬 .溫室自動控制系統(tǒng)中模糊控制器的設(shè)計(jì) [J].農(nóng)機(jī)化研 究， 2021（ 5）： 161166 [11] 劉建民 ,包長春 .新型溫濕度測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制算法 [J].西藏科技 ,2021(6):6264 [12] 徐璜 ,崔秋實(shí) ,黃英等 .新型智能溫室模擬系統(tǒng)及其控制 [J].中國高新技術(shù)企 業(yè)， 2021（ 2） :5254 [13] 譚偉 ,徐玲 .智能溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其仿真 [J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué) 報(bào)， 2021,36（ 8）： 8789 [14] Jackson user’s Guide to Principle Components[J].New York:WileyInterscience,1991 [15] Glasmeier A , Howland M . 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