【正文】 50 60 70 80 90 100 F 7351 7224 7100 6976 6853 6728 6600 6468 6330 6186 6033 LCD1602 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 LCD1602 的管腳定義圖如圖 317所示： 圖 317 LCD1602 管腳圖 LCD1602 管腳定義如表 310所示 表 310LCD1602 管腳定義 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 遲滯 錯(cuò) 錯(cuò) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 標(biāo)稱電容 55%RH 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的溫度工作范圍，響應(yīng)時(shí)間 5秒；濕度輸出受溫度影響極小，防腐蝕性氣體；常溫使用無需溫度補(bǔ)償，無需校準(zhǔn)；具有最突出的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)期穩(wěn)定性極強(qiáng)。寄生供電時(shí) DS18B20發(fā)送 “ 0 ” ，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送 “ 1 ” 。 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。適用于單片工作。 DS18B20 的 ROM 指令如表 34 所示： 表 33 DS18B20 的 ROM指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM中的編碼（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。開漏單總線接口引腳。外接晶振時(shí)， C2 和 C3通常選擇為 22pF 左右，雖然對(duì)電容 的值沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。以上橋式的所有整流二極管可選IN4001 小功率二極管。 這兩個(gè)值決定了相關(guān)元件的選擇。 表 31 器件參數(shù)選擇表 555 類型 R1/kΩ R2/kΩ TLC555 909 576 TS555 100nF 電容 523 7555 1732 549 M555 1238 562 在本設(shè)計(jì)中我們選擇的 555 為 TLC555，所以選擇的匹配電阻為 909KΩ ,根據(jù)以上公式可以得到振蕩電路的相關(guān)參數(shù)為， R2=567kΩ ， R4= kΩ ， R1=909 Kω , R3=1 kΩ 。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 充電、放電的時(shí)間計(jì)算公式分別為： ? ? ln 2RRCT 42h i g h ???? (35) ln 2 RCT 2lo w ??? (36) 輸出波形頻率 F和占空比 D的計(jì)算公式如下： ? ? ? ? l n 2R4 2 R 2C/1T T/1T/1F l owhi gh ?????? (37) ? ? R4 2R 2 R4R2 T T/T /TTD l o wh i g hh i g hh i g h ?????? (38) 通常取 R4 R2,使得 D≈ 50%，輸出接近于方波。 電路為典型的 555 非穩(wěn)態(tài)電路。 MAX232C 芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V 電源變換為 RS232 輸出電平 所需要的177。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)定義了 25 根引線，對(duì)于一般的雙向通信，只需使用串行輸入 RXD，串行輸 出 TXD 和地線 GND， RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定 +3V～ +15V 之間的任意電平為邏輯 0 電平 ,3V～ 15V 之間的任意電平為邏輯 1電平，與 TTL 和 CMOS 電平是不同 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 的。在本設(shè)計(jì)中采用 RS232 通訊接口，用來和單片機(jī)與 PC 機(jī)通訊。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存，在設(shè)計(jì)中 74HC573 用以作為擴(kuò)展輸出。 +5V+5V123J1POWERC1104C4104C2470uFD1IN4007D3IN4007D2IN4007D4IN4007+12VR31KR21K電源部分D6LED2in12out3IC178XXGND GNDC6104C3C5+5V +5VGND123 456S1KEY3+5VUSBPOWER1DATA2DATA+3USBGND4SHELL15SHELL26J2USBCOND5LED2 圖 313（ 1）電源原理圖。在單片機(jī)控制板中設(shè)計(jì)的 +5v 電壓，在繼電器控制板上設(shè)計(jì)的 +5v 和 +12v 電壓。當(dāng) Q1口輸入為高電平時(shí)，光耦斷開，三極管基極為低電平，三極管未導(dǎo)通，繼電器斷開。這時(shí)彈簧被拉長(zhǎng)，觀察到工作電路被接通，小燈泡 L發(fā)光?？刂齐娐肥怯呻姶盆F A、銜鐵 B、低壓電源 E1和開關(guān)組成；工作電路是由小燈泡 L、電源 E2和相當(dāng)于開關(guān)的靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)組成。繼電器就是一個(gè)典型、簡(jiǎn)單有效的功率驅(qū)動(dòng)器。 當(dāng)按鍵盤調(diào)溫鍵時(shí) 1602 顯示 Function Option Temperature，然后按 09鍵輸入溫度閥值；當(dāng)鍵盤調(diào)濕時(shí) 1602 顯示 Function Option RH；當(dāng)鍵盤調(diào)時(shí)和定時(shí)時(shí)， 1602 顯示 Timer ChoseKey:UP/DOWN；當(dāng)鍵盤調(diào)光時(shí) 1602 顯示 Function Option GZ；當(dāng)鍵盤調(diào) CO2 時(shí)， 1602 顯示 Function Option CO2。 1602LCD 有 16 條引腳線， 1 腳接地， 2 腳接電源，3腳為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，外接一個(gè)滑動(dòng)電阻用以調(diào)整對(duì)比度， 4 腳為寄存器選擇， 5 腳為讀寫信號(hào)線， 6 腳為使能端， 6 腳連接到單片機(jī)，由單 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 片機(jī)控制。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、 PCB 線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件．英文名稱叫“ LCD Module”，簡(jiǎn)稱“ LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。 DS1302 的 RES、 IO、SCLK 接口分別接到單片機(jī)上，每根線上有 10k 的上拉電阻。采用三線接口與 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 CPU進(jìn)行同步通信，可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 圖 37 鍵盤功能圖 初使 化時(shí)我們先讓 P1 口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，即讓P1口輸出 0xF0。由于 6004 與單片機(jī)的電平不兼容，將 6004 的串行輸出端（ TDX）通過電阻分壓接到單片機(jī)的 上， 6004 的串行輸入端（ RDX）經(jīng)過一個(gè)高速光耦芯片 HCPLO631 升壓接到單片機(jī)的 口具體電路圖如圖 36。若吸收介質(zhì)中含 i種吸收氣體，則式（ 33）應(yīng)改為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。吸收系數(shù)取決于氣體特性，各種氣體的吸收系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 N∝ cL錯(cuò)誤 !未找到引用源。 經(jīng)積分得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，氣體介 質(zhì)的厚度為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。其測(cè)量分為為： 05000ppm；其測(cè)量精度：在 22℃ 時(shí)與工廠標(biāo)準(zhǔn)氣體相比誤差約 177。模塊的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線分別接在 Q6,Q7 端，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上，通過數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)的光照量顯示到 LCD 液晶顯示屏中。這樣施密特觸發(fā)器的正負(fù)閥值電壓分別是 VCC/3 和 2VCC/3，這樣就控制了方波輸出的電壓值為正，方便單片機(jī)采集。 等量電容 HS1101 通過 R5與 R8充電到門限電壓（約 ），通過 R8放電到觸發(fā)電平（約 ），然后 R5通過引腳 7 短路到地。 本 設(shè)計(jì)中 采用的是測(cè)量 555 輸出的振蕩的方法，電路如 圖 3３ 所示 。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O 口線要接 5KΩ左右的上拉電阻 .我們采用的是第一種連接方法 。在本系統(tǒng)中采用的是 STC12C5A60S2 單片機(jī)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌各個(gè)模塊的工作，信號(hào)的處理協(xié)調(diào)其他模塊的工作，將采集的信號(hào)處理判斷并且顯示，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，且工作效率的高低影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，所選擇的單片機(jī)的功耗低，速度快，成本低，穩(wěn)定性好，滿足設(shè)計(jì)要求。工作電壓在 ， 1280 字節(jié)的 RAM， 4 個(gè) 16 位定時(shí)器， 3 個(gè)時(shí)鐘輸出口，外部中斷 I/O 口 7 路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊，通用全雙工異步串行口（ uart）。 3 單元模塊設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的硬件主要有 STC12C5A60S2 單片機(jī)系統(tǒng)， DS18B20 組成的溫度檢測(cè)模塊， HS1101 與 NE555 組成的濕度檢測(cè)模塊，數(shù)字光學(xué)傳感器 GY30 模塊，氣體傳感器 6004 組成的二氧化碳檢測(cè)模塊，繼電器驅(qū)動(dòng)電路和電源電路等。在溫度傳感器中雖然 AD590 溫度傳感器要求的精度和適應(yīng)環(huán)境比 DS18b20 更高一點(diǎn)，但 是后續(xù)的模擬電路較為復(fù)雜，反而引入了不確定量， DS18b20 后續(xù)電路簡(jiǎn)單占用的 I/O 口數(shù)量少，為整體留出了足夠的 I/O 口資源。 現(xiàn)代溫室中需要考慮到系統(tǒng)的可移植和可擴(kuò)展性，用戶可以根據(jù)自身的環(huán)境因素和需求更改相應(yīng)的參數(shù)。其原理框圖如圖 22所示。在光照傳感器上采用 GY30數(shù)字光模塊， IIC 總線接口占用 I/O 口較少，線性度好。 方案二 圖 22 方案二的原理框圖 上位機(jī) RS232 人機(jī)交互系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng) 溫度 濕度 二氧化碳 光照強(qiáng)度 報(bào)警 LED 時(shí)鐘 液晶 排風(fēng) 通光 加熱 加濕 下位機(jī)（ STC12C5A60S2） 鍵盤 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 方案二：本方案中采用上位機(jī)與下位機(jī)通訊的方式，將下位機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回上位機(jī)中，上位機(jī)也可以將控制命令傳遞下位機(jī)。二氧化碳濃度檢測(cè)傳感器采用紅外二氧化碳傳感器 6004?！?，當(dāng)電源電壓在 5— 10V 之間，穩(wěn)定度為 1﹪時(shí)，誤差只有 177。 1 月 — 2 月，查閱和收集文獻(xiàn)資料； 2 月 20 日 — 3 月 15 日，提出設(shè)計(jì)方案并對(duì)方案進(jìn)行比較和論證，并最終確定方案。傳感器將采集到的信號(hào)傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)將采集的信號(hào)處理后由 LCD1602 液晶實(shí)時(shí)顯示，便于觀察。 現(xiàn)在的溫室管理系統(tǒng)在 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代控制理論對(duì)溫室的內(nèi)部和外部的各種環(huán)境因素的監(jiān)控，包括溫度、濕度、光照、 CO2 以及養(yǎng)料等，并且進(jìn)行自動(dòng)的控制和調(diào)節(jié)。 我國(guó)對(duì)于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于 20 世紀(jì) 80 年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度 ,解放生產(chǎn)力 。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲害及提高 質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。 國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70 年代。現(xiàn) 在世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。利用現(xiàn)代科技技術(shù)將原來的人工種植與管理到現(xiàn)在的自動(dòng)化的過渡。以 STC12C5A60S2 芯片為核心的單片機(jī)小系統(tǒng)，用它來實(shí)現(xiàn)整個(gè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯控制。傳統(tǒng)的方法是用毛發(fā)溫度表等簡(jiǎn)易器材和經(jīng)驗(yàn)來對(duì)溫室大棚環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)，這種人工測(cè)控的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且無法保證測(cè)量的連續(xù)性，測(cè)量的誤差大、隨機(jī)性大，為了克服以上的幾點(diǎn)不足，我們基于市場(chǎng)因素和價(jià)格成本的因素設(shè)計(jì)了溫室監(jiān)控系統(tǒng)，用于解決在農(nóng)業(yè)上的技術(shù)落后與成本高的問題