【正文】 130pFC130pFC210uFC3S1SWPB10KR7VCC576KR8R9909KR101KR11VCCVCCS2SWPBS3SWPBS4SWPBS0SWPBVCCVCC10KR12Res Tap1234567816151413121110910KR13VCCVCC10R14RSRSLCDWRLCDWRLCDENLCDENCS1CS1RDRDWRWR10KR171KR161KR15150pFC41KR18光敏電阻10KR1910KR2010KR21VCCK1K2K3K1K2K3題目學(xué)校專(zhuān)業(yè) 班級(jí)姓名 學(xué)號(hào)鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院大棚溫濕度、亮度自動(dòng)控制系統(tǒng)電氣工程及其自動(dòng)化 1006972李明杰 100697216VCC 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程用到的主要硬件有 STC89C52，溫度傳感器 DS18B20，濕度傳感器 HS1101，光照度傳感器光敏電阻，數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ADC0804， 555定時(shí)器。按鍵 S2 和 S3 作用是調(diào)節(jié)參數(shù)值，每次按下 S2，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就加一。 27 當(dāng)單片機(jī)上電后，主程序開(kāi)始運(yùn)行，程序以開(kāi)始初始化各參數(shù)的設(shè)置和端口定義后，清各標(biāo)志位和 LCD1602 的顯示，然后進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，再利用各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行 對(duì)比，如果對(duì)比結(jié)果顯示需要調(diào)節(jié)，啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器控制電路對(duì)溫室中需要調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并顯示在 LCD1602 上，如果比較結(jié)果顯示不需要調(diào)節(jié)，則不啟動(dòng)繼電器控制電路，直接顯示參數(shù)，然后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行循環(huán)掃描。（ 3）各項(xiàng)參數(shù)在液晶上的顯示。 電源電路 由于 STC89C51 的工作電壓為 +5V，所以電源需要輸出 +5V 穩(wěn)定電 壓可以使單片機(jī) 可以穩(wěn)定正常的工作，穩(wěn)壓芯片選用 7805，電源電路如圖 312所示： 圖 312 電源電路圖 K1RelayD11KR11KR2Q1VCCVCCK1T1D1IN13OUT2GNDU178052500uFC1C2 24而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī) ,顯然是不行的 .所以，就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)銜接 ,這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的 功率驅(qū)動(dòng) 。 鍵盤(pán)電路 本設(shè)計(jì)采用的鍵盤(pán)掃面電路采用簡(jiǎn)單的低電平掃描方式，即采用開(kāi)關(guān)的一端與單片機(jī) I/O 口相連，另一端接地的方式，用單片機(jī)檢測(cè) I/O 口是否是低電平來(lái)判斷鍵盤(pán)是否被按下。手動(dòng)復(fù)位是指通過(guò)接通一按鍵開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí) 模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 22C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) 。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 21 D0～ D7： 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 LCD1602 的管腳定義圖如圖 38 所示： 圖 38 LCD1602管腳定義圖 VSS： 為電源地 VDD： 接 5V 電源正極 V0： 為液晶顯示器對(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(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。與單片機(jī)的鏈接電路 如圖 37： 圖 37 LCD1602與單片機(jī)的連接電路圖 1602[8]液晶也叫 1602字符型液晶它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊它有若 干個(gè) 5X7 或者 5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 DB7 ~ DB0:轉(zhuǎn)換后之?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出端。 VREF∕ 2:模擬參考電壓輸入端。輸入電壓 VIN＝ VIN(+)－ VIN()，通常使用單端輸入，而將 VIN()接地。若在 CLK R 及 CLK IN 加上電阻及電容，則可產(chǎn)生ADC 工作所需的時(shí)序。當(dāng) WR 由 0→ 1且 CS ＝ 0 時(shí)， ADC0804 會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)換信號(hào)，此時(shí) INTR 設(shè)定為高位準(zhǔn) (high)。 RD： Read。其與 ADC0804[10]的連接電路如圖 35： 圖 35 ADC0804與單片機(jī)的連接電路圖 CS1RD2WR3INTR5DB711DB612DB513DB414DB315DB216DB117DB018VCC20VIN+6VIN 7AGND8VREF/29DGND10CLK IN4CLK R19U4ADC0804CS1RDWR10KR171KR161KR15150pFC41KR18光敏電阻10KR1910KR2010KR21VCCVCC 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式。結(jié)果存入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后 只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM 地址。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 DQ2GND1VCC3U5DS18B20VCC （ 3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。數(shù)字溫度傳感器的測(cè)量電路如圖 33所示： 圖 33 溫度測(cè)量電路圖 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。傳感器由不同的電阻 R8與 R9 充放電。 14 第三章 硬件 的 設(shè)計(jì) MCU 選型 STC89C52 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。方案二具有較高的性價(jià)比且同時(shí)也能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，故采用光敏電阻作為光照度傳感器。 靈敏度和 半導(dǎo)體材料 、以及入射光的 波長(zhǎng) 有關(guān) ，價(jià)格低廉，性價(jià)比高。 但價(jià)格昂貴，性價(jià)比不高，且不易購(gòu)買(mǎi)。 把 16 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成 10 進(jìn)制即得到溫度值 ） 。故我們采用方案二作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。美國(guó) DALLAS 公司的產(chǎn)品可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度信號(hào)的采集，有很多優(yōu)點(diǎn)：如直接輸出數(shù)字信號(hào)，故省去了后繼的信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，外圍電路簡(jiǎn)單，成本低 。℃ ，當(dāng)電源電壓在 5— 10V之間，穩(wěn)定度為 1﹪時(shí)，誤差只有 177。 10 綜合比較方案一和方案二，方案一雖然滿足精度和測(cè)量溫度的要求 ，但是只是限定于一定的范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性度。 方案二：采用 HS1100/ HS1101[3]濕度傳感器。 方案一：采用 HOS201 濕敏傳感器。 傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)要求的各項(xiàng)功能。 光照度控制部分流程如下 圖 24： 圖 24 光照度控制 流程圖 遮陽(yáng)幕繼電器吸合 Y N N Y Y N 開(kāi)始 光照 度是否在設(shè)定的適宜范圍內(nèi) ？ 光照 度是否高于設(shè)定的適宜范圍上限 ？ 光照度是否低于設(shè)定的適宜范圍 下限？ 結(jié)束 遮陽(yáng)幕繼電器斷開(kāi) 遮陽(yáng)幕打開(kāi) 遮陽(yáng)幕關(guān)閉 當(dāng)光照度過(guò)低時(shí)，就打開(kāi)遮陽(yáng)幕，增加光照 度。 若一開(kāi)始檢測(cè)的光照度在適宜范圍，單片機(jī)將維持現(xiàn)有狀態(tài)。如果開(kāi)始檢測(cè)的土壤濕度在適宜的范圍，單片機(jī)則維持現(xiàn)有狀態(tài)不變。 （ 3） 信號(hào)處理 由并行 口 LCD 液晶顯示屏和繼電器控制電路組成。系統(tǒng)可通過(guò)按鍵人為 地 設(shè)定合適的參數(shù)，便于根據(jù)不同的植被 的 環(huán)境中使用。最后通過(guò)單片機(jī)處理后顯示在 LCD 液晶顯示屏上，并通過(guò)控制繼電器的開(kāi)合控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)部件對(duì)植物的生長(zhǎng)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到適合植物生長(zhǎng)的環(huán)境條件。采用濕度傳感器來(lái)檢測(cè)土壤濕度。 課題內(nèi)容、目的及思路 本系統(tǒng)主要采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，由溫室內(nèi)的空氣溫度傳感器、土壤濕度傳感器、光照度傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的控制，例如控制繼電器的開(kāi)合，使換氣風(fēng)扇、滴灌設(shè)備、遮陽(yáng)幕等設(shè)備的啟動(dòng)或停止，達(dá)到控制溫室各項(xiàng)參數(shù)的目的。 溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生 長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。 數(shù)據(jù)顯示電路 ............................................. 19 復(fù)位電路 ................................................. 22 鍵盤(pán)電路 ................................................. 23 繼電器控制電路 ........................................... 23 電源電路 ................................................. 24 第四章 軟件設(shè)計(jì) .............................................. 25 主程序流程圖 ............................................. 25 參數(shù)測(cè)量子程序流程圖 ..................................... 26 鍵盤(pán)掃描子程序流程 ....................................... 27 總結(jié)致謝 ...................................................... 28 參考文獻(xiàn) ...................................................... 29 附錄 1 系統(tǒng)總體電路圖 ......................................... 30 附錄 2 系統(tǒng) 源代碼 ............................................. 31 and save the amount of work, avoid omissions or unnecessary losses that caused by errors. 【 Key words】 SCM； humidity sensors； digital temperature sensors； light dependent resistor； relay control 關(guān)鍵詞 單片機(jī) ； 濕敏傳感器 ； 數(shù)字溫度傳感器 ； 光敏電阻 ； 繼電器控制 （ 3）通過(guò)光敏電阻采集實(shí)時(shí)光照度。 內(nèi) 容 摘 要 溫室是現(xiàn)代 農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)所必需的基本設(shè)備，用它 有效地控制溫度、光照 、濕度、二氧化碳濃度 等 是 改變植物生長(zhǎng)環(huán) 境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙?前提 。 1（ 2）通過(guò)濕度傳感器 HS1101采集實(shí)時(shí)濕度?？朔藗鹘y(tǒng)的人工測(cè)量方法不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的弊端，節(jié)省了工作量，并避免了 人為的疏漏或錯(cuò)誤造成的不必要的損失。 3 2例如：空氣的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。 為了克服以上幾點(diǎn)不足，我們需要一種造價(jià)低廉，使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要針對(duì)溫室大棚內(nèi)溫度、濕度，光照強(qiáng)度研制了單片機(jī)控制的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) ,綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟(jì)性要求三 個(gè)方面因素之后，最終確定以單片機(jī)為控制核心，選用性價(jià)比比較高的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的精確測(cè)量與準(zhǔn)確控制，同時(shí)又具有價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，便于在我國(guó)推廣。 設(shè)計(jì)過(guò)程及工藝要求 在本系統(tǒng)中為了保證對(duì)溫度、濕度和光照度的檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，采用了數(shù)字溫度傳感器來(lái)檢測(cè)溫度。 光敏電阻檢測(cè)光照度。 第 二 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的要求是以 單片機(jī) 為控制核心，以濕度傳感器