【正文】 采用異步串行通信。本設(shè)計中總共用到5個按鍵式開關(guān)，他們用來改變設(shè)定的溫濕度上下限數(shù)值。 按鍵電路設(shè)計 按鍵電路圖鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。小電容容值小，因此就不存在感抗的問題。C8是大電容，用電解電容，它的作用是低頻濾波，通過充電放電，從而削峰填谷，使電壓的脈動成分減少，電壓基本保持穩(wěn)定。由于最后的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，LM7805要得到5V的直流輸出，輸入與輸出要有一定的壓差，根據(jù)LM7805的數(shù)據(jù)手冊，需要有10V的輸入，因此在降壓環(huán)節(jié)把220V的電壓降為10V。此外，這里用的繼電器是普通的電磁繼電器。還應(yīng)該注意到的一點是，光耦有一個參數(shù)叫電流傳輸比（CTR），CTR=Io/IF，及輸出端電流的最大值比上輸入端的電流，體現(xiàn)了光耦輸出電流的能力。如果設(shè)置光耦的發(fā)光二極管的電流為10mA，那么兩個發(fā)光二極管同時導(dǎo)通時單片機的灌電流為20mA，小于26mA，符合要求。這四組輸出電路分別控制加濕、除濕、加熱、制冷的設(shè)備。 輸出電路設(shè)計當(dāng)溫濕度超出限定值后，單片機將輸出控制信號，啟動加熱、制冷、加濕、除濕設(shè)備。有源蜂鳴器由于內(nèi)部集成了振蕩源，所以使用直流電壓就可以驅(qū)動它鳴叫；無源蜂鳴器內(nèi)部沒有振蕩源，因此一般使用2K～5K方波來驅(qū)動。數(shù)據(jù)線要通過一個上拉電阻接到VCC，目的是避免信號沖突，使單片機的引腳只提供低電平，要得到高電平則使該引腳懸空，由上拉電阻提供高電平。三者的溫濕度性能如下圖所示。CGROM用來保存LCD1602內(nèi)部固化的一些字符的字模，比如英文的26個字母的大小寫；CGRAM用來保存用戶自己取的字模，比如，如果要顯示漢字，就必須自己去漢字字模，在這里我們都用英語字母，故不用CGRAM；DDRAM用來存儲要顯示的字符的字模，它和屏幕上的位置是對應(yīng)的，第一行為00H到0FH，第二行為40H到4FH。程序運行過程中如果跑飛了、程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，就需要用到手動復(fù)位。先說說上電復(fù)位的工作原理，當(dāng)單片機上電時，電源+5V的Vcc通過10K的電阻對10uF的電容進行充電。下面著重論述一下復(fù)位電路。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作時候所必須的時鐘信號，單片機在時鐘信號的節(jié)拍下逐條地執(zhí)行指令。另外，中國是農(nóng)業(yè)大國，隨著溫室大棚越來越普及，農(nóng)村對溫濕度控制系統(tǒng)的需求也會越來越旺盛，因此雖然用單片機開發(fā)的周期較長，但是一旦完成開發(fā)，后期生產(chǎn)環(huán)節(jié)的邊際成本很??；而基于PLC的控制系統(tǒng)受制于PLC的高昂價格，價格難以降低。但是本系統(tǒng)是用于溫室大棚，并沒有其他大型工業(yè)設(shè)備的干擾。采用STC89C52RC單片機作為主控制器，可以用C語言進行編程，由于它支持ISP在線編程，因此可以通過RS232串口將程序燒錄到單片機中，很方便。 方案比較 方案一采用PLC作為主控制器。這種損失不僅包括經(jīng)濟上和信譽上的損失，而且可能會對人身安全產(chǎn)生威脅。為了能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，此次設(shè)計要達到一下指標(biāo)：（1）工作環(huán)境：溫室大棚；（2）溫度測量誤差：177。單片機因為它具有功能強、高可靠性、體積小、造價便宜和開發(fā)周期短這些優(yōu)勢，廣泛用于自動化測量和控制現(xiàn)場設(shè)備，特別是在日常生活中發(fā)揮的日益重要的作用。這些操作都是人工的，耗費了大量的人力以及物力。溫濕度的較大變化對農(nóng)作物的生長十分不利，研究結(jié)果表明，由于植物體內(nèi)水分不足導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，首先妨礙了CO2的交換，而使飽和作用顯著下降，特別是在缺水狀況加劇時，給細胞原生質(zhì)的生化作用帶來影響，光合作用顯著下降。要想實現(xiàn)溫室大棚高效增產(chǎn)的作用，對溫濕度的準(zhǔn)確控制是極其重要的。溫室農(nóng)業(yè)可以改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)勞動力冬閑夏忙的安排，以小面積獲得高產(chǎn)，減輕大面積的土地壓力。此外，還可以通過獨立式鍵盤對設(shè)定的溫濕度進行修改。西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：本設(shè)計是基于STC89C52RC單片機的大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)，采用SHT10作為溫濕度傳感器，LCD1602液晶屏進行顯示。這個控制系統(tǒng)能夠測量溫室大棚中的溫度和濕度，將其顯示在液晶屏LCD1602上，同時將其與設(shè)定值進行對比，如果超出上下限，將進行報警并啟動溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備。溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以獲得高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的蔬菜、花卉、瓜果，不僅可改變這些產(chǎn)品按自然季節(jié)供應(yīng)的模式，延長其供應(yīng)期，而且可在不同地方進行種植，達到所謂“地不分東西南北，食不分春夏秋冬”。若能降低成本、采用經(jīng)久耐用的低成本采光材料，發(fā)展前景將更為廣闊，即使在一些偏遠地區(qū)的農(nóng)村、場所，也可以修建單個的溫室和塑料大棚，進行環(huán)境控制下的蔬菜和瓜果的生產(chǎn)，改變這些地區(qū)的生活條件。室內(nèi)濕氣遇冷后凝結(jié)成水滴附著在薄膜或玻璃的內(nèi)表面上，待到加溫或日出后，室內(nèi)溫度上升，濕度逐漸下降，附著在屋頂上的水滴隨之消失。傳統(tǒng)的溫濕度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫、濕度計，通過讀取溫、濕度值進而了解實際的溫度和濕度，然后根據(jù)現(xiàn)檢測的溫濕度與額定值進行比較，看溫濕度是否超過限定值，然后進行相應(yīng)的通風(fēng)或者相應(yīng)的灑水。在本設(shè)計中，采用單片機來控制溫濕度，不僅具有廉價、配置簡單和靈活的優(yōu)勢，而且可以大大提高所測溫濕度的技術(shù)指標(biāo)，從而可以提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。另外，還要能夠通過按鍵修改設(shè)定的上下限。如果系統(tǒng)的可靠性不能達標(biāo)，那么系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就會增大，造成很大的損失。性價比高的產(chǎn)品更容易被消費者接收，但是設(shè)計過程中不能盲目地追求性價比，它應(yīng)該建立在對產(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。繼電器鍵盤輸入加熱器制冷器加濕器除濕器液晶顯示 蜂鳴器報警溫濕度傳感器 PLC溫室大棚 用PLC作為主控制器的控制系統(tǒng) 方案二使用單片機進行控制。PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域用得比較多，編程簡單，而且抗干擾能力強。一個單片機只要幾塊錢，而一個很一般的PLC一般也要幾百上千元。 3 單元模塊設(shè)計 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括單片機、電源電路、時鐘電路和復(fù)位電路。電源電路后面的模塊中會單獨提到，用5V的直流電源。 本設(shè)計中的復(fù)位電路就是上電+手動復(fù)位電路，復(fù)位時要讓STC89C52RC的RST引腳得到2個機器周期以上的高電平。過了一定時間，RST引腳兩端的電壓下降到不再是高電平，只要這個充電的時間大于單片機兩個機器周期，就能使單片機復(fù)位。LCD1602共有三個存儲器，它們是CGROM、CGRAM和DDRAM。SHT1X系列共有三個型號：SHTSHT1SHT15，他們都是SMD貼片封裝的，他們依次性能越來越好，其中SHT10屬于經(jīng)濟型的溫濕度傳感器。SHT10與單片機的接口電路如下所示： SHT10與單片機的接口電路SHT10采用類似于I2C的兩線制串行總線，一根是時鐘線，一根是數(shù)據(jù)線。蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。如上圖所示，單片機的I/，三極管導(dǎo)通，5V的電壓加載到蜂鳴器兩端，于是蜂鳴器鳴叫；，三極管截至，蜂鳴器不鳴叫。： 控制電路輸出電路有四組，每一組由一個光耦、一個三極管、一個繼電器組成。輸出系統(tǒng)中的繼電器最多同時有兩個工作，控制溫度的一個，控制濕度的一個。三極管選用直流放大系數(shù)為100的9013，根據(jù)Ic=βIb，可計算得三極管基極電流Ib=1mA，而Vbe=，又由于光耦中的光電三極管的集電極、發(fā)射極飽和壓降Vces=，所以基極的限流電阻上的壓降為（5VcesVbe)=4V，4V/=4KΩ，由于沒有標(biāo)稱值為4KΩ的電阻。于是，光耦輸入端陽極上的限流電阻為R=()/=430Ω，這里選擇標(biāo)稱值為470Ω的電阻。要得到5V的直流電源，要經(jīng)過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)。C8和C2都用來濾波，但是作用是不一樣的。在頻率較低時，電感L=jwl較小，可以忽略不計，但是當(dāng)頻率很高時，感抗就很大，相當(dāng)于斷路，所以此時這個470uF的大電容不能濾掉高頻信號，必須單獨加一個小電容。三端集成穩(wěn)壓器后面又接了一大一小兩個電容，再次進行濾波，使電壓更穩(wěn)定。本控制系統(tǒng)中只需要用到5個按鍵，數(shù)目較少，并且可用的I/O口充足，故采用獨立式鍵盤，一個按鍵對應(yīng)一個單片機的I/O口管腳。未按鍵時，上拉電阻保證了單片機的I/O口是確定的高電平；當(dāng)某個鍵按下時，I/O口變?yōu)榈碗娖?。在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng)用。適用于終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的接口，對于雙向通信，只需要使用串行輸入RXD（引腳2），串行輸出TXD（引腳3）和地線GND（引腳5）。R1IN和R2IN表示輸入RS232電平，因此與電腦的串口相連；T1IN和T2IN表示輸入TTL電平，因此與單片機相連。可以分別接單片機的串行通信口。（2）通用I/O口（32個）：P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動4個TTL邏輯門。在對程序存儲器（ROM）或16位的外部數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口會送出一個高8位地址數(shù)據(jù)。作輸入端口時，被外部元器件拉低電平的P3口將通過上拉電阻提供電流。在震蕩期穩(wěn)定有效運行情況下，RST端維持兩個機器周期的高電平，便可復(fù)位器件。VCC：電源電壓。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，外部接石英晶體和微調(diào)電容。傳感器采用瑞士Sensirion公司持有專利的CMOSens174。這類智能傳感器廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備等領(lǐng)域。%RH； (4) 濕度值分辨率為14位，溫度值輸出分辨率為12位，并可以變成12位和8位；(5)將溫濕度傳感器、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換、I178。A；(10)可給出全校準(zhǔn)相對濕度計溫度值輸出；(11)具有漏點值計算輸出功能；電源引腳（VDD），~，這里選擇5V；在電源引腳（VDD，GND）之間須加一個100nF的電容，用于去耦濾波。為了避免發(fā)生信號沖突，微控制器僅僅把數(shù)據(jù)線拉低，在需輸出高電平時，微控制器會將引腳置成高阻態(tài)，由外部上拉電阻把信號拉為高電平，這里選擇10KΩ。SHT10會用下述來方式表示已經(jīng)正確接受到了指令：在第8個SCK的時鐘下降沿后，將DATA下拉至低電平（ACK位）；在第9個SCK的時鐘下降沿后，釋放DATA（恢復(fù)為高電平）。15%的變化。uC需要用下拉DATA為低電平，來確認每個字節(jié)。 軟件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)本次設(shè)計的大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)由一個主程序調(diào)用多個子程序，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：主程序SHT10溫濕度采集子程序LCD1602液晶屏顯示子程序輸出控制子程序鍵盤掃描子程序 程序總體結(jié)構(gòu)主程序主要就是調(diào)用各個子程序的C語言文件中定義的函數(shù)，實現(xiàn)SHTLCD1602初始化等操作，然后測量溫濕度，調(diào)用函數(shù)對數(shù)據(jù)進行處理，最后進行顯示并輸出控制信號。其他C文件要使用該變量時，要先使用extern將全局變量的作用域擴展到本C語言文件。寫時序用來發(fā)送控制字，即發(fā)送命令，測量結(jié)束后，發(fā)出讀時序讀回測量數(shù)據(jù)。S0、SSS 軟件設(shè)計所用工具 Keil uVision4本次設(shè)計采用Keil uVision4來編寫C語言程序，通過它的編譯器進行編譯、連接，最后將生成的機器碼下載到單片機上。此外，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，這一點從生成的匯編語言就可以看出，大多生成的匯編語句很緊湊，容易理解。Proteus在國內(nèi)已受到眾多單片機開發(fā)者的喜愛。 5 系統(tǒng)調(diào)試 用Proteus搭建仿真總圖 打開Proteus ISIS，在 Proteus ISIS 編輯窗口中單擊元件列表之上的“P”按鈕 ，添加元件及放置元件。 按照正確的方法將元器件進行合理的排布及連線后， 用Keil對程序進行調(diào)試、編譯先打開keil uvision4 這款軟件，新建工程，點擊菜單欄里的 new uvision project ，然后對工程進行保存。 生成機器碼6 結(jié)論 系統(tǒng)的功能本系統(tǒng)能測量溫室大棚內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，將其顯示在液晶屏上。如果需要修改溫濕度上下限，可以通過按鍵進行修改。其中輸出控制和通過鍵盤設(shè)置上下限都是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。此外，還應(yīng)注意到的是，當(dāng)溫濕度超限后，要報警并啟動溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備。7 總結(jié)與體會這次畢業(yè)設(shè)計使我收獲良多，以前偏重于理論知識的學(xué)習(xí)，但是做了畢業(yè)設(shè)計才發(fā)現(xiàn)在動手實踐上的不足，無論是畫電路原理圖、做仿真、做實物都牽涉到很多自己以前沒有接觸過的內(nèi)容。以前焊過PCB板，于是想當(dāng)然地以為焊萬能板也很容易，不就是用飛線連接嗎，還不用畫PCB圖，不用考慮怎么布線，于是就選擇了使用萬能板來焊接實物。所以說，考慮問題要從實際出發(fā)，不能想當(dāng)然。這次畢業(yè)設(shè)計，自己一個人從方案的選擇、單元模塊的設(shè)計、器件的選型、軟件設(shè)計、原理圖繪制一直做到英文資料的翻譯，自己感覺對設(shè)計的整個過程方法有了更深入的了解。尤其是在使用Altium Designer畫原理圖時更是遇到很多很多問題，我在實驗室找到李濤老師時他都一一為我解答，非常耐心。 LcdRw=0。 LCD_Initial()。checksum,HUMI)。 if(error!=0) s_connectionreset()。,amp。 GotoXY(0,1)。//轉(zhuǎn)換溫度為uchar方便液晶顯示