【正文】 粗放型的人工操作，即便對(duì)于所給定的量，在操作中無法進(jìn)行有效的控制，很大程度上限制了溫室大棚的經(jīng)濟(jì)效益。只有提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能，使得在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更加智能和方便并采用廉價(jià)的器材使其價(jià)格能被廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所接受，才能促進(jìn)智能溫室大棚溫濕度控制在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用和提高其經(jīng)濟(jì)效益。緒論 來源于生產(chǎn)/社會(huì)實(shí)踐、趨勢(shì)以及面臨的挑戰(zhàn) 美國是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于大棚和管理最早，最多的國家之一。雖然這種自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，適合規(guī)?；a(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，通過改變大棚溫室度的設(shè)定目標(biāo)，可以自動(dòng)的對(duì)大棚內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是這種調(diào)節(jié)對(duì)作物的生長來說還是相對(duì)滯后的，難以介入作物生長的內(nèi)在規(guī)律。利用傳感器測(cè)量大棚內(nèi)的溫濕度經(jīng)過信號(hào)處理，將傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)送至控制系統(tǒng)（STC89C51），與預(yù)設(shè)的農(nóng)作物最適合生長的溫濕度值的上下限進(jìn)行對(duì)比，并通過顯示電路將測(cè)得的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚溫濕度的自動(dòng)控制。 。系統(tǒng)只要由檢測(cè)電路、顯示電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、鍵盤電路以及調(diào)節(jié)電路組成。單片機(jī)STC89C52的簡(jiǎn)介及工作原理 STC89C51的主要特性 全靜態(tài)工作：0HZ24MHZ 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。VCC：供電電壓。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 EA／VPP：外部訪問允許。 Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 單片機(jī)的CPUMCS51單片機(jī)的CPU由運(yùn)算器、控制器和若干個(gè)特殊功能寄存器組成，運(yùn)算器可以加、減以及各種邏輯運(yùn)算，還可以進(jìn)行乘除運(yùn)算。在做乘除運(yùn)算時(shí)，B寄存器用來存放一個(gè)操作數(shù)，也用來存放運(yùn)算后的一部分結(jié)果；若不作乘除操作時(shí)，則B可用做通用寄存器。 AC（）：輔助進(jìn)位標(biāo)志。用戶通過改變RS1和 RS0的狀態(tài)可以方便地決定R0～R7的實(shí)際物理地址。 P（）：奇偶校驗(yàn)位，在每一個(gè)指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)則P＝1，偶數(shù)個(gè)則P＝0單片機(jī)的內(nèi)存空間 從物理地址空間看，89C51有4個(gè)存儲(chǔ)器地址空間，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)情況如下：（1）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）4K字節(jié)。表4 C51單片機(jī)的特殊功能寄存器地址及符號(hào)表示特殊功能寄存器符號(hào)片內(nèi)RAM地址名稱*ACCE0H累加器*BF0H乘法寄存器*PSWD0H程序狀態(tài)字寄存器SP81H堆棧指針DPL、DPH82H、83H數(shù)據(jù)指針（低8位和高8位）*IEA8H中斷允許寄存器*IPB8H中斷優(yōu)先級(jí)寄存器*P080HP0口鎖存器*P190HP1口鎖存器*P2A0HP2口鎖存器*P3B0HP3口鎖存器PCON87H電源控制及波特率選擇寄存器*SCON98H串行口控制寄存器SBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖器*TCON88H定時(shí)器控制寄存器TMOD89H定時(shí)器方式選擇寄存器TL0、TH08AH、8BH定時(shí)器0低8位、高8位TLTH18CH、8DH定時(shí)器1低8位、高8位89C51單片機(jī)的片內(nèi)RAM雖然字節(jié)數(shù)雖然不很多，但卻起著很重要的作用。表4所示為89C51單片機(jī)特殊功能寄存器地址及符號(hào)表。而采用查詢方式就很難做到及時(shí)采集、實(shí)時(shí)控制。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IPTF1（）：計(jì)時(shí)器 1溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為 1，在執(zhí)行相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。 TR0=1時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作，TR0=時(shí)關(guān)閉。IT1 （）：外部中斷 1工作形式選擇，IT1=1時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷，IT1=0時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。IT0 （）：外部中斷 0工作形式選擇，IT1=1時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷，IT1=0時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。在方式 2 或方式 3 時(shí)，如SM2=1，REN=1，則從機(jī)處于只有接收到 RB8=1(地址幀)才激發(fā)中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI=1，向主機(jī)請(qǐng)求中斷處理。由軟件置位REN=1為允許串行接收狀態(tài)，可啟動(dòng)串行接收器RXD，開始接收信息。（3） 中斷允許寄存器IE 表8 IE控制字 D7D6D5D4D3D2D1D0控制位EAESET1EX1ET0EX0－（、IE`5）：保留位，無定義。ET1（）：允許計(jì)時(shí)器 1中斷（ET1＝1允許，ET1＝0 禁止）。ET0（）：允許計(jì)時(shí)器 0中斷（ET0＝1允許，ET0＝0 禁止）。－（）：保留位，無定義。－（）：保留位，無定義。PT1（）：設(shè)定時(shí)／計(jì)時(shí)器 1的優(yōu)先次序。PT0（）：設(shè)定計(jì)時(shí)器 0的優(yōu)先次序。如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部按查詢優(yōu)先順序來。C/T為方式選擇位。如圖3所示，外部時(shí)鐘振蕩電路由晶體振蕩器和電容CC2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，連接在XTALXTAL2腳兩端。（2）電源電路這當(dāng)然是必不可少的了。一般教科書推薦C（4） EA訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，當(dāng)EA為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限制在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。 DHT11的簡(jiǎn)介無需外加器件完全互換 圖4 DHT11 引腳說明建議接線長度短于20米時(shí)，用5K上拉電阻，大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。 串行接口（單線雙向）DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。 （2）微處理器的I/O設(shè)置為輸出同時(shí)輸出低電平，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，微處理器的I/O即DHT11的DATA數(shù)據(jù)線也隨之變高，等待DHT11作出回答信號(hào)， 圖7 主機(jī)發(fā)送起始信號(hào) （3）DHT11的DATA引腳檢測(cè)到外部信號(hào)有低電平時(shí)，等待外部信號(hào)低電平結(jié)束，延遲后DHT11的DATA 引腳處于輸出狀態(tài)，輸出80us的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，緊接著輸出80us的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)，微處理器的I/O此時(shí)處于輸入狀態(tài)，檢測(cè)到I/O有低電平（DHT11回應(yīng)信號(hào)）后 ，等待80us 的高電平后的數(shù)據(jù)接收。 APC22043模塊是高度集成微功率半雙工無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其嵌入了高速單片機(jī)及高性能射頻芯片，最大可以糾24bits連續(xù)突發(fā)錯(cuò)誤。工作頻率418455MHZ（ 1KHZ步進(jìn)） 最重要的是它采用透明的數(shù)據(jù)傳輸模式，寫發(fā)送模塊什么，接收模塊就可以讀到什么。設(shè)置時(shí)首先將SET腳置低，此時(shí)無論UART口是何狀態(tài)，模塊自動(dòng)將UART口轉(zhuǎn)變?yōu)?600bps，無校驗(yàn)?zāi)Ｊ?，約1ms后模塊進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)（T2）.用戶可以通過向RXD口發(fā)送設(shè)置命令，模塊校驗(yàn)后，在200ms內(nèi)TXD腳將開始返回參數(shù)信息（T3），用戶在確定設(shè)置信息無誤后置高SET腳，模塊在10ms內(nèi)切換至用戶設(shè)置的參數(shù)模式運(yùn)行（T4）。 圖8 顯示電路原理圖 鍵盤是數(shù)據(jù)輸入、參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)控制的輸入設(shè)備，它的作用是進(jìn)行十六進(jìn)制字符的輸入。本系統(tǒng)采用行掃描法，CPU通過輸出鎖存器在某一行線上送出0，通過輸入緩沖器檢查列線是否有0，進(jìn)行按鍵識(shí)別。電路中，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出口的電流很小，無法驅(qū)動(dòng)繼電器，所以在繼電器輸入端應(yīng)該接一個(gè)PNP三極管，用來放大電流，驅(qū)動(dòng)繼電器工作。 報(bào)警模塊當(dāng)所測(cè)溫度或濕度超過設(shè)定值的上下限，就會(huì)報(bào)警。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過一個(gè)三極管來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，原理圖見下面圖12： 圖13 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器如圖所示，蜂鳴器的正極接到VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級(jí)B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機(jī)的I/O口控制，當(dāng)該I/O輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)I/O口輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。 與硬件設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，軟件設(shè)計(jì)也采用模塊化程序設(shè)計(jì)的方式，包括主程序模塊，初始化參數(shù)設(shè)置模塊，無線通訊發(fā)送模塊，無線通訊接收模塊，數(shù)據(jù)采集程序模塊，顯示模塊。 //重載值 TL0=0x00。 //指定外部中斷0下降沿觸發(fā)，INT0 () EX0 = 1。讀取數(shù)據(jù)過程：DHT11先發(fā)送12—14us的低電平信號(hào)，然后緊跟高電平，如果在116—118us左右，將自動(dòng)識(shí)別為1，如果在26—28us左右將識(shí)別為0。 void delay_us() // 延時(shí)子程序{ unsigned char i。 i。while((x)!=0){for(n=0。 unsigned char temp,respond。i++) { respond=2。 delay_us()。 respond=2。 } else temp=0。}//濕度讀取子程序 //溫度高8位== TL_data//溫度低8位== TH_data//濕度高8位== RH_data//濕度低8位== RH_data//校驗(yàn) 8位 == CK_data//調(diào)用的程序有 delay()。 unsigned int RH_temp,RL_temp,TH_temp,TL_temp,CK_temp,untemp, RH_data,RL_data,TH_data,TL_data,CK_data。 //DATA總線由上拉電阻拉高 主機(jī)延時(shí)20us delay_us()。 TRH=1。respond++)。respond++)。 TL_temp=receive()。 //數(shù)據(jù)校驗(yàn) if(CK_temp==untemp) { RH_data=RH_temp。 CK_data=CK_temp。/* 主函數(shù)*/void main(void){ EX0init()。 //延時(shí)有助于穩(wěn)定 LCD_Clear()。C39。)。 //寫地址位 LCD_Write_Char(2,1,display[adres2])。 //寫數(shù)據(jù)2 LCD_Write_Char(14,1,display[dat4])。 } }}終端液晶顯示程序include include sbit RS = P2^4。 RS_CLR。 EN_SET。 //忙則等待 RS_CLR。 _nop_()。 RW_CLR。 EN_CLR。 //表示第一行 } else { LCD_Write_Com(0xC0 + x)。 } else { LCD_Write_Com(0xC0 + x)。 LCD_Write_Com(0x38)。 LCD_Write_Com(0x38)。 /*顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置*/ delayms(5)。//，unsigned char temp,n。 temp=0x80。x)//如果對(duì)應(yīng)位為1，則發(fā)送011 { send0=0。send1=send0。send1=send0。 delayms(1)。 //temp用于取位 for(i=0。send1=send0。 delayms(2)。 send0=1。 //將對(duì)應(yīng)位右移，取下一位 }}void main(){ while(1) { re