【正文】 that is to say,influence of temperature on crop growth and development of the most important factors. nRF905 is a single chip RF transceiver, the application of RF technology in environmental parameters monitoring and control system of greenhouse. Connected wirelessly to replace the cable between the greenhouse environment parameters detector and the corresponding execution mechanism. To avoid the large number of cable laying in the greenhouse. Convenient to the greenhouse temperature automatic monitoring. Flexible automatic control of greenhouse actuator. Provide the suitable temperature. This paper studies the design of hardware and software of the greenhouse temperature control system based on nRF905 The system versatility, can be used for fruit and vegetable storage, cold storage, livestock, grain depot, workshop and other environmental control field. Keyword : data acquisition 。 作物在生命周期中的一切生物化學(xué)作用，都必須在一定的溫度條件下進(jìn)行 ，也就是說， 溫度是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的因素。有線傳輸系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能差，限制了農(nóng)業(yè)機(jī)器人等移動(dòng)作業(yè)設(shè)施的使用以及溫室設(shè)施的更新。 系統(tǒng)通用性強(qiáng) ,可用于果蔬儲(chǔ)藏保鮮、畜舍、冷庫、糧庫、生產(chǎn)車間等環(huán)境 控制領(lǐng)域。 溫室生產(chǎn)是綜合運(yùn)用各種先進(jìn)設(shè)施和技術(shù)，人為創(chuàng)造各種作物生長(zhǎng)發(fā)育的最佳環(huán)境條件，并通過科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理，最大限度地提高土地產(chǎn)出率、資源利用率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品商品率，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的一種完全有別于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式。同時(shí)，為了科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置不僅數(shù)量大而且分布廣，有線傳輸導(dǎo)致溫室建造、安裝、維護(hù)復(fù)雜、工作量大；設(shè)施擴(kuò)建更新困難；農(nóng)業(yè)機(jī)器人等移動(dòng)作業(yè)設(shè)施的應(yīng)用受到限制；為此，在溫室中應(yīng)用基于無線技術(shù)的傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將有助于解決有線系統(tǒng)的局限性 [13]。因此， 本論文 以溫度測(cè)控為例，研究基于 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。杜尚豐等總結(jié)了國(guó)內(nèi)溫室控制硬件的發(fā)展情況 [9]；徐津等研究了 CAN 總線溫室智能控制器的開發(fā)[10]；王定成等研究了 基于 USB 的溫室環(huán)境便攜式數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì) [11]；孫忠富、陳建恩等對(duì)無線傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)進(jìn)行了研究 [12,13]。 工作在 5GHz 的 UNII 頻帶， 工作在與藍(lán)牙一樣的 ISM 頻帶。但是， 技術(shù)在體積、功耗和成本上無法與藍(lán)牙相比，因而目前除了作為網(wǎng)絡(luò)接入之外，在 其它 對(duì)低功耗、低成本等要求高的領(lǐng)域和設(shè)備上的應(yīng)用還很少，比如移動(dòng)電話和 PDA。開發(fā)該技術(shù)的目的是以近距離、無線為基礎(chǔ)為固定與移動(dòng)終端建立臨時(shí)對(duì)等鏈接。 IrDA設(shè)備使用發(fā)光二極管發(fā)送信號(hào)，波長(zhǎng)范圍 875nm。 但是， IrDA 的缺點(diǎn)也很明顯。其數(shù)據(jù)通信采用簡(jiǎn)化的 IEEE 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；語音通信部分采用數(shù)字增強(qiáng)型無線電話 (Digital Enhanced Cordless Telephony,DECT)標(biāo)準(zhǔn) ,使用時(shí)分多址 (Time Division Multiple Access,TDMA)技術(shù)。 低功率短距離無線通信技術(shù) 該技術(shù)一般采用單片數(shù)字信號(hào)收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊。目前，很多公司推出了這種類型的單片無線收發(fā)芯片，其中比較典型的是 Nordic 公司推出的 nRF 系列芯片，如 nRF905。Vision開發(fā)環(huán)境下，采用 C語言編寫模塊化程序，通過燒寫器將編譯后生成的文件寫入 STC89C52，進(jìn)行模塊電路調(diào)試； (5) 系統(tǒng)整體調(diào)試，主要測(cè)試 無線射頻模塊 nRF905 的傳輸距離及其傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。 控制端的微控制器 STC89C52通過 nRF905以無線方式采集溫室內(nèi)的溫度信號(hào)，通過液晶顯示器 LCD1602顯示采集溫度值，并與預(yù)先設(shè)置的溫度上下限進(jìn)行比較，當(dāng)溫度低于設(shè)置的溫度下限時(shí)，蜂鳴器報(bào)警同時(shí)加熱器加熱，直至溫度升到設(shè)定的溫度范圍內(nèi)， 繼電器控制 關(guān)閉加熱器，停止加熱；當(dāng)溫度高于設(shè)置的溫度上限時(shí)，蜂鳴器報(bào)警同時(shí)控制通風(fēng)窗 運(yùn)行，使溫室 降溫，直至溫度降至設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時(shí)，控 制繼電器關(guān)閉通風(fēng)窗，停止通風(fēng)。 環(huán)境溫度 采集點(diǎn) nRF905 nRF905 顯示模塊 報(bào)警模塊 微控制器 繼電器組 加熱器 通風(fēng)窗 控制端 圖 21 基于 無線射頻 模塊 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)框圖 1. DS18B20 的特點(diǎn) (1)適應(yīng)電壓范圍比較寬，一般在 3v到 之間，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 ； (2)獨(dú)特的單線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20 的雙向通信 ； (3)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的一個(gè)三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)控 ； (4)在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在一起 ； (5)測(cè)溫范圍在 40℃到 85℃之間，在 10℃到 85℃之間的精確度為177。配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié) ,DS18B20 在工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值 。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供 靈活、 有效的解決方案。 RX Mode: ； (9)標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 ； 2. nRF905 接口電路管腳說明 nRF905 接口電路管腳說明 如 下 表 21 所示。F/16V 電解電容和 104(容值： )獨(dú)石電容搭配使用；其中耐壓 16V、容值 47181。單總線通常要求外接一個(gè)大約 的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí) ，其狀態(tài)為高電平。溫度采集點(diǎn)和控制端的程序設(shè)計(jì)是在 Keil 181。因此， DS18B20 測(cè)溫軟件的編寫，需要嚴(yán)格遵循單總線協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 操作命令 [2729] 一旦總線主機(jī)檢測(cè)到從器件的存在，即可根據(jù)具體情況發(fā)出器件相應(yīng)的 ROM 操作命令，所有 ROM 操作命令均為 8 位二進(jìn)制數(shù)。 (4)Search ROM(搜索 ROM)[F0H]：允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上的所有從器件的 64 位編碼。 (1)Write Scratchpad(寫暫存存儲(chǔ)器 )[4EH]：向 DS18B20 的暫存器中寫入數(shù)據(jù)，開始位置在地址 2，接下來寫入的兩個(gè)字節(jié)將存在暫存器中的地址位置 2 和 3，可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來終止寫入。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行， DS18B20 保持等待狀態(tài)。 (6)Read PowerSupply(讀電源 )[B4H]：對(duì)于在此指令發(fā)送至 DS18B20 之后所發(fā)出的第一讀數(shù)據(jù)的時(shí)間隙，器件都會(huì)給出其電源方式的信號(hào)： “0”為寄生電源供電， “1”為外部電源供電。 nRF905發(fā)送流程程序設(shè)計(jì) nRF905 設(shè)置為待機(jī)模式， MCU 準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)要發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，通過 SPI 口將目的節(jié)點(diǎn)的地址信息和有效數(shù)據(jù)信息傳送到 nRF905 的發(fā)送寄存器中， MCU 設(shè)置 TRX_CE 和 TX_EN 為高來激活 nRF905 的發(fā)送模式。 發(fā)送完成后需要設(shè)置為待機(jī)模式，發(fā)送程序流程圖如圖 32 所示。當(dāng)所有數(shù)據(jù)傳送完畢后， NRF905 將 DR 和 AM 信號(hào)置低。 在程序編寫時(shí)需要注意：發(fā)送模式會(huì)確保 一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)包發(fā)送開始后，總是能夠完成，不管在發(fā)送的過程中 TRX_CE， TX_EN 被如何設(shè)置。 開始 設(shè)置為接受模式 有無同頻載波 地址是否正確 至高 AM 接受數(shù)據(jù) Y Y N N 本章小 結(jié) 本章主要研究了基于 射頻 模塊 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括 溫度信號(hào)采集模塊、 無線傳輸模塊 的程序設(shè)計(jì) 。 在室內(nèi)，先用溫度計(jì)測(cè)量溫室溫為 攝氏度，記錄下數(shù)據(jù)。將接受端拿出實(shí)驗(yàn)室，關(guān)上門，進(jìn)行無線的穿透測(cè)試，發(fā)現(xiàn)溫度依然不變 。打開模塊電源進(jìn)行測(cè)量，觀察到的結(jié)果與溫度計(jì)顯示的結(jié)果一樣。 測(cè)試中注意問題以及測(cè)試方法 在測(cè)試中藥選擇不同的地形地貌，距離遠(yuǎn)近，不同環(huán)境的溫室，多點(diǎn)測(cè)試，各種天氣下的測(cè)試以及有無遮擋物等情況下的測(cè)試，另外還需多測(cè)幾組數(shù)據(jù)使得實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。 本文具體的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 ： (1)比較分析了常用短距離無線通信技術(shù)的特點(diǎn)，得出 將射頻 技術(shù) 應(yīng)用 在溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)中 的方案是 可行 的 ； (2)研究了基于 射頻 模塊 nRF905 的溫室溫度測(cè)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)硬件原理圖、以及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)； (3)DS18B20 單總線數(shù)字式溫度傳感器的使用，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，且測(cè)溫更加準(zhǔn)確； (4)采用基于 射頻 技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以有效提高數(shù)據(jù) 傳輸 的 安全性和抗干擾能力； (5)采用常用的 51 系列單片機(jī) STC89C52 作為微處理器，簡(jiǎn)單實(shí)用，便于推廣； (6)系統(tǒng)通用性強(qiáng)，可用于果蔬儲(chǔ)藏保鮮、畜舍、冷庫、糧庫、生產(chǎn)車間等測(cè)控領(lǐng)域 。 uchar j。j++) { testb=datamp。 i++。while(i0)i。 DQ=1。 //初始化 DQ18B20 DS18B20_Delay(1)。 uchar a,b。 //發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令 WriteByte_Temp(0xcc)。 //two byte pose a int variable //兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量 // temp=b。 } //得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值，因?yàn)? DQ18B20 tt=temp*。 //返回溫度值 return temp。 BCD4 = 1。 DS18B20_mDelay(10)。 DS18B20_mDelay(10)。 DS18B20_mDelay(10)。BYTE_BIT7) != 0) define DATA0 ((DATA_BUFamp。 unsigned char nRF905_TxRxBuf[nRF905_TxRxBuf_Len] = {0x00,0x01,0x02,0x03}。i80。 for (i=0。 } SCK=1。 for (j=0。 if (MISO) //讀 取最高位，保存至最末尾，通過左移位完成整個(gè)字節(jié) { DATA_BUF|=BYTE_BIT0。 } return DATA_BUF。 // Init DR for input AM=1。 // Set nRF905 in standby mode TXEN=0。 // Write config mand 寫放配置命 令 for (i=0。 // Disable Spi } //設(shè)置發(fā)送模式 // void nRF905_SetTxMode(void) { TRX_CE=0。 TRX_CE=1。 } else { return 0。 ) if (DR==1) { DR=0。 CSN=0。i++) { SpiWrite(nRF905_TxRxBuf[i])。 // Spi enable for write a spi mand SpiWrite(WTA)。 } CSN=1。 TRX_CE=0。 delay(1)。 // Spi enable for write a spi mand delay(1)