【正文】 第 32 頁 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。 此外 ， Keil C51 生成的目標代碼效率非常高， 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。 S0、 S S S S4 分別對應單片機的 引腳。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。 uC 需要用下拉 DATA 為低電平，來確認每個字節(jié)。 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（恢復為高電平）。A； (10)可給出全校準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）， SHT10 的供電電壓為 ~，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。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、通風及空調(diào)設備等領域。當使用片內(nèi)振蕩器時，外部接石英晶體和微調(diào)電容。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，便可復位器件。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)。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)的復用總線位數(shù)據(jù)的復用總線?？梢苑謩e接單片機的串行通信口 。適用于終端設備和數(shù)據(jù)通信設備間的接口，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）。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；當某個鍵按下時， I/O 口變?yōu)榈碗娖?。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。 C8 和 C2 都用來濾波，但是作用是不一樣的。于是，光耦輸入端陽極上的限流電阻為 R=()/=430Ω，這里選擇標稱值為470Ω 的電阻。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。如上圖所示，單片機的 I/O 口中的 接 PNP 型三極管的基極，當 為低電平時，三極管導通， 5V 的電壓加載到蜂鳴器兩端，于是蜂鳴器鳴叫；當 高 電平時，三極管截至，蜂鳴器不鳴叫。 SHT10 與單片機的接口電路如下所示： 圖 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。LCD1602 共有三個存儲器，它們是 CGROM、 CGRAM 和 DDRAM。 本設計中的復位電路就是上電 +手動復位電路，復位時要讓 STC89C52RC 的 RST引腳得到 2 個機器周期以上的高電平。 溫濕度傳感器 單片機 加熱器 制冷器 加濕器 除濕器 鍵盤輸入 蜂鳴器報警 繼電器 液晶顯示 溫 室 大 棚 第 6 頁 3 單元模塊設計 各單元模塊功能介紹及電路設計 單片機最小系統(tǒng) 圖 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、時鐘電路和復位電路。 PLC 在工業(yè)控制領域用得比較多，編程簡單，而且抗干擾能力強。性價比高的產(chǎn)品更容易被消費者接收，但是設計過程中不能盲目地追求性價比，它應該建立在對產(chǎn)品性能要求的基礎上，首先要滿足性能要求，然后再設法降低產(chǎn)品成本 。另外，還要能夠通過按鍵修改設定的上下限。 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，然后進行相應的通風或者相應的灑水。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。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)設備。此外，還可以通過獨立式鍵盤對設定的溫濕度進行修改。 要想實現(xiàn)溫室大棚高效增產(chǎn)的作用，對溫濕度的準確控制是極其重要的。這些操作都是人工的，耗費了大量的人力以及物力。為了能夠滿足農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)的需要，此次設計要達到一下指標： （ 1）工作環(huán)境：溫室大棚； （ 2）溫度測量誤差：177。 第 4 頁 方案比較 方案一 采用 PLC 作為主控制器。但是本系統(tǒng)是用于溫室大棚，并沒有其他大型工業(yè)設備的干擾。 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。先說說上電復位的工作原理，當單片機上電時，電源 +5V 的 Vcc 通過 10K 的電阻對 10uF 的電容進行充電。 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的，第一行為 00H 到 0FH，第二行為 40H 到 4FH。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。 輸出電路設計 當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、除濕設備。如果設置光耦的發(fā)光二極管的電流為10mA，那么兩個發(fā)光二極管同時導通時單片機的灌電流為 20mA，小于 26mA，符合要求。 第 12 頁 此外，這里用的繼電器是普通的電磁繼電器。 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。 按鍵電路設計 圖 按鍵 電路圖 鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。 串口通信電路 串口通信可分為同步通信和異步通信，在單片機的應用系統(tǒng)中，主要是采用異步串行通信。 其電路連接如圖 所示； 第 15 頁 圖 串口通信電路 MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，能夠把輸入的 +5V 電壓變換為 RS232輸出電平所需的 +10V 電壓，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)值需要接 +5V 電壓即可。 MAX232 是一種雙組驅動器 /接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V 電源供電時提供EIA/TIA232E 電平。在 進行 程序 校驗的 時 候 ，輸出指令字節(jié) ；而 在 Flash ROM 編程時 ，接收指令字節(jié)。在進行訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器的時侯， P 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 ∕ PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 SHT10 溫濕度傳感器 SHT10 是瑞士 Sensirion 公司推出的超小型、自校型、高精度、多功能式的智能傳感器，采用 SMD 貼片封裝。 SHT10 的主要性能參數(shù)如下： (1)采用兩線制數(shù)字接口，類似于 I2C 總線的時序； (2)測量溫濕度的范圍廣。 （ 串行輸入（ SCK），用于微處理器與 SHT10 之間的同步通信；串行數(shù)據(jù)（ DATA），用于三態(tài)門的數(shù)據(jù)讀取， DATA 在SCK 時鐘下降沿后會發(fā)生狀態(tài)改變，并且在 SCK 時鐘為上升沿時有效。 第 21 頁 表 32 SHT10 的命令集 根據(jù)上表的命令集， SHT10 測量時，發(fā)布測量命令（‘ 00000101’表示的是相對濕度 RH，‘ 00000011’ 表示的是溫度 T）后， 控制器等待測量停止后。全部數(shù)據(jù)會從 MSB 開始，右值有效（例如：對于 12 位數(shù)據(jù)，從第 5 個 SCK 時鐘起算作 MSB；而對于 8 位數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無意義）。 第 24 頁 主要模塊的設計流程框圖 主程序流程圖 圖 主程序流程圖 Yes 是否超限？ 將溫濕度與設定值比較 啟動溫濕度調(diào)節(jié)設備 對溫濕度數(shù)據(jù)進行修正 No 在液晶屏上顯示溫濕度 測量溫濕度 是否有按鍵？ 初始化 LCD1602 Yes 開始 進入鍵盤掃描子程序 SHT10 復位 No 第 25 頁 SHT10 子程序流程圖 圖 SHT10 子程序流程圖 溫濕度傳感器 SHT10 使用類似于 I2C 總線的時序與單片機通信，由于 51 單片機沒有 I2C 接口，所以需要編寫程序，用單片機的某兩個 I/O 口管腳模擬 I2C 總線的時序，從而與 SHT10 通信。按下 S0，也就是使 為低電平時，進入溫度上限 的設置，再按一次進入溫度下線的設置；按下 S1，進入濕度上限的設置，再按一下進入溫度下線的設置。 Proteus Proteus 用來對電路進行仿真，它的功能強大，包括單片機在內(nèi)的眾多元器件都可以仿真。得到界面如圖 圖 元器件的選擇 選好元器件后，要對元器件進行一個重新的布局，使之看起來很清晰，并且所占面積較小。在編譯方面，它也支持IAR、 Keil和 MPLAB 等多種 編譯器 。 Keil C51 整合了 豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具。 第 27 頁 LCD1602 子程序流程圖 圖 LCD1602 子程序流程圖 開始 LCD1602 初始化 設置首行數(shù)據(jù)指針 寫入首行字符 設置第二行數(shù)據(jù)指針 寫入第二行字符 結束