【正文】 的指標(biāo)參數(shù) 36 系統(tǒng)功能分析 36 7 總結(jié)與體會(huì) 38 8 致謝 39 9 參考文獻(xiàn) 40 附錄 1 系統(tǒng)的電路原理圖 41 附錄 2 系統(tǒng)仿真總圖 42 附錄 3 系統(tǒng)實(shí)物照片 43 附錄 4 系統(tǒng)源程序 44 附錄 5 英文參考資料 46 1 中文翻譯 46 2 英文原文 49 1 前言 溫室大棚作為一種高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 ,與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式相比具有很大的優(yōu)點(diǎn)。晴天在傍晚關(guān)窗至次日早晨開窗前溫室維持在高濕度。這要求我們提高溫濕度檢測(cè)與控制技術(shù) ,來(lái)滿足對(duì)溫室大棚建設(shè)的需要。 1℃ 。如果 系統(tǒng)的可靠性不能達(dá)標(biāo) ,那么系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就會(huì)增大 ,造成很大的損失。 性價(jià)比 性價(jià)比也是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所要考慮的重要因素。 圖 用單片機(jī)作為主控制器的控制系統(tǒng) 方案論證 從功能上看 ,兩種控制器都能滿足要求。 方案選擇 PLC 和單片機(jī)都能作為主控制器進(jìn)行設(shè)計(jì) ,但是在價(jià)格方面單片機(jī)具有巨大優(yōu)勢(shì)。 圖 上電 +手動(dòng)復(fù) 位電路 單片機(jī)的復(fù)位主要有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位 ,之所以要進(jìn)行復(fù)位 ,目的就是為了讓單片機(jī)進(jìn)入初始狀態(tài) ,比如讓 PC指向 0000H,這樣單片機(jī)才能從頭運(yùn)行程序。 程序運(yùn)行過(guò)程中如果跑飛了、程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí) ,就需要用到手動(dòng)復(fù)位。 它與單片機(jī)的接口電路如下圖所示 : 圖 LCD1602 與單片機(jī)的接口電路 溫濕度傳感器模塊 溫濕度傳感器選用瑞士 Sensirion 公司生產(chǎn)的 SHT10。蜂鳴器為一種采用一體化結(jié)構(gòu)的電子器件 , 采用了直流電壓來(lái)供電 ,廣泛的應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)、報(bào)警器、復(fù)印機(jī)、電子玩具、電話機(jī)、汽車電子設(shè)備、定時(shí)器等電子產(chǎn)品之中用作發(fā)聲器。 輸出電路設(shè)計(jì) 當(dāng)溫濕度超出限定 值后 ,單片機(jī)將輸出控制信號(hào) ,啟動(dòng)加熱、制冷、加濕、除濕設(shè)備。如果設(shè)置光耦的發(fā)光二極管的電流為 10mA,那么兩個(gè)發(fā)光二極管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)單片機(jī)的灌電流為 20mA,小于26mA,符合要求。 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(guò)充電放電 ,從而削峰填谷 ,使電壓的脈動(dòng)成分減少 ,電壓基本保持穩(wěn)定。 按鍵電路設(shè)計(jì)圖 按鍵電路圖 鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí) ,I/O 口變?yōu)榈碗娖健? 232 是 IM 公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5V電源供電。所以 ,引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 為接 TTL?CMOS 電平的引腳 ,引腳 T1OUT、T2OUT、 R1IN、 R2IN 為接 RS232 電平的引腳。 (3)ISP(在線編程 )/IAP(在應(yīng)用可編程 ):可通過(guò)串口下載程序 ,不需要使用專門的下載器 ,非常方便快捷。作為輸出端口 ,每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載 ,對(duì)端口 P0 寫入每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)寫入“ 1”時(shí) ,可以作為高阻抗輸入。端口進(jìn)行寫“ 1”時(shí) ,該管腳被懸空 ,由內(nèi)部自帶的上拉電阻將電平拉到高電平。 P3 口輸出緩沖級(jí)可用來(lái)驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門。使 用外部振蕩器時(shí) ,連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 SHT10 可以用來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)。 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 。 電源引腳 (VDD),SHT10 的供電電壓為 ~,這里選擇 5V。包括 :當(dāng) SCK 時(shí)鐘為高電平的時(shí)侯 ,DATA 翻轉(zhuǎn)至低電平 ,緊接著 SCK 變成低電平 ,隨后在 SCK 時(shí)鐘為高電平的時(shí)侯 DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平。 SHT10 通過(guò)下拉 DATA 變?yōu)榈碗娖?,表示測(cè)量已結(jié)束。第二部分是SHT10 溫 度采集程序 ,其功能是通過(guò) SHT10 傳感器采集溫濕度值 ,并進(jìn)行修正 。其他 C文件要使用該變量時(shí) ,要先使用 extern將全局變量的作用域擴(kuò)展到本 C語(yǔ)言文件。 LCD1602 子程序流程圖 圖 LCD1602 子程序流程圖 輸出控制子程序流程圖 圖 輸出控制子程序 鍵盤掃描子程序流程圖 圖 鍵盤掃描子程序 為了防止抖動(dòng) ,按鍵電路中都要消抖的措施 ,本設(shè)計(jì)中是采用的軟件消抖 ,在單片機(jī)檢測(cè)到某個(gè)鍵按下后 ,延時(shí) 10ms 再監(jiān)測(cè) ,如果仍然按下 ,才視為按下了該鍵。它提供了一個(gè)完整的開發(fā)方案 ,包括宏匯編、 C 編譯器、庫(kù)管理、連接器和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等 ,通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。目前世界上只有 Proteus 做到了將電路仿真、印刷電路板設(shè)計(jì)和虛擬模型仿真整合到一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái) ,其處理器模型支持 805 HC1 AVR、 ARM、 8086 和 MSP4PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33等 ,2020年又增加了 Cortex和 DSP系列處理 器 ,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。最后把新建的文件添加到工程文件里 ,右鍵點(diǎn)擊 project 視圖窗口里的 Source Group1,選擇 Add files to group “ source group1” ,如圖所示 :圖 添加文件到工程 這樣 ,剛才新建的文件便添加到了 Source Group1 中。 % 完成 測(cè)量濕度范圍 0~100%RH 完成 測(cè)量適度誤差 177。當(dāng)溫濕度回到規(guī)定范圍內(nèi)時(shí) ,只是停止報(bào)警 ,而溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備應(yīng)該繼續(xù)保持工作 ,直到溫濕度留有一定裕量時(shí)才停止。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的事情花了我三天的時(shí)間 ,而且板子還有很多問(wèn)題。但是由于本次設(shè)計(jì)用到的按鍵不多 ,只有五個(gè) ,功能比較簡(jiǎn)單 ,而且單片機(jī)工作 比較空閑 ,因此使用的是查詢方式來(lái)處理鍵盤的輸入。如果需要修改溫濕度上下限 ,可以通過(guò)按鍵進(jìn)行修改。 圖 說(shuō)明窗口 按照正確的方法將元器件進(jìn)行合理的排布及連線后 ,得到圖 圖 系統(tǒng)仿真電路圖 用 Keil 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試、編譯 先打開 keil uvision4 這款軟件 ,新建工程 ,點(diǎn)擊菜單欄里的 new uvision project ,然后對(duì)工程進(jìn)行保存。 Proteus 在國(guó)內(nèi)已受到眾多單片機(jī)開發(fā)者的喜愛。 軟件設(shè)計(jì)所用工具 Keil uVision4 本次設(shè)計(jì)采用 Keil uVision4來(lái)編寫 C語(yǔ)言程序 ,通過(guò)它的編譯器進(jìn)行編譯、連接 ,最后將生成的機(jī)器碼下載到單片機(jī)上。向 SHT10 的 8 個(gè)數(shù)據(jù)位的寫入 ,于第 9個(gè)時(shí)鐘周期之后 ,讀取應(yīng)答位 ,應(yīng)答位為 0 時(shí) ,表示 SHT10 正確接收。某個(gè) C 文件要調(diào)用其它 C 文件中的函數(shù)時(shí) ,要在當(dāng)前 C語(yǔ)言文件中先進(jìn)行聲明 ,然后再調(diào)用 ,或者也可以把每個(gè) C文件中定義的函數(shù)都寫到相同名字下的 .h頭文件中 ,其他 C文件要調(diào)用該函數(shù)時(shí)要在前面加上include *.h,將頭文件包括進(jìn)來(lái)。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的工作流程是 ,操作人員在計(jì)算機(jī)上輸入需要設(shè)定的溫濕度限定值 ,當(dāng)設(shè)定的溫濕度值與檢測(cè)溫濕度值不同時(shí) ,單片機(jī)控制系統(tǒng)則會(huì)采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作。確切時(shí)間與內(nèi)部的晶振速度有關(guān) ,最多會(huì)有177。為了避免發(fā)生信號(hào)沖突 ,微控制器僅僅把數(shù)據(jù)線拉低 ,在需輸出高電平時(shí) ,微控制器會(huì)將引腳置成高阻態(tài) ,由外部上拉電阻把信號(hào)拉為高電平 ,這里選擇 10KΩ。 10 可給出全校準(zhǔn)相對(duì)濕度計(jì)溫度值輸出 。 ℃ ,濕度的測(cè)量誤差為177。傳感器采用瑞士 Sensirion 公司持有專利的 CMOSens? 技術(shù) ,因此有極高的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、靠性性。 VCC:電源電壓。作輸入端口時(shí) ,被外部元器件拉低電平的 P3 口將通過(guò)上拉電阻提供電流。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯門。 (10)掉電模式和低功耗空閑 。 ① STC89C52RC 的主要性能參數(shù) (1)增強(qiáng)型 8051單片機(jī) ,6時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇 ,指令代碼與傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)是兼容的。 R1IN 和 R2IN 表示輸入 RS232 電平 ,因此與電腦的串口相連 。 TTL 電平中 ,電壓小于 為低電平 ,高于 為高電平 。 本設(shè)計(jì)中 的鍵盤是低電平有效。并聯(lián)在LM7805 兩端的二極管起保護(hù)作用 ,避免在短路等情況下 LM7805 輸出端的電壓比輸入端高 ,從而燒壞 LM7805。 因此需要濾波電路將紋波濾掉。在這 里 ,TLP5214 的電流傳輸比為 50%,輸出端我們剛才算出的電流 IoIb1mA,所以輸入端電流 IF最小為 2mA,由于電流很小時(shí)光耦處于死區(qū) ,因此要選大點(diǎn) ,這里選擇 IF10mA。51 單片機(jī) P0 口所能承受的灌電流最大 ,可以達(dá)到 26mA。如上圖所示 ,單片機(jī)的 I/O 口中的 接 PNP 型三極管的基極 ,當(dāng) ,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 。數(shù)據(jù)線要通 過(guò)一個(gè)上拉電阻接到 VCC,目的是避免信號(hào)沖突 ,使單片機(jī)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。