【正文】 入口，一般要外接電阻上拉；芯片不能定義成內(nèi)部復(fù)位方式，只能用外部微 分電路復(fù)位；芯片內(nèi)部沒有 RC 振蕩，如要芯片正常工作，需要外加振蕩源；但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) , 當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞，且功耗比較高，抗干擾能力也不是很強。由若干個 57 者 511 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 9 一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。 智能溫度傳感器 /控制器屬于智能化集成溫度傳感器和控制器 。使其成為我們在選擇溫濕度傳感器時的首選。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，連接方便，傳感器比較簡單，四條引角中有兩條是電源引腳，有兩條是輸出數(shù)據(jù)的引腳，只需要給他供上額定電壓，然后在輸出引腳采集信號就可以了，因此選擇了 DHT11 濕度傳感器作為此設(shè)計傳感器的首選。 光敏電阻實物圖如圖 25 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 12 3 硬件電路設(shè)計 硬件是整個系統(tǒng)的工作平臺，各種應(yīng)用功能的實現(xiàn)和軟件的運行都是以硬件為基礎(chǔ)的，所以硬件設(shè)計的合理與否從根本上決定了整個系統(tǒng)的質(zhì)量。 其端口介紹 如下： VCC：電源正 GND：電源地 端口 A(PA7~PA0)： 做為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。不使用 ADC 時，該引腳應(yīng)直接與 VCC 連接。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在 ～ 12MHz 之間選取。 本系統(tǒng)采用的是上電復(fù)位，上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。注意只要外部電源處于工作狀態(tài)， GND 引腳不可懸空。當(dāng)溫度達到要求值后，則指示燈會自動熄滅，同時繼電器會斷開，加熱燈停止工作。通風(fēng)散熱模塊主要由一個三極管和一個小風(fēng)扇組成，基極與單片機 相連，為控制端，集電極為供電端，與電源相連，發(fā)射極與小風(fēng)扇一端相連，控制電流通過此斷進入小風(fēng)扇，小風(fēng)扇另一端接地，形成一個通路。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 光敏電阻的應(yīng)用光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及 r 值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機，路燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自動開關(guān)控 制領(lǐng)域。并且 Nokia5110 的控制器／驅(qū)動器芯片已綁定到 LCD 晶片上，模塊的體積很小。 下圖是本設(shè)計的報警電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 24 Q3BUZZERGND 圖 313 報警電路設(shè)計 本設(shè)計采用聲光報警電路。該電源應(yīng)該具有較為穩(wěn)定和干擾少的電壓，為系統(tǒng)的可靠運行提供有力的保障。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 26 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化，子程序化設(shè)計思路，即整個控制軟件由許多獨立的小程序模塊組成，它們之間通過軟件接口連接。 PID 的參數(shù)設(shè)置及整定是設(shè)計PID 控制器的關(guān)鍵，它嚴重影響了控制系統(tǒng)的魯棒性及品質(zhì)。 PID 控制器是基于偏差的比例、積分及微分的控制器，是經(jīng)典控制領(lǐng)域的優(yōu)秀成果。最后一個為光控模塊，考慮到光強對作物的影響，以及現(xiàn)實 情況，當(dāng)測得的光強低于設(shè)定值時報警并且補光，如果在設(shè)定值之上（包括設(shè)定值），則不動作，因為人類能接受的光照，作物 的接受能力比人類要強，所以可以不對光強上限進行設(shè)定即可滿足需求；若是諸如韭黃一類的作物可以啟用減弱光強電路， 這就是光控模塊 。因為 PID 控制的優(yōu)點及其應(yīng)用的廣泛性，研究者對PID 控制設(shè)計了多種改進方法。在過程控制中，按偏差的比例（ P）、積分（ I）和微分（ D）進行控制的 PID 控制器（亦稱 PID 調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。另外，當(dāng)穩(wěn)壓塊電壓輸入端距離電源太近時也可通過在輸入端與地之間接一抗干擾電容。 電源電路 電源是電力電子系統(tǒng)的動力源，其性能直接決定了系統(tǒng)的工作表現(xiàn)。 12345678P C 0P C 1P C 2P C 3P C 4P C 5P C 6P C 7N O K I A 5 1 1 0 圖 312 顯示電路原理圖設(shè)計 報警電路 在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。具有多種功能：光標(biāo)顯示，畫面移位，睡眠模式等。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。 DHT11 的供電電壓為 3～ 。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。降溫模塊的電路如圖 38 所示 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 19 圖 38 散熱模塊電路設(shè)計 當(dāng)傳感器把檢測到的信號傳送給單片機，單片機處理后，與設(shè)定溫度范圍進行對比，如果低于設(shè)定溫度，則通過圖 溫度補償模塊進行溫度補償，如果高于設(shè)定溫度范圍，則通過通風(fēng)散熱模塊進行散熱處理，如圖 。根據(jù)每個溫度傳感器檢測到的實時溫度數(shù)據(jù)首先存儲在單片機中，然后單片機執(zhí)行循環(huán)掃描數(shù)據(jù)功能，以判斷溫度是否符合作生長的需求。一種是將 DS18B20 的 VCC 接外部電源， GND 接地，其 DQ 與單片機的 I/O 線相連，如圖 所示；另一種是用寄生電源供電，此時 DS18B20 的 VCC、 GND 接地，其 DQ 接單片機 I/O，如圖 所示。第 4 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路， 2 1 39 引腳為接地端 , 1 3 2 29 引腳為電源端 。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從0000H 單元開始執(zhí)行程序。接好這 3 種電路的單片機系統(tǒng)，就稱為單片機最小系統(tǒng)。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。在線圈兩端加上一定的電壓，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，接通高壓電路。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子 —空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。 方案二：采用數(shù)字式濕度傳感器 DHT11,該傳感器為數(shù)字式傳感器，采集濕度的精度是 14 位，端口較少，只需要單片機的一個端口即可驅(qū)動，每個 DHT11 傳感器都在即為精確的濕度校驗室中進行校準，除此之外，單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。 DS18B20 可以直接讀出被測溫度值。 Nokia5110 工作電壓 ，正常顯示時工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設(shè)備。 方案一：采用 LCD1602 液晶顯示器，該顯示器是工業(yè)字符型液晶顯示器，能夠顯示 32 個字符。這三部分組成的一個系統(tǒng)就是本設(shè)計的主要內(nèi)容，通過這個設(shè)計，使所要控制的量，如溫度、濕度、光強都在一個設(shè)定的范圍內(nèi)，能夠滿足我們的要求。 設(shè) 定 初 值溫 度 檢 測濕 度 采 樣光 強 采 樣顯 示 電 路溫 度 控 制 電 路濕 度 控 制 電 路光 強 控 制 電 路單片機 圖 21 系統(tǒng)總框圖 本設(shè)計硬件組成部分中， 檢測 子 部分主要由溫度傳感器、濕度傳感器和光敏電阻 ；控制 子 部分主要 包括 動作電路、報警電路、顯示電路和按鍵。 每個濕度監(jiān)測模塊由濕度傳感器構(gòu)成，用以監(jiān)測器所屬區(qū)域的實時 濕度。 目 前我國問世的環(huán)境控制水平總體上仍然較低，不能完全滿足作物栽培的要求。利用上位機強大的存儲空間和運行速度快的 優(yōu)點，盡量使硬件功能軟件化，增加上位機管理軟件的功能；進行溫室多環(huán)境因子的聯(lián)合檢測與控制的研究工作，提出一種適合我國本土的溫室大棚的多環(huán)境因子智能控制模型，逐步向著自動測試、智能化控制等方面發(fā)展?，F(xiàn)今我國溫室的類型主要包括以玻璃為通明覆蓋材料的玻璃溫室、利用太陽能為能源的日光溫室、活動屋面溫室以及塑料溫室等。這種溫濕度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對溫度的實時控制，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，適于大力推廣，以便促進農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的畝產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 課題研究的意義 隨著單片機和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室大棚環(huán)境自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯進展，并且必將以其優(yōu)異的性價比，逐步取代傳統(tǒng)的溫濕度控制措施。 在日光溫室中，由于溫度過高、過 低，環(huán)境濕度過大光照強度過大、過小等都會影響農(nóng)作物正常生長，若能有一測控系統(tǒng)能夠有效地將溫度控制在作物所需溫度范圍之內(nèi)，也可以很好的改善大棚濕度，同時光強也保證在一定的范圍之內(nèi)，為農(nóng)作物的生長提供一個良好的環(huán)境，并可以針對我國南方、北方的溫度、濕度差異進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將會對溫室大棚技術(shù)的進一步發(fā)展和推廣，以及對增加廣大農(nóng)民的收入貢獻不可替代的力量。因此必須對不同環(huán)境環(huán)境的溫度和濕度進行監(jiān)測和控制，使植物能在這些不同的環(huán)境下正常地生長，提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。加之溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟效益，所以溫室大棚技術(shù)越來越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。自 18 世紀工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展與是否能掌握溫濕度有著密切的聯(lián)系。采用 DS18B DHT11 和 光敏電阻進行信息采集，將其采集到的數(shù)字信號傳入 ATmega16 單片機，并在 Nokia5110 屏上顯示其實時值。本設(shè)計，由 ATmega16 單片機作為控制的核心器件的單片機模塊，外加溫度采集模塊、濕度采集模塊、光照采集模塊、加熱模塊、降溫模塊、補光模塊、報警模塊以及顯示模塊組成。無論身在哪里，從事何種工作，溫度已經(jīng)成為了我們不可避免的與之打交道的的朋友。而且，溫室大棚能減小農(nóng)作物生長對其所處環(huán)境的依賴性，能讓大多數(shù)農(nóng)作物在不適合自身生長的季節(jié)產(chǎn)出， 使農(nóng)作物對季節(jié)和氣候條件的依賴性大大降低，部分甚至完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。在不同的環(huán)境中，晝夜的溫度和濕度變化是不同的，這其對植物生長是極為不利的。因此，作為日光溫室的一個重要組成部分 —溫度濕度光強的測控裝置的研制非常需要。鑒于本系統(tǒng)功能的實現(xiàn)對傳感器的依賴性，對傳感器的選擇和應(yīng)用成為非常重要的環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)抗干擾能力強，具有較高的測量精度，不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，安裝簡單方便，性價比高，可維護性好。我國近代溫室經(jīng)歷了發(fā)展改良日光溫室、大型玻璃室和現(xiàn)代化溫室三階段，并且各階段溫室仍然并存，其中有一半為一面坡節(jié)能型日光溫室，用于蔬菜、花卉的反季節(jié)生產(chǎn)。 近年來我國溫室大棚智能控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要是針對我國的國情和日光溫室大棚的改造：應(yīng)用模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論，開發(fā)智能型的溫室大棚專家系統(tǒng)。使我國溫室企業(yè)在與國外溫室企業(yè)的競河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 5 爭中，從一開始就處于劣勢。 濕度控制：根據(jù)使用大棚的具體面積均勻分布濕度度傳感器，借以實現(xiàn)對濕度的精準監(jiān)測。 系統(tǒng)整體框圖如圖 21 所示。最右邊為動作電路，主要包括顯示模塊、報警電路、溫度過限控制電路、光強過限控制電路。所以，選擇采用 ATmega16 作為本次設(shè)計的控制系統(tǒng) 單片機。接口簡單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動，速度快，是 LCD1602的 40 倍。獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊 ,DS18B20 的測溫范圍 55℃ ~125℃，分辨率最大可達 ℃。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性 。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。JQC3FF 繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等構(gòu)件組成。所有的寄存器都直接與運算邏單元 (ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。 端口 B(PB7~PB0)：端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。門限時間見 P36Table 15。任何單片機想要正常工作，都有 3 個必接的電路：電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 15 本設(shè)計所用單片機時鐘電路接法如 示意圖 32 所示 X T A L 1 X T A L 27 . 3 7 2 8 MC 1++C 2G N D2 2 p F2 2 p F 圖 32 時鐘 電路圖 (2)復(fù)位電路 復(fù)位是單片機的初始化操作。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明 書 16 單片機 最小系統(tǒng) 1 0 K1 41 51 61 71 81 92 02 13 23 02 22 32 5