【正文】 部分程序流程圖基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)26結(jié) 束 語 本設(shè)計(jì)以滿足工況需要最大限度的提高工作效率和節(jié)省人力物力為出發(fā)點(diǎn)，使用 AT89S51 單片機(jī)對(duì)溫室大棚內(nèi)的溫濕度進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、接收，處理、發(fā)送和控制。解決這個(gè)問題的辦法是人為的使 A 端電位高于 B 端電位，這樣 RXD 的電平在 485 總線不發(fā)送期間呈現(xiàn)唯一的高電平，8951 單片機(jī)就不會(huì)被誤中斷而收到亂字符，通過在485 電路的 A、B 端加接上拉電阻 R3R37，即可很好的解決這個(gè)問題。因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí) DE 端電位為“0”。發(fā)光二級(jí)管與單片機(jī)的兩個(gè) I/O 口連接，當(dāng)測(cè)定的溫度或者濕度超過上下限時(shí)，二極管發(fā)光報(bào)警。濕度傳感器HS1101的典型輸出曲線如圖212 所示：圖 212 HS1101的典型輸出曲線根據(jù)HS1101的典型輸出曲線，以及傳感器的相關(guān)資料，我們可以得到電容值與濕度值的近似關(guān)系為：RH≈(Cx163）/ (25)我們可以根據(jù)前面測(cè)量出的NE556輸出的脈寬值，求出相應(yīng)的電容值，再根據(jù)上式，我們就可以由相應(yīng)的電容值求出濕度值。 HUMIREL 濕度傳感器 HS1101基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。 ROM操作命令 總線主機(jī)檢測(cè)到DSl820 的存在，便可以發(fā)出 ROM操作命令之一，這些命令如 ：指令代碼 Read ROM(讀 ROM) [33H] Match ROM(匹配ROM) [55H] Skip ROM(跳過ROM] [CCH] Search ROM(搜索ROM) [F0H] Alarm search(告警搜索) [ECH]存儲(chǔ)器操作命令 指令代碼 Write Scratchpad(寫暫存存儲(chǔ)器) [4EH] Read Scratchpad(讀暫存存儲(chǔ)器) [BEH] Copy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲(chǔ)器 ) [48H] Convert Temperature(溫度變換 ) [44H] Recall EPROM(重新調(diào)出) [B8H] Read Power supply(讀電源) [B4H] 時(shí)序 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)12主機(jī)使用時(shí)間隙(time slots)來讀寫DSl820的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位 (1) 初始化 時(shí)序見圖24 。光刻ROM的作用是使每一個(gè) DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。一線總線結(jié)構(gòu)具有簡潔且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，DS18B20的測(cè)溫范圍為55 ℃~+125℃，在10 ℃~+85℃范圍內(nèi)，精度為177。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過程等。它工作在3V~電壓范圍，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。（℃+︱t︱），B級(jí)為177。 傳感器的選型 傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無法實(shí)現(xiàn)。由數(shù)據(jù)采集及處理、單片機(jī)、控制和人機(jī)接口等 4個(gè)大的部分組成。 電子式濕度傳感器的特點(diǎn)： 電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到 2％—3％RH。而 DS1820 新型單總線數(shù)字溫度傳感器，采用 3 腳(或 8 腳)封裝，從 DS1820 讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)僅需要一根 I/O 口線，而且測(cè)量精度達(dá)到 12 位，最低精確到小數(shù)點(diǎn)后 4 位有效數(shù)字。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量儀。用這種智能化數(shù)字式傳感器的優(yōu)勝顯而易見。電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，電子式濕度傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。該測(cè)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集（檢測(cè)溫室大棚內(nèi)的溫濕度） 、實(shí)時(shí)處理（對(duì)監(jiān)測(cè)到的溫濕度值進(jìn)行比較分析，決定下一步控制進(jìn)程） 、實(shí)時(shí)控制（根據(jù)處理的結(jié)果發(fā)出控制指令，指揮被控對(duì)象動(dòng)作）的功能。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測(cè)和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量，因此選擇正確的溫濕度傳感器在設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。（℃+︱t︱）。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度傳感器的選擇。相對(duì)濕度在1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF 變到200pF，其誤差不大于177。℃，現(xiàn)場(chǎng)溫度可直接通過“一線總線” 以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 (2) DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S 為符號(hào)位。主機(jī)總線T0時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為 480us的低電平信號(hào))，接著在tl時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)，DSl8B20 在檢測(cè)到總線的上升沿之后，等待1560us，接著DSl8B20 在t2時(shí)刻發(fā)出存在脈沖 (低電平持續(xù)60240us)，如圖中虛線所示：圖24 主機(jī)讀時(shí)序(2) 寫時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)總線t0時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫時(shí)間隙，見圖 、從t0時(shí)刻開始15us之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上，DSl8B20在t0后1560us間對(duì)總線采樣。下面介紹HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用?？梢詰?yīng)用于辦公自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。 硬件電路設(shè)計(jì) 溫度測(cè)量電路 溫度測(cè)量采用DS18B20，它是單線傳輸器件，不需校正溫宿，接口接的是,具體的溫度測(cè)量電路如圖31所示： 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)17 圖 31 溫度測(cè)量電路 濕度測(cè)量電路 濕度測(cè)量用的是HS1101電容式濕度傳感器，他與NE556組成一方波發(fā)生電路，濕度改變對(duì)應(yīng)頻率的變化，用單片機(jī)采集頻率值進(jìn)行轉(zhuǎn)化得出濕度值，具體的濕度測(cè)量電路如圖32所示：圖32 濕度測(cè)量電路3 人機(jī)接口電路 鍵盤部分根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際情況，我選用了獨(dú)立式鍵盤。蜂鳴器報(bào)警電路的設(shè)計(jì)只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 AT89S51 的 1基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)19根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。 485 總線輸出電路的設(shè)計(jì)要考慮到線路上的各種干擾及線路特性阻抗的匹配。 485 芯片的軟件編程對(duì)產(chǎn)品的可靠性也有很大影響。單片機(jī)采用 C 語言程序，建立模塊化結(jié)構(gòu)，各模塊互相獨(dú)立，有較高的可靠性和擴(kuò)展性。 // 該字節(jié)用于保存本機(jī)設(shè)備號(hào)unsigned int S,G,TH,RS。 sbit LED2=P2^3。 sbit S5=P0^4。 uchar coad ASCii[]={48,49,50,51,52,53,54,55,56,57}。a) for(b=248。 //定時(shí) 50ms num++。 BEEP=1。S6=1。 Disdata=0x00。S1=1。S5=1。 S8=1。 Disdata=dis_7[S]。S3=1。S6=0。 Disdata=0x00。S1=1。S5=1。 } /****************DS18B20復(fù)位函數(shù)************************/ ow_reset(void) { char presence=1。 //66 us presence=DQ。_nop_()。0x01。i0。_nop_()。 delay(6)。 //發(fā)命令 write_byte(RS)。 //發(fā)命令 write_byte(0xbe)。} // 負(fù)溫度求補(bǔ)碼,標(biāo)志位置 1 display[3]=temamp。 // 當(dāng)接收到的上一個(gè)字節(jié)為0xdb時(shí)，該位置位bit c0 = 0。while(!c0) // 循環(huán)直至幀接收完畢{ RI = 0。 case 0xdc: data_buf[i] = 0xc0。 case 0xdb: // 檢測(cè)到轉(zhuǎn)義字符 db = 1。 if(data_buf[0] != dev) // 非訪問本機(jī)命令，錯(cuò)誤，返回 return 0。 send_byte(46)。send_byte(0x0d)。send_byte(type)。 buf++。 while(!TI)。 TI = 0。 } } /****************主函數(shù)************************/ main() { Disdata=0x00。 TH1=0x00。 //Skip ROM write_byte(0x44)。 //T0 記時(shí) T1 計(jì)數(shù) TH0=0x3c。 //打開總中斷 { if(recv_cmd(amp。 switch(type) { case __ACTIVE_: // 主機(jī)詢問從機(jī)是否存在 send_data(__OK_, 0, dbuf)。 TH1=0x00。 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)43number=25000/(number500)。 TR0=1。 BEEP=1。 while(!TI) TI = 0。 SBUF = 0xdd。 // 發(fā)送校驗(yàn)字節(jié)基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)41 TI = 0。send_byte(len)。} /* 該函數(shù)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)幀，參數(shù)type為命令字、len為數(shù)據(jù)長度、buf為要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容 */void send_data(uchar type, uchar len, uchar *buf){uchar i?；趩纹瑱C(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)40send_byte(32)。 // 獲得命令字 return 1?；趩纹瑱C(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)39 default: // 普通數(shù)據(jù) data_buf[i] = tmp。 db = 0。 tmp = SBUF。 // 保存接收到的幀uchar tmp。 // 取小數(shù)部分的值 display[0]=ditab[display[3]]。 //讀溫度值的第字節(jié) temp_data[1]=read_byte()。 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)36 ow_reset()。 return(value)。 //4 us DQ=1。_nop_()。 //66 us val=val/2。 //從高拉倒低 DQ=0。 //延時(shí) 500 us presence=~DQ。_nop_()。S3=1。 DIN=1。S7=0。S4=1。S1=1。 Disdata=0x00。S6=1。S3=0。 DIN=1。S7=1。S4=1。 LED1=1。 if(key1==0) { TH++。b)。 // uchar code dis_7={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 sbit S7=P0^6。 //蜂鳴器輸出口 sbit key1=P2^0。//定義數(shù)的各位數(shù)，分別為百，十，個(gè)位 uint number。本設(shè)計(jì)的有優(yōu)點(diǎn)在于操作人員可根據(jù)不同農(nóng)作物的需求來設(shè)定最佳適宜溫度值，在當(dāng)前溫度偏離所設(shè)定的適宜溫度177。這里采用的是數(shù)據(jù)包通信方式，通信數(shù)據(jù)是成幀成包發(fā)送的，每包數(shù)據(jù)都有引導(dǎo)碼、長度碼、地址碼、地址碼、命令碼、內(nèi)容、校驗(yàn)碼等部分組成。 考慮到線路的特殊情況（如一條分機(jī)的 485 芯片被擊穿短路） ，為防止總線中其他分機(jī)的通信受到影響，在輸出端串聯(lián)了兩個(gè) 20Ω 的電阻 R3R36，這樣本機(jī)的硬件故障就不會(huì)使整個(gè)總線的通信受到影響。在圖中，當(dāng)輸出高電平“1” 時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當(dāng)輸出低電平“0” 時(shí)，三極管截止