【正文】 智能控制系統(tǒng)，如溫室環(huán)境控制系統(tǒng)。我國目前大多數(shù)溫室內(nèi)的環(huán)境仍靠人工根據(jù)經(jīng)驗來管理，從某種程度上也影響了其效益和發(fā)展。溫室生產(chǎn)以達到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。日本研制的蔬菜塑料大棚在播種、間苗、運苗、灌水、噴藥等作業(yè)的自動化和無人化方面都有應(yīng)用。 20 世紀 80 年代，由于當時只注重引進溫室設(shè)備，而忽略了溫室的管理技術(shù)和栽培技術(shù)，且引進的溫室能耗過高，致使企業(yè)相繼虧損或停產(chǎn)。該系統(tǒng)由大棚本體及通風(fēng)降溫系統(tǒng)、太陽能貯存系統(tǒng)、燃油熱風(fēng)加熱系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、計算機環(huán)境參數(shù)測控系統(tǒng)等組成。這樣就實現(xiàn)了溫室自動監(jiān)控及低溫預(yù)警的目的。 由于傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器（方案一）不僅要設(shè)計信號調(diào)理電路，還要經(jīng)過復(fù)雜的校準和標定過程， 其測量精度難以保證。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量 系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖 21所示： . . 21 系統(tǒng)整體框圖 第三章 硬件設(shè)計 芯片介紹 單片機 AT89C51 為了設(shè)計此系統(tǒng)，我們采用了 80C51 單片機作為控制芯片。 P0 口： P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） . . /RD（外部數(shù)據(jù)存儲 器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1 時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。寫時用 ，讀時用做外部數(shù)據(jù)存儲器的選通信號 特殊功能寄存器 SFR . . 表 33 特殊功能寄存器 SFR 的位置 89C51 的工作模式 有四種工作模式 ： 模式 0， 模式 1， 模式 2， 模式 3 模式 0：選擇定時器的高 8 位和低 5 位組成一個 13 位定時器 /計數(shù)器。 . . TH0 僅用作簡單的內(nèi)部定時功能，它占用了定時器 T1的控制位 TR1 和中斷標志位 TF1，啟動和關(guān)閉僅受 TR1 控制。 提供二線數(shù)字串行接口 SCK和 DATA，接口簡單，支持 CRC傳輸校驗，傳輸可靠性高； 腳 5～ 8—— 未連接。加熱后 SHT11溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會略有差異 。 軟件設(shè)計 ： 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口 SCK和 DATA，其中 SCK為時鐘線， DATA為數(shù)據(jù)線。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2個字符 ； 芯片工作電壓 :— ； 工作電流 :()； 模塊最佳工作電壓 :； 字符尺寸 : (W H)mm。 1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 指令 5：光標或顯示移位 。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。下面介紹多點溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計，對于多點采集只需在單個采集的基礎(chǔ)上作一點程序上的改動，所以本文只作介紹不作仿真，只對單個采集仿真 [16]。 . . 圖 7 SHT11多點采集設(shè)計 LCD 顯示電路 LCD 顯示電路用 LCD1602 字符型液晶顯示模塊與單片機連接進行數(shù)值顯示，其電路圖如 3— 3所示： 圖 3— 3顯示電路圖 1602LCD 采用標準 14 腳或 16 腳接口， RS 為寄存器選擇器， RS 為高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，為低電平時選擇 指令寄存器。如圖 9 所示。此系統(tǒng)受益于 15年來的持續(xù)開發(fā) ， 被《電子世界》在其對 PCB設(shè)計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD” 。 . . Keil C51 編譯器簡介 8051開發(fā) 工具 Keil C51標準 C編譯器為 8051微控制器的軟件開發(fā)提供了 C語言環(huán)境 ,同時保留了匯編代碼高效 ， 快速的特點。 uVision2包含一個器件數(shù)據(jù)庫 (device database)，可以自動設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項，來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。 SVCS接口：提供對版本控制系統(tǒng)的入口。 在屬性框 (attributes column)中可以快速瀏覽斷點設(shè)置情況和源程序行的位置。語言上的擴展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。 可再入功能是用關(guān)鍵字來定義的。 因為本人水平有限，此設(shè)計存在一定的問題。沒有她們的支持，論文的進度也不會那么順利。=0x1f。break。break。break。 case 3: //第四頁 閾值三 { }。 case 2: //第三頁 閾值二 { }。 case 1://第二頁 閾值一 { // }。 } } void KeyProc() { char key=GetKey()。 }。 } } 顯示程序 RS EQU RW EQU E EQU PSB EQU RST EQU LCD_X EQU 30H LCD_Y EQU 31H COUNT EQU 32H COUNT1 EQU 33H COUNT2 EQU 34H COUNT3 EQU 35H LCD_DATA EQU 36H LCD_DATA1 EQU 37H LCD_DATA2 EQU 38H STORE EQU 39H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP,5FH CLR RET:復(fù)位 LCALL DELAY4 SETB RET NOP SETB PSB:通訊方式為 8位數(shù)據(jù)并口 . . 初始化 LGSO:MOV A,34H。 LCALL SEND_I MOV A,01H。 case 0x08: // 減 P2^3 { On_Sub()。 }。 . . case 2: //第三頁 閾值二 { }。 case 3: //第四頁 閾值三 { }。 default: { }。 void On_OK() { switch(page) { case 0://第一頁 顯示實時溫濕度 { }。break。break。 if(key==(P3 amp。 . . 鍵盤掃描源程序 ORG 0000H AJMP MAIN MAIN: DISPLAY:LCALL KEY MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A AJMP DISPLAY KEY: LCALL KSF JNZ K。由于使用的是單片機作 為核心的控制元件，配合其它器件，使本溫度控制系統(tǒng)具有功能強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。 (3)靈活的指針 C51提供了靈活高效的指針。 SFR的存取由 sfr和 sbit兩個關(guān)鍵字來提供。 (3)調(diào)試函數(shù)語言 uVision2中，你可以編寫或使用類似 C的數(shù)語言進行調(diào)試。 第三部分編輯器和調(diào)試器 (1)源代碼編輯器 uVision2編輯器包含了所有用戶熟悉的特性。 uVision2可以為片外存儲器產(chǎn)生必要的連接選項：確定起始地址和規(guī) 模。 C51已被完全集成到 uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。用戶甚至可以實時采用諸如 LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計進行交互仿真。 系統(tǒng)主程序 本系統(tǒng)的智能核心是 AT89C51，其監(jiān)控程序和應(yīng)用軟件全部固化在 EPROM內(nèi)。 E 為使能端，當 E 端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，液晶模塊執(zhí)行命令。在倉庫測控應(yīng)用系統(tǒng)中 ， 要求所采集的溫濕度數(shù)據(jù)是反應(yīng)整個倉庫相同時間點的總體情況的 ， 所以多個SHT11必須同時開始測量 ， 即單片機必須同時向多個 SHT11發(fā)送測量命令。 模塊功能介紹 復(fù)位電路和時鐘電路 此復(fù)位電路的工作原理是：單片機的復(fù)位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后， 5V的電通過電阻給電容進行充電 ， 電容兩端的電會由 0V慢慢的升到 4V左右（此時間很短一般小于 ）， RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機器周期， 89C51將復(fù)位。 指令 6：功能設(shè)置命令 。 指令 2：光標復(fù)位，光標返回到地址 00H。 第 2腳： VDD接 5V電源正極 。在程序開始，微處理器需要用一組 “ 啟動傳輸 ” 時序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?，如圖 4所示。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器 I/O口模擬該通信時序。該芯片包括一個電容性聚合體. . 濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。 測量精確度高，由于同時集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點計算功能； 溫濕度傳感器 SHT11 SHT11是瑞士 Ssirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。 定時時間 t=(213初值 )振蕩 周期 12；計數(shù)長度位 213=8192 個外部脈沖 模式 1：與模式 0 的唯一差別是寄存器 TH 和 TL 以全部 16位參與操作。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 該系 列單片機是 采用高性能的靜態(tài) 89C51 設(shè)計 由先進 CMOS 工藝制造并帶有非易失性 FLASH 程序存儲器 全部支 持 12時鐘和6 時鐘操作 P89C51X2 和 P89C52X2/54X2/58X2 分別包含 128 字節(jié)和 256 字節(jié)RAM 32條 I/O 口線 3 個 16 位定時 /計數(shù)器 6 輸 入 4 優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu) 1 個串行 I/O 口可用于多機通信 I/O 擴展或全雙工 UART 以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 。該傳感器將 CMOS 芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測控系統(tǒng)提供了解決方案。 。 90 年代末， 河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院的閏忠文研制了蔬菜大棚，其能夠?qū)亍穸冗M行實時測量與控制。 “ 九五 ” 初期，以以色列溫室為代表的北京中以示范農(nóng)場的建立，拉開了我國第二次學(xué)習(xí)和引進國外現(xiàn)代溫室技術(shù)的序幕。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和 CO2 濃度為隨變因素，使這四個主要環(huán)境因素隨時處于最佳配合狀態(tài)。 國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于 20世紀 70 年代。只有在適宜的環(huán)境條件下，作物才能充分發(fā)揮其高產(chǎn)潛力。因此實現(xiàn)開發(fā)低價位實用型日光溫室系統(tǒng)已迫在眉睫，對于推進我國日光溫室智能化管理以及最大限度的減少倉庫火災(zāi)進程具有極為重要的意義，同時也具有很大的市場商機。當溫室的面積達到上千平米甚至更大時 , 操作人員的勞動強度會變的很大 ,并且光靠人工也已經(jīng)無法完成溫室內(nèi)的溫度和濕度的調(diào)節(jié)。除此之外， 它還能準確、定時、定量、高效的進行溫濕度控制，可以節(jié)省人力、體力而提高質(zhì)量和產(chǎn)量。 sensor。 本論文主要闡述了 基于 AT89C51 單片機的溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計原理，主要電路設(shè)計及軟件設(shè)計等。溫濕度太低，蔬菜就會被凍死或則停止生長，所以要將溫濕度始終控制在適合蔬菜生長的范圍內(nèi)。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51； SHT11； 大棚；溫濕度；控制系統(tǒng)；傳感器；單片機 . . Abstract With the popularization of trellis technology, greenhouse trellis an evergrowing number, for vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the t