【正文】 ............3 系統(tǒng)總體設計方案簡 述 ...............................................................3 系統(tǒng)的工作原理 ...........................................................................3 傳感器的選型 ...............................................................................4 溫度傳感器的選型 .....................................................................4 濕度傳感器的選擇 .....................................................................52 傳感器及其硬件電路設計 .................................................................6 溫度傳感器 DS18B20介紹 ...........................................................6 濕度傳感器 HS1101介紹 ...........................................................11 硬件電路設計 .............................................................................16 溫度測量電路 ..........................................................................16 濕度測量電路 ..........................................................................163 人機接口電路 ....................................................................................17 鍵盤部分 .....................................................................................17 顯示部分 .....................................................................................17 報警電路設計 .............................................................................18 RS485異步半雙工通信總線 ....................................................194 軟件設計 ............................................................................................20 主程序流程圖 .............................................................................20 按鍵掃描子程序流程圖 .............................................................21 溫度程序流程圖 .........................................................................22 濕度程序流程圖 .........................................................................24結(jié)束語 ......................................................................................................25致 謝 ......................................................................................................26參考文獻 ..................................................................................................27附錄 1.......................................................................................................28附錄 2.......................................................................................................37基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設計摘 要本設計首先給出了基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案，描述了溫度傳感器 DS18B20和濕度傳感器 HS1101的工作原理；其次，進行了硬件電路的設計，包括溫度測量電路、濕度測量電路、鍵盤與顯示電路以及報警電路；然后在硬件部分的基礎上又進行了軟件部分的設計，包括主程序流程圖、按鍵掃描子程序流程圖和溫濕度程序流程圖，最后運用 C語言對各個部分進行了編程。溫度傳感器一般采用熱電阻、熱電偶等模擬器件，需要額外加補償電路，安裝復雜，成本較高。干濕球測濕法采用間接測量方法，通過測量干球、濕球的溫度經(jīng)過計算得到濕度值，因此對使用溫度沒有嚴格限制，在高溫環(huán)境下測濕不會對傳感器造成損壞。 系統(tǒng)完成后可以通過溫度傳感器 DB18B20 和濕度傳感器 HS1101 對大棚溫室內(nèi)的溫濕度進行測量，通過單片機 AT89S51 對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，用LED 顯示出當前環(huán)境的溫濕度狀況，其中溫度可以有操作人員根據(jù)不同作物所需的最適宜溫度進行調(diào)節(jié)，當環(huán)境溫度和設置的最適宜溫度之差大于 3℃時，報警裝置即會啟動。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分是將溫濕度傳感器置于溫室內(nèi)部，測出室內(nèi)的溫濕度值之后送入 AT89S51 單片機中，然后 LED 顯示出溫濕度測量值。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便于遠距離測量。 方案二：采用DS18B20作為溫度傳感器 DS18B20是由Dallas半導體公司生產(chǎn)的“一線總線” 接口的溫度傳感器。 方案一：采用HOS201濕敏傳感器 HOS201濕敏傳感器為高濕度開關傳感器，它的工作電壓為交流1V 以下，頻率為50HZ ～1KHZ ，測量濕度范圍為 0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時為1MΩ。 綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖21所示： 圖21 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度測量原理電路如圖22所示：低溫度系數(shù)振蕩器斜率累加器計數(shù)比較器預置減法計數(shù)器減至 0 溫度寄存器預置高溫度系數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 減至 0圖22 溫度測量原理電路DS18B20 主要有 4 部分組成：64 為 ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 (4) 配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如表22所示：表22 配置寄存器結(jié)構(gòu)TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是1，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。 圖25 DS18B20寫0 圖26 DS18B20寫1(3) 讀時間隙 見圖27 ，主機總線t0時刻從高拉至低電平時，總線只須保持低電平 t0一t1。圖29為濕度電容響應曲線。如何將電容的變化量準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。其電路結(jié)構(gòu)如圖 33 所示：圖 33 鍵盤連接 顯示部分 八位數(shù)碼管采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示可節(jié)省端口，方便連接，由于每個數(shù)碼管處于輪流導通狀態(tài)，因此，每次只有一個數(shù)碼管點亮，比靜態(tài)數(shù)碼管可省電。 圖 336 為電路原理圖：圖 35 發(fā)光二級管報警電路圖 36 三極管驅(qū)動的蜂鳴器報警電路 RS485 異步半雙工通信總線 RS485 異步半雙工通信總線是被廣泛使用的數(shù)據(jù)通信總線，往往應用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。 在應用系統(tǒng)工程的現(xiàn)場施工中，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120Ω 左右，所以電路設計時，在 RS485 網(wǎng)絡傳輸線的始端和末端應加一個120Ω 的電阻（如圖中 R35） ，以減少線路上傳輸信號的反射。其中引導碼是用于同步每一包數(shù)據(jù)的引導頭；長度碼是這一包數(shù)據(jù)的總長度；命令碼是主機對分機的控制命令；地址碼是分機的本機地址號；內(nèi)容是這一包數(shù)據(jù)里的各種信息；校驗碼是這一包數(shù)據(jù)的校驗標志，可以采用奇偶校驗、和校驗等不同方式。3℃時，報警裝置發(fā)光二極管和蜂鳴器即會啟動，該系統(tǒng)基本實現(xiàn)了對溫濕度的測量與顯示，操作人員可以根據(jù)顯示指示，來判斷當前溫濕度是否對作物生長有利。 unsigned char num=0。 sbit key2=P2^1。 sbit S8=P0^7。//共陰LED 段碼表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar data temp_da ta[2]={0x00,0x00}。 } void delay(uint t) { for (。 } } if (key2==0) { del10ms()。 LED2=0。S3=1。S6=1。 delay(200)。S2=1。S5=1。 S8=1。 Disdata=dis_7[G]。S3=1。S6=1。 delay(200)。S2=1。_ nop_()。 } DQ=1。_nop_()。 //右移 1 位 } DQ=1。_nop_()。_nop_()。 } /****************讀出溫度函數(shù)* ***********************/ // read_temp() { ow_reset()。 write_byte(0xcc) 。 //讀溫度值的高字節(jié) temp=temp_data[1]。 // 存入小數(shù)部分顯示值 display[3] =tem4。uchar ecc = 0。 RI = 0。 break。 // 保存數(shù)據(jù) ecc = ecc^tmp。 // 函數(shù)成功返回 }/*該函數(shù)實現(xiàn)將溫度和濕度值以ASCII碼的形式通過485串口發(fā)送到PC機串口調(diào)試助手，格式為：設備號+T:溫度值 +M：濕度值+換行*/ void send_data_pc(void){send_byte(ASCii[dev])。 //發(fā)送空格send_byte(77)。uchar ecc = 0。 // 發(fā)送長度ecc = ecc^len。 // 發(fā)送幀結(jié)束標志 SBUF = 0xc0。 while(!TI) TI = 0。 break。 LED1=1。 //開 T0 TR1=1。 B1=number%1000/100。 //計數(shù) TL1=0x00。 // 發(fā)送應答信息，這里buf的內(nèi)容并未用到 break。 //顯示溫度值 } }//***********************結(jié)束**************************// 附錄 2