【正文】 //開 T0 TR1=1。 //開中斷 EA=1。 基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計42 SBUF = da。 TI = 0。 // 置發(fā)送允許，接收禁止M_RE = 1。 //發(fā)送T：send_byte(58)。 // 幀錯誤，返回 } i++。M_DE = 0。 temp=temp|temp_d ata[0]。 write_byte(0xcc) 。 DQ=0。_nop_()。 delay(50)。 S8=0。S1=1。S6=1。 基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計33 Disdata=dis_7[display[0]]。S4=1。 G=TH%10。t)。 //接收器使能，0有效sbit M_DE=P2^5。 //溫度輸入口sbit HS=P3^5。為了可靠地工作，在 485 總線狀態(tài)切換時需要做適當(dāng)延時，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，具體做法是在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)下，先將控制端置“1” ，延時 1ms 左右的時間，再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)，一包數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后再延時 1ms 左右的時間后，將控制端置“0”。485 總線應(yīng)用電路圖如圖 37 所示：圖 37 RS485 總線的應(yīng)用電路圖 在應(yīng)用系統(tǒng)中，主機與分機一般相隔較遠(yuǎn)，而分級系統(tǒng)上電或復(fù)位又常?；趩纹瑱C的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計20不在同一個時刻完成，如果在此時 DE 端電位為“1”，那么 485 總線的輸出將會處于發(fā)送狀態(tài)，也就是占用了通信總線，這樣其他的分機就無法與主機進(jìn)行通信。該振蕩電路的兩個暫穩(wěn)態(tài)過程交替如下：首先是電源Ucc 通過R1,R2 向C2充電，經(jīng) T1充電時后，Uc2充至內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約2/3Ucc ，此時輸入引腳3 端由高電平突降為低電平，然后通過R2 放電，經(jīng)T2放電時間后，Uc2下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3Ucc，此時輸入引腳3端又由低電平躍升為高電平，如此反復(fù)，形成方波輸出，其中充放電時間為： T1=C1(R1+R2)ln2 (21)T2=C1R2ln2 (22)因而輸出的方波頻率為： f=1/(T1+T2)=1/C1(R1+2R2)ln2=50HZ (23)只要改變定時元件R1和R2就可以改變脈沖的頻率，從多諧振蕩器出來的信號又接入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它有兩個觸發(fā)狀態(tài)，一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)定狀態(tài)，在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)定狀態(tài)維持一段時間后，再自動的返回到穩(wěn)定狀態(tài)，且暫穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)時間長短取決與電路本身參數(shù)，圖中，R3,C3和傳感器HS1101是外接地定時元件，觸發(fā)脈沖Ui由5端輸出，由8端輸入，下降沿有效，從9端輸出一個幅度，寬度都一定的矩形波信號，輸出的脈沖寬度Tp為： Tp=R3(C2+Cx)ln3 (24)基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計16雖然從NE556輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號，為了減少外界對信號的干擾，設(shè)計中采用低通濾波器，過濾掉高頻信號的干擾，然后直接用單片機的定時計數(shù)器 T1來測量脈寬 Tp，通過脈寬值，我們可以得到濕度傳感器的電容值，知道了傳感器的電容值，我們就可以分析電容與濕度的關(guān)系，下圖為HS1101的典型輸出曲線，相對濕度在1%99%RH之間，電容量由163pf 變化到202pf，其誤差不大于177。t2距t0為15us,也就是說t2時刻前主機必須完成讀位,并在t0 后的60us 一120 us內(nèi)釋放總線。DS18B20 的封裝形式及引腳排列如圖 23 所示： 圖 23 DS18B20 的引腳排列圖 DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件： 基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計10 (1) 光刻 ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。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。缺點是價格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。通過對信號的采集、分析、處理，然后輸出信號來使執(zhí)行部件進(jìn)行動作，使溫室大棚達(dá)到所要求指標(biāo)。這樣就不可避免地遇到諸如引線誤差補償、多點測量中的切換誤差和信號調(diào)理電路的誤差等問題。 在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計中,往往采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計。所以電子式濕度傳感器測濕方法更適合于在潔凈及常溫的場合使用?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。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)行濕度測量的。它工作在3V~，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。連續(xù)寫 2位間的間隙應(yīng)大于1us。 HS1101的外部結(jié)構(gòu)及符號如圖210所示： 圖210 HS1101的符號及外部結(jié)構(gòu)基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計14HS1101電容式濕度傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。在圖中，當(dāng)輸出高電平“1” 時，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，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。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、校驗碼等部分組成。//定義數(shù)的各位數(shù)，分別為百，十，個位 uint number。 sbit S7=P0^6。b)。 LED1=1。S7=1。S3=0。 Disdata=0x00。S4=1。 DIN=1。_nop_()。 //從高拉倒低 DQ=0。_nop_()。 return(value)。 //讀溫度值的第字節(jié) temp_data[1]=read_byte()。 // 保存接收到的幀uchar tmp。 db = 0。 // 獲得命令字 return 1。} /* 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。 // 發(fā)送校驗字節(jié)基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計41 TI = 0。 while(!TI) TI = 0。 TR0=1。 TH1=0x00。 //打開總中斷 { if(recv_cmd(amp。 //Skip ROM write_byte(0x44)。 } } /****************主函數(shù)************************/ main() { Disdata=0x00。 while(!TI)。send_byte(type)。 send_byte(46)。 case 0xdb: // 檢測到轉(zhuǎn)義字符 db = 1。while(!c0) // 循環(huán)直至幀接收完畢{ RI = 0。} // 負(fù)溫度求補碼,標(biāo)志位置 1 display[3]=temamp。 //發(fā)命令 write_byte(RS)。_nop_()。0x01。 //66 us presence=DQ。S5=1。 Disdata=0x00。S3=1。 S8=1。S1=1。S6=1。 //定時 50ms num++。 uchar coad ASCii[]={48,49,50,51,52,53,54,55,56,57}。 sbit LED2=P2^3。單片機采用 C 語言程序，建立模塊化結(jié)構(gòu)，各模塊互相獨立，有較高的可靠性和擴展性。 485 總線輸出電路的設(shè)計要考慮到線路上的各種干擾及線路特性阻抗的匹配。 硬件電路設(shè)計 溫度測量電路 溫度測量采用DS18B20，它是單線傳輸器件，不需校正溫宿，接口接的是,具體的溫度測量電路如圖31所示： 基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計17 圖 31 溫度測量電路 濕度測量電路 濕度測量用的是HS1101電容式濕度傳感器，他與NE556組成一方波發(fā)生電路，濕度改變對應(yīng)頻率的變化，用單片機采集頻率值進(jìn)行轉(zhuǎn)化得出濕度值，具體的濕度測量電路如圖32所示：圖32 濕度測量電路3 人機接口電路 鍵盤部分根據(jù)該系統(tǒng)的實際情況，我選用了獨立式鍵盤。下面介紹HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用。 (2) DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S 為符號位。相對濕度在1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF 變到200pF，其誤差不大于177。（℃+︱t︱）。該測控系統(tǒng)具有實時采集（檢測溫室大棚內(nèi)的溫濕度） 、實時處理（對監(jiān)測到的溫濕度值進(jìn)行比較分析，決定下一步控制進(jìn)程） 、實時控制（根據(jù)處理的結(jié)果發(fā)出控制指令，指揮被控對象動作）的功能。用這種智能化數(shù)字式傳感器的優(yōu)勝顯而易見。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。 電子式濕度傳感器的特點： 電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到 2％—3％RH。 傳感器的選型 傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。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)計更靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。一線總線結(jié)構(gòu)具有簡潔且經(jīng)濟的特點，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，DS18B20的測溫范圍為55 ℃~+125℃，在10 ℃~+85℃范圍內(nèi)，精度為177。 ROM操作命令 總線主機檢測到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]存儲器操作命令 指令代碼 Write Scratchpad(寫暫存存儲器) [4EH] Read Scratchpad(讀暫存存儲器) [BEH] Copy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲器 ) [48H] Convert Temperature(溫度變換 ) [44H] Recall EPROM(重新調(diào)出) [B8H] Read Power supply(讀電源) [B4H] 時序 基于單片機的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計12主機使用時間隙(time slots)來讀寫DSl820的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位 (1) 初始化 時序見圖24 。 HUMIREL 濕度傳感器 HS1101基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。發(fā)光二級管與單片機的兩個 I/O 口連接，當(dāng)測定的溫度或者濕度超過上下限時，二極管發(fā)光報警。解決這個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 單片機就不會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問題。 // 該緩沖區(qū)用于保存設(shè)備狀態(tài)信息uchar dev=1。 sbit S4=P0^3。a!=0。 LED2=1。 delay(200)。S6=1。S1=1。S7=1。S2=1。 Disdata=0x00。i) { DQ=1。 for(i=8。 //4 us if(DQ)value|=0x80。 write_byte(0xcc) 。 // 獲得設(shè)備狀態(tài)信息，并將其存入dbuf指向的存儲區(qū)，數(shù)據(jù)最后一字節(jié)置0表示數(shù)據(jù)結(jié)束}/*該函數(shù)接收一幀數(shù)據(jù)并進(jìn)行檢測，無論該幀是否錯誤，函數(shù)均會返回