【正文】 驗各模塊是否按要求進行正常工作，借助萬用表、函數信號發(fā)生器、示波器以及各類軟件進行調試，通過測試結果完成對 各個模塊完成功能的評估，對整體練調是一種很好的促進手段。 ? 穩(wěn)壓電路：減小紋波，使電壓輸出的更加平穩(wěn)。智能大棚管理系統 22 采用此種方式成功實現大棚卷簾；門窗自動開關。 圖 20 智能大棚管理系統光強分系統實現框圖 光照強度傳感器的使用 本 系統采用的的檢測模塊是 BH1750FVI，以下下是對其簡單的介紹。 產品為單排引腳封裝，連接方便。不管是抽水電機還是噴頭在達到適 當值時都會停止工作，通過程序控制實DS18B20 測溫程序 顯示溫度數據 溫度是否高于設置 定 值 打開降溫系統 打開加熱 系統 是 溫度相等 是 否 否 鍵盤掃描 鍵盤設置值與實際溫 度值比較 A 智能大棚管理系統 13 現。 DS18B20 的管腳排列如 圖 8 所示 : DQ 為數字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時 接地）。溫度檢測控制部分 實驗框圖 如 圖 6 所示。 控制器的主要任務是識別指令，并根據指令的性質控制單片機各功能部件 。由于無內部程序存儲器，所以只能外擴程序存儲器來存放程序。 ? 串行口 全雙工的串行口， 一共 具有四種工作 模式 。根據溫室大棚內的 光照強度傳感器、 溫濕度傳感器 、溫度傳感器、土壤濕度傳感器 等采集到的信息，利用數據總線將傳感器 檢測到的 信息送給 51 單片機，再通過諾基亞 5110 液晶顯示。 溫度檢測 DS18B20 光照強度檢 BH1750FVIDDDDDDWWWWWWWWWWBBBBBH1750FVIBBH1750FVIBH1750FVI 空氣濕度檢測 DHT11 單片機分析處理 AT89C51 風扇 旋轉 卷簾 收放 噴頭 噴水 現 土壤含水量檢測 加熱 絲加 熱 燈 亮 燈 滅 降 低 溫 度 升 高 溫 度 溫 度 減少 光照 強度 增加 光照 強度 調 節(jié) 土 壤 濕 度 智能大棚管理系統 5 圖 2 系統 框 圖 圖 3 系統 原理 圖 設計思想 智能大棚管理系統上電工作后， 控制器 單片機進入主程序后 。 這 造成了溫室控制的不精確性 [4]。 研制 并 開發(fā)了溫室監(jiān)控 與管理 的 系統，并開發(fā) 出 了 關于 的控制軟件； 90 年代中 后 期， 北京 理工大學 楊定天等人研制開發(fā) 出 了溫室軟硬件 監(jiān)控 系統 。以 蔬菜 溫室為例，溫室內監(jiān)控項目 主要包括 水溫、土壤溫度、 氣溫、 通窗狀況、 相對空氣濕度、 泵的工作狀況、 CO2 濃度、 H 調節(jié)池和回流管數值；室外監(jiān)控項目 主要 包括大氣溫度、風向風速、太陽輻射強度、 相對濕度等 智能大棚管理系統 的應用給種植者帶來了一定的經濟效益，提高了 生成 水平，減輕了技術管理工作量，同時也為種植帶 生長 來了很大方 優(yōu)勢 。溫室 農業(yè)設施在現代化農業(yè)生產 過程 中發(fā)揮著 很大的作用。由諾基亞 5110 液晶 來實時顯示各傳感器采集到的 數據 。因此，科學合理地調節(jié)大棚內溫度、濕度以及二氧化碳的含量是大棚蔬菜 控制系統自動化 發(fā)展 和農業(yè)發(fā)展的 必 要 。 由 荷蘭開發(fā)的 智能 溫室計算機控制系統 采用 計算機 進行參數設置和必要的信息顯示 。在 這個 期間， 云南大 學 、 中國科學 研究所、 石家莊現代化研究 院 、上海植物研究所等單位也都側重不同領域 的 不同方面 ，研究溫室 大棚 設施的計算機 監(jiān)控 與管理技術。 第二部分介紹了系統的總體方案設計 以及主控芯片 。 系統組成 智能大棚管理系統由單片機電源電路、溫度傳感器 DS18B濕度傳感器 DHT1土壤濕度傳感器模塊、光敏 BH1750FVI 模塊、電機、步進電機、諾基亞 5110 液晶顯示和主控芯片（ AT89C52）組成。 單片機 也可以通過 相應的 指令來啟動現場監(jiān)測 系統 的聲光報警裝置，通知大棚管理人員采取措施 以 確保大棚內 作物 的 生長環(huán)境 。 ? P1 口、 P2 口、 P3 口、 P4 口為 4 個并行 8 位 IO 口。例如，前面提到的 PSW 程序狀態(tài)字寄存器，就是一個特殊功能寄存器?？刂破髦饕ǔ绦蛴嫈灯鳌⒊绦虻刂芳拇嫫?、指令寄存器 IR 等。 再把熱敏電阻電壓 模擬量轉化為 數字量 ，然后通過軟件方法 通過特定公示 計算得到溫度 數值 值，再進行顯示 等 處理。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 通過以上的分析我們已經選擇了采用以單總線為工作 方式的 ds18b20作為溫度檢測的傳感器 。1%RH/年 圖 15 DHT11應用電路 圖 16 DHT11實物圖 ? 通訊過程如圖 20 所示 。 引腳描述 如表 2 所示， 引腳特性如表 3 所示 ， BH1750FVI 7。通過溫濕度傳感器、和土壤濕度傳感器分別檢測空氣濕度和土壤含水量再通過抽水電機 和噴頭 從而達到控制濕度的目的。 模塊化設計 模塊化設計 ，說白了就是程序編寫時通過主程序調用子程序，各個功能都有單一獨立的特性，而不是一開始就把程序逐條的輸入到計算機的指令；而是通過一定的變量鏈接起來一完成調用。 測試精度三位半。 這樣一來 ，我們設定的上限值低于實際的值，我們發(fā)現散熱風扇開始旋轉，而設定的下限值也超過了 我們設置的范圍我們發(fā)現加熱絲也開始了加熱。 //初始化 LCD 模塊 DS_init()。 uchar table[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13}。//數據命令選 擇 sbit dn=P1^3。 （ 3） 本系統處在 一種實驗室階段，不是很穩(wěn)定很難推廣實用。進入到設置界面后如果我們要設置上限值就按按鍵 s2，想要設置下限值就按一下按鍵 s2。調試過程中使用的是 keil 軟件和單片機不停的下載 實驗。 ? 濾波電路：將陡峭的直流 電壓 轉化為平穩(wěn)的直流 電壓 。該芯片價格低廉，能實現步進電機正反轉。 智能大棚管理系統光強分系統實現框圖如圖 20 所示。該產品采用單總線的工作方式讓使用變的方便快捷；傳輸距離高達 20 多米，功耗極小和超小的體積適用于各種苛刻 的應用場所。因為傳感器是時時檢測的所以不存在濕度過量的問題，所以沒有濕度過大的調節(jié)部分。 圖 7 DS18B20接口圖 溫度傳感器的 使用 DS18B20 內部結構主要由 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器 這 四部分組成 。 其主要 過程是通過溫度傳感器器將溫度采集出來，由單片機判斷，當溫度低于鍵盤所設定的溫度時，單片機驅動繼電器從而控制風扇旋旋轉來降溫，當溫度低于鍵盤所設溫度時，單片機驅動繼電器從而控制加熱絲加熱。 圖 5 時鐘電路圖 ? 控制器 控制器是單片機的指揮控制部件 。程序實際上是一串二進制碼，程序存儲器可以分為片內和片外兩部分。在單片機的應用中，往往需要精確的定時，或對外部事件進行計數 。系統在硬件設計上考慮了可擴展性 ,經過一定的添加或改造 ,就能 增加功能。系統的 系統 框 圖如圖 2 所示 ,原理圖如圖 3 所示。中國農業(yè)大學設計研制的 “河南省 大型育苗溫室計算機 單步 式控制系統 ”，實現了計算機 單步 控制 .。 21世紀 以來 ，中國 的 農業(yè)科學 研究 院 、 農業(yè)氣象所和作物花卉研究所 。 計算機控制環(huán)境 主要用來對溫室環(huán)境 (栽培環(huán)境 和 氣象環(huán)境 )進行監(jiān)測和控制。 在當代 農業(yè)生產中發(fā)揮著巨大的作用 是 以 智能大棚 蔬菜 管理 系統。 用戶根據需要預先輸入預設值， 當實際測量的溫濕度和光照強度不符合預設的溫濕度和光照強度標準時，發(fā)出報警信號，并通過 加熱電路控制加熱絲 加熱 提 高溫度，轉動風扇降低溫度，控制抽水電機調節(jié)濕度，控制 LED 調節(jié)光照強度，為大棚提供適合的生長環(huán)境。它能 使大棚內形成有利于蔬菜，水果 等作物 生長的環(huán)境 。此系統 可繪制出設 相應的特定 參數 及 修正值曲線 和 測量的 測量 數據曲線 。 “九五 ”期間，國家科技研究 項目和國家自然科 研究院 都 首次增 加 了 智能 化農業(yè) (設施農業(yè) )研究項目 的投資。闡述了本系統的總體方案設計及 系統功能優(yōu)勢和特點 ， 還對主控芯片進行了具體 分析。 AT89C51 單片機 鍵盤 調節(jié)器 顯示器 各種傳感器傳感 器 智能大棚管理系統 6 （ 1） 溫濕度傳感器：負責檢測并采集各控制點溫濕度數據。 本系統主控芯 介紹 （ 1） 本系統主控芯片 51 單片機的硬件結構 MCS51 單片機的片內結構如圖 4 所示 。 ? 特殊功能寄存器 (SFR) 。掌握理解好 SFR ，對于掌握 MCS 51 單片機是十分重要的。還有 指令譯碼器、條件轉移邏輯電路 。它的阻值與溫度變化 并非有線性的 關系 。 （ 2） DS18B20 的時序 由于 DS18B20 采用的是單總線協議方式 工作地。通過溫濕度傳感器檢測溫濕度，將檢測到的溫度與鍵盤所設濕度做比較，當我們檢測到的濕度高于我們設定的濕度時，單片機將作出反應，發(fā)出低電平，通過 I0 口將信號傳送給繼電器，繼電器和散熱風扇相連，通過電源和單片機控制的信號從而使繼電器工作模式切換，從而讓加熱水蒸干水達到控制濕度的目的；當溫度傳感器檢測出來的濕度低于鍵盤設定的溫度時，單片機通過分析，通過 IO 口輸出一個低電平從而控制繼電器，繼電器和抽水電路（由抽水電機和電源電路組成）相連，繼電器切換模式后電源電路導通從而抽水機 開始抽水從而使環(huán)境中的濕度提高高。 圖 17 DHT11 的通訊過程 ? DHT11 的響應如圖 18 所示。 實物圖 如圖 21 所示 ，驅動部分實物圖 22 所示 ，實驗結果如圖 23 所示。本 系統設計中繼電器成為了一個不可缺少的原件。 逐步求精中描述的結果是一系列的算法功能塊為單位。可以幫助我們進行初期硬件的調試。 如圖 35 所示，分別是加熱中的加熱絲和旋轉中的風扇。//DS18B20 初始化函數 while(1) { wendu()。 uchar code hanzi[]={ /* 文字 : 溫 */ /* 宋體 12。//復位引腳 sbit dc=P1^2。 （ 2）改善系統算法，由于此系統編寫程序不是太理想， 導致按鍵變得沒那么靈敏。當我們要設置溫度上限和下限時我們就按一下 s1；當我要設置光照強度上限和下限時我們就按兩下 s1；當我們要設置 濕度上限和下限時我們就按三下 s1。同時又考察學生的邏輯能力，各種傳感器的綜合應用，需要不斷的實踐檢驗，鍥而不舍的調試才能達到目標。 ? 整流電路：將 整流得到的交 流 電壓 變?yōu)?直流電壓 。為了驅動步進電機，我們采取了高 耐壓、大電流的 ULN2021 作為驅動芯片。智能大棚管理系統光強分系統原理 ：光照強度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境中的光照強度，隨著一天中光照強度的變化，當日光燈的光照強度超過了鍵盤設定的值時智能大棚管理系統將通過單片機控制步進電機驅動模塊驅動步進電機轉動從而促使卷簾收起完成遮光從而降低光照強度，當日光燈的光照強度低于鍵盤設定的值時，通過單片機的分析，單片機將控制步進電機反轉從而達到光照要求，若是光照強度還是不夠，單片機將驅 動繼電器控制日光燈從而控制光照強度，延 長 光照時間。沒個 DHT11 都在可靠的環(huán)境中進行過校驗，準確度很好。由土壤濕度傳感器檢測土壤的濕度，當土壤濕度不過時通過抽水電機控制抽水電機進行抽水，這樣就可以控制土壤濕度。 DS18B20 的接口如圖 7 所示。 3 信號采集分析部分設計 溫度檢測控制部分設計 對于智能大棚管理系統來說溫度檢測顯得非常重要， 溫度傳感器 采集溫度將溫度數據提取出來通過信號處理函數 讓 外設作出相應的反應并將溫度數據送至顯示函數顯示 。由于 XTA 口的邏輯電平不是 1，故建議外接一個 lO K 的上拉電阻。 主要是 因為 程序存儲器中存放了經調試確定 正確的應用程序和表格之類 固有 常數。 ? 定時器 /計數器 片內有 2 個 16 位的定時器 /計數器，具有四種工作方 式。 光度檢測采用光敏 BH1750FVI 模塊 實現 。在 A/D 轉化模塊中，本設計采用了集成在單片機內部的 A/D。采用上位機加 PLC 的控制方法，軟件采用智能化 塊化實現 。 (2) 國內狀況 20 世紀 70 年代 我國 業(yè)計算機 開始應用 而 溫室控制與管理領域 于 90 年代開始。美國的 綜合環(huán)境控制技術水平 也 非常高。