【文章內(nèi)容簡介】 HT11來監(jiān)控，也就是是濕度度調(diào)節(jié)絲基于DH111這個傳感器。DHT11用于檢測溫度和濕度的傳感器，其采用數(shù)字模塊采集技術(shù)溫度和濕度傳感技術(shù)闕波了可靠性和穩(wěn)定性。傳感器集成了感濕型電阻元件和一個NTC測溫元件。所以具有品質(zhì)優(yōu)越、響應(yīng)快、抗干擾力強、性價比低的特點。沒個DHT11都在可靠的環(huán)境中進行過校驗，準(zhǔn)確度很好。該產(chǎn)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(yīng)用場所。產(chǎn)品為單排引腳封裝，連接方便。DHT11應(yīng)用電路 如圖15所示；實物圖如圖16所示。技術(shù)參數(shù)說明　l 供電電壓： ~ DC l 輸 出： 單總線數(shù)字信號 l 測量范圍： 濕度2090%RH， 溫度0~50℃ l 測量精度： 濕度+5%RH， 溫度+2℃ l 分 辨 率： 濕度1%RH， 溫度1℃ l 互 換 性： 可完全互換 l 長期穩(wěn)定性： 177。1%RH/年 圖15 DHT11應(yīng)用電路圖16 DHT11實物圖l 通訊過程如圖20所示。圖17 DHT11的通訊過程l DHT11的響應(yīng)如圖18所示。圖18 DHT11的響應(yīng)過程l 數(shù)字0信號表示方法如圖19所示。圖19 數(shù)字0信號l DHT11引腳說明如表1所示。表 1 引腳說明圖 Pin名稱注釋1VDD供電3—2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請懸空4GND接地，電源負極 通過光照強度傳感器BH1750FVI來檢測光照強度，通步進電機帶動卷簾從而控制光照強度，為植物提供最適合的光照強度，從而促進生產(chǎn)效率。 是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。（1lx65535lx）。智能大棚管理系統(tǒng)由單片機電源電路、光敏BH1750FVI模塊、步進電機電機、步進驅(qū)動模塊、卷簾、日光燈、諾基亞5110液晶顯示和主控芯片（AT89C52）組成。為了實現(xiàn)方便，我在做智能大棚管理系統(tǒng)時，將智能大棚管理系統(tǒng)拆成了：智能大棚管理系統(tǒng)溫度分系統(tǒng)、智能大棚管理系統(tǒng)濕度分系統(tǒng)、智能大棚管理系統(tǒng)光強分系統(tǒng)三部分。智能大棚管理系統(tǒng)光強分系統(tǒng)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(dāng)日光燈的光照強度超過了鍵盤設(shè)定的值時智能大棚管理系統(tǒng)將通過單片機控制步進電機驅(qū)動模塊驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動從而促使卷簾收起完成遮光從而降低光照強度，當(dāng)日光燈的光照強度低于鍵盤設(shè)定的值時，通過單片機的分析，單片機將控制步進電機反轉(zhuǎn)從而達到光照要求，若是光照強度還是不夠，單片機將驅(qū)動繼電器控制日光燈從而控制光照強度，延長光照時間。智能大棚管理系統(tǒng)光強分系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖20所示。光照強度傳感器BH1750FVI鍵盤顯示器主控芯片AT89C52 日光燈繼電器步進電機驅(qū)動模塊步進電機卷簾 圖20 智能大棚管理系統(tǒng)光強分系統(tǒng)實現(xiàn)框圖本系統(tǒng)采用的的檢測模塊是BH1750FVI，以下下是對其簡單的介紹。(1)I2C 總線接口（f / s 模式支持）(2)光譜的范圍是人眼相近(3)照度數(shù)字轉(zhuǎn)換器(4)寬范圍和高分解. （1 65535 勒克斯）(5)低電流關(guān)機功能(6) 50Hz / 60Hz 光噪聲rejectfunction(7) 邏輯輸入接口(8)無需任何外部零件 通過不間斷的調(diào)試將結(jié)果實時顯示出來了，而調(diào)試出來之前光照強度不能時時顯示經(jīng)過分析明白是操作時序的問題。成功后的智能大棚管理系統(tǒng)分系統(tǒng)光強部分能正常運行。引腳描述 如表2所示，引腳特性如表3所示 ，BH1750FVI 7。實物圖如圖21所示，驅(qū)動部分實物圖22所示，實驗結(jié)果如圖23所示。表2 引腳描述Pin引腳名稱描述1VCC供給電壓35v2SCLIIC總線時鐘線3SDAIIC總線數(shù)據(jù)線4ADDRIIC地址引腳5GND電源地 表3 引腳特性名稱描述供給電壓25v供給電流200uA接口IIC工作溫度40℃~85℃尺寸（長*寬*高）. 圖21 BH1750FVI 7實物圖 圖22 驅(qū)動部分實物圖圖23 光照強度顯示智能大棚管理系統(tǒng)這個系統(tǒng)需要時時顯示溫度、光照強度、濕度等信息這樣方便調(diào)試也便于管理，在做設(shè)計之前我對個種顯示器做了了解其中有1602液晶、12864液晶和諾基亞5110液晶，最終我選擇了諾基亞5110液晶作為智能大棚管理系統(tǒng)的顯示液晶。1602液晶是16乘2的液晶達不到我顯示的要求，而12864液晶體積過大，諾基亞5110液晶體積小使用方便成了智能大棚管理系統(tǒng)的不二選擇。諾基亞5110是48乘84的液晶，完全滿足設(shè)計的需要。PCD8544 是一塊低功耗的CMOS LCD 控制驅(qū)動器，設(shè)計為驅(qū)動48 行84 列的圖形顯示。一塊芯片上集成了所有必須用以顯示的所有功能。PCD8544 采用CMOS 工藝。諾基亞引腳功能如表4所示，設(shè)計結(jié)果如圖24所示。表4 諾基亞引腳功能圖符號描述R0~R47LCD行驅(qū)動輸出C0~C83LCD列驅(qū)動Vss1，Vss2地VDD1，VDD2電源電壓T1LCD電源電壓T2測試點1輸入T3測試點2輸入T4測試點3輸入/輸出SDIN測試點4輸入SCLK串行數(shù)據(jù)輸入端D/C串行時鐘輸入端SCE數(shù)據(jù)/命令OSC芯片使能RES振蕩器Dummy1,2,3,4沒連接 圖24 設(shè)計結(jié)果顯示4信號處理調(diào)節(jié)部分為了體現(xiàn)系統(tǒng)的實用性，實現(xiàn)現(xiàn)實中能達到的效果，我們特別做了模型。我們采用繼電器控制風(fēng)扇，實現(xiàn)通風(fēng)；繼電器控制加熱絲，提高溫度；繼電器控制抽水電機和噴頭，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度；步進電機控制卷簾，實現(xiàn)對大棚內(nèi)溫度控制；單片機直接日光燈燈，實現(xiàn)光能補充；三極管驅(qū)動電磁閥，控制灌溉。為了驅(qū)動步進電機，我們采取了高耐壓、大電流的ULN2003作為驅(qū)動芯片。該芯片價格低廉，能實現(xiàn)步進電機正反轉(zhuǎn)。采用此種方式成功實現(xiàn)大棚卷簾；門窗自動開關(guān)。該系統(tǒng)用過溫度傳感器18b20檢測溫度，當(dāng)溫度高于所設(shè)溫度時通過控制繼電器從而控制風(fēng)扇來完成降溫的目的，當(dāng)溫度低于所設(shè)溫度時通過繼電器控制加熱絲從而達到升溫的目的。通光照強度傳感器BH1750FVI采集光照強度，由步進電機控制卷簾從而達到控制光照強度的目的。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。本系統(tǒng)設(shè)計中繼電器成為了一個不可缺少的原件。步進電機驅(qū)動原理圖如圖25所示。圖25步進電機驅(qū)動原理圖繼電器模組是把電氣控制柜中的多組繼電器集成化、系列化、模塊化設(shè)計，為設(shè)備節(jié)省空間，減少了中間接線環(huán)節(jié)，提高了效率及產(chǎn)品的性能。繼電器模塊的特點（1） 采用臺灣匯科繼電器，觸點容量：交流250V/10A。直流30V/10A（2） 繼電器5V、12V、24V可選，默認5V（3） 高電平或低電平觸發(fā)方式可選（4） 雙電源供電，可通過跳線帽改為單電源（5） 每路均采用光耦隔離，安全可靠（6） 每路都有常開及常閉觸點（7） 每路LED狀態(tài)指示，繼電器吸合即點亮（8） 每路附帶續(xù)流二極管，釋放繼電器感應(yīng)電壓，保護前級電路（9） 每路可選TVS（瞬態(tài)抑制二極管），默認不焊接（10）單電源供電接線原理圖如圖26所示。圖26 單電源供電接線原理圖低電平觸發(fā)方式原理圖如圖27所示。圖27 低電平觸發(fā)方式原理圖直流穩(wěn)壓電源是智能大棚管理系統(tǒng)中的不可缺少的一部分，其作用是大棚驅(qū)動部分提供電能配合繼電器使用。通過變壓器將220V的交流電變?yōu)?2V的交流電，然后通過橋式整理留電路將交流變?yōu)橹绷?，以極性電容作為濾波網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過穩(wěn)壓芯片7807905得到本系統(tǒng)所需要的電壓。此穩(wěn)壓電路由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，如圖28所示。 圖28直流電源系統(tǒng)方框圖l 電源電壓器：將220V、50HZ的交流電壓源變小。l 整流電路：將整流得到的交流電壓變?yōu)橹绷麟妷骸 濾波電路：將陡峭的直流電壓轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)的直流電壓。l 穩(wěn)壓電路：減小紋波，使電壓輸出的更加平穩(wěn)。電源電路圖如圖29所示。 圖29 電源電路圖5軟件設(shè)計部分本系統(tǒng)主要是通過各種傳感器吧信號檢測出來，經(jīng)過單片機分析做出相應(yīng)的處理，所以程序顯得非常的重要，主要難點就在程序的編寫上，面對嗎么多傳感器和模塊各種通訊協(xié)調(diào)和邏輯分析與判斷為程序編寫帶來的麻煩將是巨大的所以在本系統(tǒng)中采用模塊化編程的方法來實現(xiàn)此系統(tǒng)的控制。 模塊化設(shè)計，說白了就是程序編寫時通過主程序調(diào)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(diào)用。逐步求精中描述的結(jié)果是一系列的算法功能塊為單位。逐步求精得到的結(jié)果是以算法功能模塊為一個單位最終完成目的的一種方法。 以功能塊為單位鏈接調(diào)用組合而成的方法可稱為模塊化的方法。模塊化的最終目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計、調(diào)試和維護等操作簡單化。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計的方法來實現(xiàn)控制，其中多有涉及函數(shù)調(diào)用和嵌套調(diào)用，這也是在此系統(tǒng)的主導(dǎo)。在智能大棚管理系統(tǒng)中，首先我們將BH1750光照強度傳感器初始化接著將DS18B20也初始化化，然后將DHT11也初始化（初始化程序在沒個模塊的程序里，由個個模塊多個函數(shù)組合而成。要是系統(tǒng)實時工作就讓其一直循環(huán)，所以我用了while（1）循環(huán)的方法，接著將調(diào)用溫度函數(shù)，光照強度函數(shù)，DHT11函數(shù)，信號處理函數(shù)，按鍵函數(shù)等，讓其一直運行下去。主程序的控制程序框圖如圖30所示。智能大棚管理系統(tǒng)所傳感器較多（包括溫室度傳感器DHT1土壤濕度傳感器、光照強度傳感器BH1750，溫度傳感器18B20），不僅要有單片機方面的相關(guān)知識，還要對各種傳感器有一定的認識。除此之外還要去學(xué)生具備相當(dāng)?shù)脑鷮嵉腸語言知識，這對篇量的程序編寫都非常有幫助。同時又考察學(xué)生的邏輯能力，各種傳感器的綜合應(yīng)用，需要不斷的實踐檢驗，鍥而不舍的調(diào)試才能達到目標(biāo)。調(diào)試過程中使用的是keil軟件和單片機不停的下載實驗。 開始初始化BH1750DS18B20初始化函數(shù)如果1=1 No 調(diào)用溫度控制函數(shù)wendu()調(diào)用光照控制函數(shù)conversion() conversion()conversion()循環(huán)結(jié)束 調(diào)用dht11函數(shù)receive() 調(diào)用界面控制函數(shù) Yes調(diào)用按信號處理函數(shù) 圖30 主程序程序流程圖 調(diào)試手段 為檢驗各模塊是否按要求進行正常工作，借助萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器以及各類軟件進行調(diào)試，通過測試結(jié)果完成對各個模塊完成功能的評估，對整體練調(diào)是一種很好的促進手段。程序調(diào)試界面如圖31所示。各種工具的特點如下：（1） 數(shù)字萬用表：可用來測量直流和交流電壓、電流、電阻、電容、二極管、三極管、溫度、頻率、電路通斷等。測試精度三位半。可以幫助我們進行初期硬件的調(diào)試。（2） KEIL軟件：進行程序的編寫與調(diào)試，將各底層驅(qū)動與功能語句在軟件中編寫。同時還可以生成各種所需要的HEX可執(zhí)行文件。（3） 串口調(diào)試助手：串口調(diào)試工具是通過串行通信接口與主控芯片的進行信息交互，其輸出波特率與數(shù)據(jù)幀的格式都可以進行設(shè)置，具有使用靈活、操作簡便的特點。這些調(diào)試工具入門簡單、不僅可以全面的了解的硬件電路的各項性能指標(biāo)，也可以觀察微處理器中各個寄存器的值和狀態(tài)，為我們調(diào)試提供了諸多方便。圖31 程序調(diào)試界面分別完成系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計之后，要完成整個設(shè)計，還要通過軟件和硬件的整機調(diào)試測試來觀察是否能夠達到預(yù)期目的，實驗結(jié)果如圖32所示。 圖32 實驗結(jié)果系統(tǒng)上電之后處于工作模式，其顯示結(jié)果如上圖中的圖33所示。此時諾基亞5110液晶上顯示的結(jié)果分別為溫度傳感器ds18b20檢測到的溫度、光照強度傳感器BH1750FVID檢測的的光照強度、溫濕度傳感器DHT11檢測到的濕度和溫度。這些數(shù)據(jù)都是時時監(jiān)控的。當(dāng)我們按一下下按鍵s1時進入到溫度上下限設(shè)置界面如圖34所示 ，當(dāng)我們按第二下按鍵時進入光照強度上下限設(shè)置界面 ，當(dāng)我們按第三下s1時進入到濕度設(shè)置界面，光照強度設(shè)置界面和濕度設(shè)置界面結(jié)果和圖34類似，在顯示界面的相應(yīng)位置顯示。當(dāng)我們要設(shè)置溫度上限和下限時我們就按一下s1；當(dāng)我要設(shè)置光照強度上限和下限時我們就按兩下s1；當(dāng)我們要設(shè)置濕度上限和下限時我們就按三下s1。進入到設(shè)置界面后如果我們要設(shè)置上限值就按按鍵s2，想要設(shè)置下限值就按一下按鍵s2。每個設(shè)置界面對應(yīng)設(shè)置按鍵一樣，單步進值不一樣；溫度步進值時1，光照強度步進值時100，濕度步進值時1。這是根據(jù)他們的特性而設(shè)計的。圖33 顯示界面 圖34 設(shè)置界面(1)為了方便