【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(gè)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(gè)NTC測溫元件。所以具有品質(zhì)優(yōu)越、響應(yīng)快、抗干擾力強(qiáng)、性價(jià)比低的特點(diǎn)。沒個(gè)DHT11都在可靠的環(huán)境中進(jìn)行過校驗(yàn)，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(dá)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(shí)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(shí)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(fù)極 通過光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI來檢測光照強(qiáng)度，通步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)卷簾從而控制光照強(qiáng)度，為植物提供最適合的光照強(qiáng)度，從而促進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度變化。（1lx65535lx）。智能大棚管理系統(tǒng)由單片機(jī)電源電路、光敏BH1750FVI模塊、步進(jìn)電機(jī)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)方便，我在做智能大棚管理系統(tǒng)時(shí)，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(qiáng)分系統(tǒng)三部分。智能大棚管理系統(tǒng)光強(qiáng)分系統(tǒng)原理：光照強(qiáng)度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境中的光照強(qiáng)度，隨著一天中光照強(qiáng)度的變化，當(dāng)日光燈的光照強(qiáng)度超過了鍵盤設(shè)定的值時(shí)智能大棚管理系統(tǒng)將通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而促使卷簾收起完成遮光從而降低光照強(qiáng)度，當(dāng)日光燈的光照強(qiáng)度低于鍵盤設(shè)定的值時(shí)，通過單片機(jī)的分析，單片機(jī)將控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)從而達(dá)到光照要求，若是光照強(qiáng)度還是不夠，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)繼電器控制日光燈從而控制光照強(qiáng)度，延長光照時(shí)間。智能大棚管理系統(tǒng)光強(qiáng)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖如圖20所示。光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI鍵盤顯示器主控芯片AT89C52 日光燈繼電器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊步進(jìn)電機(jī)卷簾 圖20 智能大棚管理系統(tǒng)光強(qiáng)分系統(tǒng)實(shí)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(jī)功能(6) 50Hz / 60Hz 光噪聲r(shí)ejectfunction(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(shí)時(shí)顯示出來了，而調(diào)試出來之前光照強(qiáng)度不能時(shí)時(shí)顯示經(jīng)過分析明白是操作時(shí)序的問題。成功后的智能大棚管理系統(tǒng)分系統(tǒng)光強(qiáng)部分能正常運(yùn)行。引腳描述 如表2所示，引腳特性如表3所示 ，BH1750FVI 7。實(shí)物圖如圖21所示，驅(qū)動(dòng)部分實(shí)物圖22所示，實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)物圖 圖22 驅(qū)動(dòng)部分實(shí)物圖圖23 光照強(qiáng)度顯示智能大棚管理系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)需要時(shí)時(shí)顯示溫度、光照強(qiáng)度、濕度等信息這樣方便調(diào)試也便于管理，在做設(shè)計(jì)之前我對個(gè)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(dá)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(jì)的需要。PCD8544 是一塊低功耗的CMOS LCD 控制驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)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(jì)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(dòng)輸出C0~C83LCD列驅(qū)動(dòng)Vss1，Vss2地VDD1，VDD2電源電壓T1LCD電源電壓T2測試點(diǎn)1輸入T3測試點(diǎn)2輸入T4測試點(diǎn)3輸入/輸出SDIN測試點(diǎn)4輸入SCLK串行數(shù)據(jù)輸入端D/C串行時(shí)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(jì)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(shí)用性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中能達(dá)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(shí)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(jī)和噴頭，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度；步進(jìn)電機(jī)控制卷簾，實(shí)現(xiàn)對大棚內(nèi)溫度控制；單片機(jī)直接日光燈燈，實(shí)現(xiàn)光能補(bǔ)充；三極管驅(qū)動(dòng)電磁閥，控制灌溉。為了驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，我們采取了高耐壓、大電流的ULN2003作為驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片價(jià)格低廉，能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。采用此種方式成功實(shí)現(xiàn)大棚卷簾；門窗自動(dòng)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(shí)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(shí)通過繼電器控制加熱絲從而達(dá)到升溫的目的。通光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI采集光照強(qiáng)度，由步進(jìn)電機(jī)控制卷簾從而達(dá)到控制光照強(qiáng)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(jī)和噴頭從而達(dá)到控制濕度的目的。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中繼電器成為了一個(gè)不可缺少的原件。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖如圖25所示。圖25步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jì)，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(diǎn)（1） 采用臺灣匯科繼電器，觸點(diǎn)容量：交流250V/10A。直流30V/10A（2） 繼電器5V、12V、24V可選，默認(rèn)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(diǎn)（7） 每路LED狀態(tài)指示，繼電器吸合即點(diǎn)亮（8） 每路附帶續(xù)流二極管，釋放繼電器感應(yīng)電壓，保護(hù)前級電路（9） 每路可選TVS（瞬態(tài)抑制二極管），默認(rèn)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(dòng)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?。l 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(jì)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(jī)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)的控制。 模塊化設(shè)計(jì)，說白了就是程序編寫時(shí)通過主程序調(diào)用子程序，各個(gè)功能都有單一獨(dú)立的特性，而不是一開始就把程序逐條的輸入到計(jì)算機(jī)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(gè)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(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作簡單化。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法來實(shí)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(qiáng)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(gè)模塊的程序里，由個(gè)個(gè)模塊多個(gè)函數(shù)組合而成。要是系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(qiáng)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(yùn)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(qiáng)度傳感器BH1750，溫度傳感器18B20），不僅要有單片機(jī)方面的相關(guān)知識，還要對各種傳感器有一定的認(rèn)識。除此之外還要去學(xué)生具備相當(dāng)?shù)脑鷮?shí)的c語言知識，這對篇量的程序編寫都非常有幫助。同時(shí)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(shí)踐檢驗(yàn)，鍥而不舍的調(diào)試才能達(dá)到目標(biāo)。調(diào)試過程中使用的是keil軟件和單片機(jī)不停的下載實(shí)驗(yàn)。 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(yàn)各模塊是否按要求進(jìn)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(jìn)行調(diào)試，通過測試結(jié)果完成對各個(gè)模塊完成功能的評估，對整體練調(diào)是一種很好的促進(jìn)手段。程序調(diào)試界面如圖31所示。各種工具的特點(diǎn)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?？梢詭椭覀冞M(jìn)行初期硬件的調(diào)試。（2） KEIL軟件：進(jìn)行程序的編寫與調(diào)試，將各底層驅(qū)動(dòng)與功能語句在軟件中編寫。同時(shí)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(jìn)行信息交互，其輸出波特率與數(shù)據(jù)幀的格式都可以進(jìn)行設(shè)置，具有使用靈活、操作簡便的特點(diǎn)。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(xiàng)性能指標(biāo)，也可以觀察微處理器中各個(gè)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(jì)之后，要完成整個(gè)設(shè)計(jì)，還要通過軟件和硬件的整機(jī)調(diào)試測試來觀察是否能夠達(dá)到預(yù)期目的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖32所示。 圖32 實(shí)驗(yàn)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(shí)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(qiáng)度傳感器BH1750FVID檢測的的光照強(qiáng)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(shí)時(shí)監(jiān)控的。當(dāng)我們按一下下按鍵s1時(shí)進(jìn)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(shí)進(jìn)入光照強(qiáng)度上下限設(shè)置界面 ，當(dāng)我們按第三下s1時(shí)進(jìn)入到濕度設(shè)置界面，光照強(qiáng)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(shí)我們就按一下s1；當(dāng)我要設(shè)置光照強(qiáng)度上限和下限時(shí)我們就按兩下s1；當(dāng)我們要設(shè)置濕度上限和下限時(shí)我們就按三下s1。進(jìn)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(gè)設(shè)置界面對應(yīng)設(shè)置按鍵一樣，單步進(jìn)值不一樣；溫度步進(jìn)值時(shí)1，光照強(qiáng)度步進(jìn)值時(shí)100，濕度步進(jìn)值時(shí)1。這是根據(jù)他們的特性而設(shè)計(jì)的。圖33 顯示界面 圖34 設(shè)置界面(1)為了方便