【文章內(nèi)容簡介】 控制。 顯示：LCD就地顯示輸入值和相應(yīng)的溫濕度，數(shù)碼管擺放在生產(chǎn)現(xiàn)場用于顯示當前的溫濕度。 實施措施 實際環(huán)境溫度與給定界限比較，執(zhí)行加熱/制冷措施。 實際環(huán)境濕度與給定界限比較，執(zhí)行加濕/去濕措施。 鍵盤顯示：負責用戶的輸入及相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，其中包括LED和LCD顯示。經(jīng)過上面的總體方案和實施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)主機與主要部件的選擇：根據(jù)總體功能和性價比及其運行速度等因素的考慮，選用MCS51系列的89C51為主機，滿足上面的要求而且設(shè)計方便，不需要再存儲擴展。數(shù)據(jù)存儲片內(nèi)設(shè)有128B，外部有8279的256B，而由于存入的數(shù)據(jù)是隨時更新的且不計小數(shù)位，存入 8個16進制數(shù)字，其總共需要的容量只有16B，已經(jīng)夠用。對外部模擬量（溫度、濕度）采樣，選用ADC0809能夠滿足要求。溫室溫濕度控制系統(tǒng)是以89C51單片機作為中央控制裝置，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，風扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備，鍵盤顯示芯片等，其功能和原理如下： 89C51作為中央控制裝置，負責中心運算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個模塊的工作。 四路采樣溫度信號采樣簡單平均處理，溫度保存為整數(shù)。 四路采樣濕度信號采樣簡單平均處理，溫度保存為整數(shù)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809：即由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。它共有8個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。模數(shù)的轉(zhuǎn)換共有2種方法。一種是利用INT0中斷，當一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809使INT0產(chǎn)生中斷，通知系統(tǒng)轉(zhuǎn)換完畢；另一種使用延時方法，開始轉(zhuǎn)換后系統(tǒng)延時100微秒等待轉(zhuǎn)換完成。本方案采用延時轉(zhuǎn)換的方法。 鍵盤顯示芯片：用8729識別鍵盤，負責用戶的輸入及相關(guān)的數(shù)據(jù)的LED顯示。例如選擇系統(tǒng)的工作模式，用戶輸入溫度及濕度的界限數(shù)據(jù)，顯示實時的溫度及濕度值等等。 風扇：負責系統(tǒng)的降溫工作。 加熱設(shè)備：負責系統(tǒng)的加熱工作。 噴霧設(shè)備：負責系統(tǒng)的加濕工作。 排潮設(shè)備：負責系統(tǒng)的去濕工作。 雙色燈，音效模塊：負責系統(tǒng)的報警功能。如果當前的溫度超過用戶設(shè)定的界限值時系統(tǒng)將自動報警，雙色燈在74LS273的控制下有規(guī)律的閃爍，同時音效模塊發(fā)出報警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。 為了更精確的反映溫室的溫度和濕度，取溫濕度各4路信號采樣簡單平均處理作為溫室的溫度和濕度。在分辨率達到的前提下，溫濕度的精度為1%。 首先，系統(tǒng)啟動后，提示用戶輸入溫度的上限與下限的溫度值。用戶輸入之后，系統(tǒng)自動求出中間值，根據(jù)實際溫度的情況采取相應(yīng)的方案。如果該時刻的實際溫度值低于用戶給定的下限溫度值時，系統(tǒng)立即啟動報警裝置，且系統(tǒng)處于升溫狀態(tài)，直到實際溫度達到用戶輸入的上下限溫度的中間值一定區(qū)間內(nèi)時停止升溫。反之，如果實際溫度值高于用戶設(shè)定的上限值時，系統(tǒng)也會立即啟動報警裝置，且系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)，直到實際溫度達到用戶輸入的上下限溫度的中間值一定區(qū)間內(nèi)時停止降溫。選擇中間值作為控制參數(shù)，防止升溫——降溫——升溫的死循環(huán)，因為溫度低于下限時會一直升溫，可能導致溫度高于上限系統(tǒng)又開始降溫，這樣系統(tǒng)便一直重復(fù)升溫——降溫——升溫過程，導致設(shè)備在某一個溫濕度點附近頻繁的啟停，使設(shè)備壽命下降，而且沒有實際意義。選擇中間值的一定區(qū)間，是防止達到中間值時，采取了停止升溫或者降溫措施，溫度還是會持續(xù)上升或下降一會兒，這時候溫度可能不是正好在中間值處，系統(tǒng)便還是采取升溫或者降溫的措施，而此時的溫度值可能已經(jīng)是很適合植被生長的需要的溫度值。所以本方案選在中間值的正負一度區(qū)間內(nèi)，認為此區(qū)間內(nèi)都是適合的，不產(chǎn)生任何控制動作變化，這樣就能解決設(shè)備頻繁啟停問題。鍵盤顯示系統(tǒng)采用8279芯片控制16鍵的鍵盤和8個七段數(shù)碼管，以實現(xiàn)用戶的輸入與數(shù)據(jù)輸出。16個鍵分別是“0”到“F”，對應(yīng)的鍵值是0到15不需要鍵值的轉(zhuǎn)換。七段數(shù)碼管采用共陰極。 鍵盤顯示系統(tǒng)中使用的段碼顯示01234567段碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H顯示89ABCDEF段碼7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H8279初始化時，設(shè)定的相關(guān)命令字如下：Z8279 EQU 08701H 。8279 狀態(tài)/命令口地址D8279 EQU 08700H 。8279 數(shù)據(jù)口地址LEDMOD EQU 00H 。左邊輸入 八位字符顯示 。外部譯碼鍵掃描方式,雙鍵互鎖LEDFEQ EQU 38H 。掃描速率LEDCLS EQU 0D1H 。清除顯示 RAMLEDWR0 EQU 80H 。設(shè)定的將要寫入的顯示RAM地址。 系統(tǒng)連接圖AD0809與89C51連接圖： AD0809與89C51連接圖 系統(tǒng)硬件配置采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計。由P0口作數(shù)據(jù)線，P0口和P2口共同作地址。 主要組件簡介（1）89C51芯片 89C51是Intel公司于80年代初推出的8位嵌入式微控制器（內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為8位，外部數(shù)據(jù)總線為8位），它與MCS96系統(tǒng)中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售價低廉、使用方便（48PINDIP）等優(yōu)點。89C51在工業(yè)應(yīng)用方面有許多明顯的特點，它具有靈活方便的8位總線外圍支持器擴展功能，而在數(shù)據(jù)處理方面又有8位微機的快速功能。由于大的高度集成化已把許多常駐用的輸入檢測輸出控制通道都制作在同一塊硅片上，大大地靈活了外部連線，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且速度快（時鐘12MHz），非常適合于工業(yè)環(huán)境下安裝使用。因此本系統(tǒng)CPU選用89C51芯片。 89C51單片機引腳采用40雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)。89C51系統(tǒng)CPU中的主要組件有：高速寄存器陣列、特殊功能寄存器（SFR）、寄存器控制器和算術(shù)邏輯單元（RALU）。它與外部通訊是通過特殊功能寄存器SFR或存儲器，控制器進行的。8051系統(tǒng)的CPU的主要特色是體積小，重量輕，抗干擾能力強，售價低，使用方便。此外，通過SFR還可以直接控制I/O、A/D、PWM、串行口等部件的有效運行。 CPU內(nèi)部的一個控制單元和兩條總線寄存器陣列和EALU連接起來。這兩條總線是：16位地址總線（ABUS）和8位數(shù)據(jù)總線（DBUS）。數(shù)據(jù)總線僅在RALU與寄存器陣列或SFR之間傳送數(shù)據(jù)，地址總線用作上述數(shù)據(jù)傳送的地址總線或用作與寄存器控制器連接的多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線[7]。CPU對片內(nèi)RAM訪問是直接訪問和通過寄存器R0,R1間接訪問的。89C51工作時所需的時鐘可通過其XTALL輸入引腳由外部輸入，也可采用芯片內(nèi)部的振蕩器。其工作頻率為6～12MHz。（2）74LS273地址鎖存器 74LS273是帶有三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器74LS273；D7～D0：三態(tài)門輸入端。Q7～Q0：三態(tài)門輸出端。GND：接地端。Vcc：電源端。OE：三態(tài)門使能端。G（STB）：8D鎖存器控制端。（3）8279可編程鍵盤/顯示器接口芯片8279使Intel公司為8位微處理器設(shè)計的通用鍵盤/顯示器接口芯片，其功能主要體現(xiàn)在二個方面：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。單片機采用8279管理鍵盤和顯示器，可減少軟件程序，減輕負擔，且顯示穩(wěn)定，程序簡單。8279的引腳功能（采用40線雙列直插式封裝）：DB0～DB7：雙向外部數(shù)據(jù)總線。用于傳送8279與CPU之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。CS：片選信號線，低電平有效。A0：區(qū)分信息的特征位。當A0位置1時，CPU寫入8279的信息位命令，CPU從8279讀出的信息為8279的狀態(tài)；當A0為0時，I/O信息都為數(shù)據(jù)。RD,WR：讀和寫選通信號線，均為低電平有效。IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。RL7～RL0：鍵盤回送線，平時為高電平，只有當某一鍵閉合時，其中一條線才變低。SL7～SL0：掃描輸出線，用于對鍵盤和顯示器進行掃描。OUTB3～OUTB0 OUTA3～OUTA0：顯示段輸出線。BD：顯示熄滅控制線，低電平有效。RESET：復(fù)位輸入線，高電平有效。SHIFT,CNTL/STB：控制輸入線，由內(nèi)部拉高電陰拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。CLK：外部時鐘輸入線，其信號由外部振蕩器提供。Vcc,GND：分別為+5V電源和地。（4）七段LED顯示器LED是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中一種常見的輸出設(shè)備，通常使用的是七段顯示。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。[4]以共陰極為例：顯示個位“4”a 送 0d,e 送 0b,c,f,g 則送 1gnd 送 0則立刻顯示4。它由8個發(fā)光二極管（7段和一個小數(shù)點）構(gòu)成，可用來顯示0～9，A、B、C、D、E、F、G(小數(shù)點)。在數(shù)碼管中，若把各二極管的陰極連在一起稱為共陰極數(shù)碼管；若把各二極管的陰極連接在一起稱為共陰極數(shù)碼管；若把各二極管的陽極連接在一起，則稱為共陽極數(shù)碼管。在本系統(tǒng)中采用共陰極數(shù)碼管。（5）ADC0809芯片[3]ADC0809是28腳雙列直插式封裝。D7～D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0～IN7:8路模擬量輸入引腳。Vcc：+5V工作電壓。GND：地。（6）LCD顯示引腳功能[7]：D0～D7雙向數(shù)據(jù)總線。LCD數(shù)據(jù)讀寫方式可以分為8位和4位兩種，以8位數(shù)據(jù)進行讀寫操作則D0～D7都有效，若以4位方式進行讀寫操作，則只用到D4～D7RS：寄存器選擇控制位。當RS=0時，并且做寫入的動作時，可以寫入指令寄存器，若RS=0，且做讀取操作時，可以讀取忙標準及地址記數(shù)器的內(nèi)容。若RS=1，責用于讀取數(shù)據(jù)寄存器[7]。R/W：LCD讀寫控制線。R/W=0時，LCD執(zhí)行寫入操作，R/W=1時，LCD執(zhí)行讀取操作。EN：啟動控制線。高電平有效。VCC：電源端。VO：亮度調(diào)整電壓輸入控制器。當輸入0V時字符顯示最亮。GND：接地。第五章軟件系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)初始化模塊 系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容： 系統(tǒng)啟動后，顯示器上顯示兩行，第一行為“WELCOME TO THE SYSTEM”,第二行顯示為“START WORK” 等待用戶輸入溫度及濕度值。按“B”鍵表示開始輸入，這時可按溫度下限、上限，濕度下限、上限的順序依次輸入，如果輸入的順序錯可按“B”鍵可重新進行輸入，直到輸入正確；輸入完畢后按“C”鍵確定。 系統(tǒng)整體的工作方式。 初始化程序部分的流程圖 本系統(tǒng)中使用8279芯片完成有關(guān)鍵盤輸入和溫濕度顯示工作。溫度濕度是依次輸入的并且依次以下限、上限輸入，并且將溫濕度的中間數(shù)值存入單片機中，在將LED清零后顯示（分別在0123位），并依次顯示實時的溫度濕度數(shù)值（顯示在4567位） 實際上，在系統(tǒng)初始化的過程中，除了初始化鍵盤和顯示器之外，其中還包括著調(diào)用8279鍵盤顯示模塊。 8279鍵盤顯示模塊部分的基本流程圖 。 顯示鍵值的程序流程圖 采樣轉(zhuǎn)換模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負責完成溫度和濕的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。系統(tǒng)每次轉(zhuǎn)換前ADC0809的IN0~IN7送個任意數(shù)，表示開始轉(zhuǎn)換，結(jié)果是一個數(shù)字量，將其轉(zhuǎn)化為BCD碼。送顯示程序顯示，并將數(shù)值返回給主函數(shù)。濕度也可以通過此種方法觀察變化，得出相應(yīng)的結(jié)論。 為了更精確的反映系統(tǒng)的溫度和濕度，本系統(tǒng)對四路采樣信號作簡單平均處理，并將處理后的數(shù)值作為溫室的溫濕度，其過程如下圖。 采樣轉(zhuǎn)換模塊流程圖 溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對用戶輸入的溫度和濕度與當前溫室內(nèi)的實際溫濕度進行比較，先進行判斷，然后再進行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進行什么工作的。如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫，同時還要啟動警報等等。 上面已經(jīng)討論了采取中間值作為控制參數(shù)，采取中間值一定區(qū)間作為控制區(qū)間的原因，那么按照（）的思想，： 控制程序流程圖 第六章各種元件的介紹 DHT11?相對濕度和溫度測量?全部校準，數(shù)字輸出?卓越的長期穩(wěn)定性?無需額外部件?超長的信號傳輸距離?超低能耗?4 引腳安裝 ?完全互換 DHT11產(chǎn)品概述 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)