【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(chǎng)用于顯示當(dāng)前的溫濕度。 實(shí)施措施 實(shí)際環(huán)境溫度與給定界限比較，執(zhí)行加熱/制冷措施。 實(shí)際環(huán)境濕度與給定界限比較，執(zhí)行加濕/去濕措施。 鍵盤(pán)顯示：負(fù)責(zé)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(guò)上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開(kāi)始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)主機(jī)與主要部件的選擇：根據(jù)總體功能和性價(jià)比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用MCS51系列的89C51為主機(jī)，滿足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲(chǔ)擴(kuò)展。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)更新的且不計(jì)小數(shù)位，存入 8個(gè)16進(jìn)制數(shù)字，其總共需要的容量只有16B，已經(jīng)夠用。對(duì)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(jī)作為中央控制裝置，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，風(fēng)扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備，鍵盤(pán)顯示芯片等，其功能和原理如下： 89C51作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。 四路采樣溫度信號(hào)采樣簡(jiǎn)單平均處理，溫度保存為整數(shù)。 四路采樣濕度信號(hào)采樣簡(jiǎn)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。它共有8個(gè)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(dāng)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(shí)方法，開(kāi)始轉(zhuǎn)換后系統(tǒng)延時(shí)100微秒等待轉(zhuǎn)換完成。本方案采用延時(shí)轉(zhuǎn)換的方法。 鍵盤(pán)顯示芯片：用8729識(shí)別鍵盤(pán)，負(fù)責(zé)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(shí)時(shí)的溫度及濕度值等等。 風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。 加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。 噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。 排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。 雙色燈，音效模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。如果當(dāng)前的溫度超過(guò)用戶設(shè)定的界限值時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，雙色燈在74LS273的控制下有規(guī)律的閃爍，同時(shí)音效模塊發(fā)出報(bào)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(hào)采樣簡(jiǎn)單平均處理作為溫室的溫度和濕度。在分辨率達(dá)到的前提下，溫濕度的精度為1%。 首先，系統(tǒng)啟動(dòng)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(dòng)求出中間值，根據(jù)實(shí)際溫度的情況采取相應(yīng)的方案。如果該時(shí)刻的實(shí)際溫度值低于用戶給定的下限溫度值時(shí)，系統(tǒng)立即啟動(dòng)報(bào)警裝置，且系統(tǒng)處于升溫狀態(tài)，直到實(shí)際溫度達(dá)到用戶輸入的上下限溫度的中間值一定區(qū)間內(nèi)時(shí)停止升溫。反之，如果實(shí)際溫度值高于用戶設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)立即啟動(dòng)報(bào)警裝置，且系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)，直到實(shí)際溫度達(dá)到用戶輸入的上下限溫度的中間值一定區(qū)間內(nèi)時(shí)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?yàn)闇囟鹊陀谙孪迺r(shí)會(huì)一直升溫，可能導(dǎo)致溫度高于上限系統(tǒng)又開(kāi)始降溫，這樣系統(tǒng)便一直重復(fù)升溫——降溫——升溫過(guò)程，導(dǎo)致設(shè)備在某一個(gè)溫濕度點(diǎn)附近頻繁的啟停，使設(shè)備壽命下降，而且沒(méi)有實(shí)際意義。選擇中間值的一定區(qū)間，是防止達(dá)到中間值時(shí)，采取了停止升溫或者降溫措施，溫度還是會(huì)持續(xù)上升或下降一會(huì)兒，這時(shí)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(shí)的溫度值可能已經(jīng)是很適合植被生長(zhǎng)的需要的溫度值。所以本方案選在中間值的正負(fù)一度區(qū)間內(nèi)，認(rèn)為此區(qū)間內(nèi)都是適合的，不產(chǎn)生任何控制動(dòng)作變化，這樣就能解決設(shè)備頻繁啟停問(wèn)題。鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)采用8279芯片控制16鍵的鍵盤(pán)和8個(gè)七段數(shù)碼管，以實(shí)現(xiàn)用戶的輸入與數(shù)據(jù)輸出。16個(gè)鍵分別是“0”到“F”，對(duì)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(pán)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(shí)，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(xiě)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(jì)。由P0口作數(shù)據(jù)線，P0口和P2口共同作地址。 主要組件簡(jiǎn)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(jià)低廉、使用方便（48PINDIP）等優(yōu)點(diǎn)。89C51在工業(yè)應(yīng)用方面有許多明顯的特點(diǎn)，它具有靈活方便的8位總線外圍支持器擴(kuò)展功能，而在數(shù)據(jù)處理方面又有8位微機(jī)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(cè)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(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且速度快（時(shí)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(jī)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(guò)特殊功能寄存器SFR或存儲(chǔ)器，控制器進(jìn)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(qiáng)，售價(jià)低，使用方便。此外，通過(guò)SFR還可以直接控制I/O、A/D、PWM、串行口等部件的有效運(yùn)行。 CPU內(nèi)部的一個(gè)控制單元和兩條總線寄存器陣列和EALU連接起來(lái)。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(duì)片內(nèi)RAM訪問(wèn)是直接訪問(wèn)和通過(guò)寄存器R0,R1間接訪問(wèn)的。89C51工作時(shí)所需的時(shí)鐘可通過(guò)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(mén)輸入端。Q7～Q0：三態(tài)門(mén)輸出端。GND：接地端。Vcc：電源端。OE：三態(tài)門(mén)使能端。G（STB）：8D鎖存器控制端。（3）8279可編程鍵盤(pán)/顯示器接口芯片8279使Intel公司為8位微處理器設(shè)計(jì)的通用鍵盤(pán)/顯示器接口芯片，其功能主要體現(xiàn)在二個(gè)方面：接收來(lái)自鍵盤(pán)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(jī)采用8279管理鍵盤(pán)和顯示器，可減少軟件程序，減輕負(fù)擔(dān)，且顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)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(hào)線，低電平有效。A0：區(qū)分信息的特征位。當(dāng)A0位置1時(shí)，CPU寫(xiě)入8279的信息位命令，CPU從8279讀出的信息為8279的狀態(tài)；當(dāng)A0為0時(shí)，I/O信息都為數(shù)據(jù)。RD,WR：讀和寫(xiě)選通信號(hào)線，均為低電平有效。IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。RL7～RL0：鍵盤(pán)回送線，平時(shí)為高電平，只有當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，其中一條線才變低。SL7～SL0：掃描輸出線，用于對(duì)鍵盤(pán)和顯示器進(jìn)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(shí)鐘輸入線，其信號(hào)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一種常見(jiàn)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(yáng)極兩種。[4]以共陰極為例：顯示個(gè)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(gè)發(fā)光二極管（7段和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）構(gòu)成，可用來(lái)顯示0～9，A、B、C、D、E、F、G(小數(shù)點(diǎn))。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(yáng)極連接在一起，則稱為共陽(yáng)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～I(xiàn)N7:8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(xiě)方式可以分為8位和4位兩種，以8位數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作則D0～D7都有效，若以4位方式進(jìn)行讀寫(xiě)操作，則只用到D4～D7RS：寄存器選擇控制位。當(dāng)RS=0時(shí)，并且做寫(xiě)入的動(dòng)作時(shí)，可以寫(xiě)入指令寄存器，若RS=0，且做讀取操作時(shí)，可以讀取忙標(biāo)準(zhǔn)及地址記數(shù)器的內(nèi)容。若RS=1，責(zé)用于讀取數(shù)據(jù)寄存器[7]。R/W：LCD讀寫(xiě)控制線。R/W=0時(shí)，LCD執(zhí)行寫(xiě)入操作，R/W=1時(shí)，LCD執(zhí)行讀取操作。EN：?jiǎn)?dòng)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(dāng)輸入0V時(shí)字符顯示最亮。GND：接地。第五章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(dòng)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(kāi)始輸入，這時(shí)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(cuò)可按“B”鍵可重新進(jìn)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(pán)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(jī)中，在將LED清零后顯示（分別在0123位），并依次顯示實(shí)時(shí)的溫度濕度數(shù)值（顯示在4567位） 實(shí)際上，在系統(tǒng)初始化的過(guò)程中，除了初始化鍵盤(pán)和顯示器之外，其中還包括著調(diào)用8279鍵盤(pán)顯示模塊。 8279鍵盤(pán)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(fù)責(zé)完成溫度和濕的測(cè)量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過(guò)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(gè)任意數(shù)，表示開(kāi)始轉(zhuǎn)換，結(jié)果是一個(gè)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(guò)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(duì)四路采樣信號(hào)作簡(jiǎn)單平均處理，并將處理后的數(shù)值作為溫室的溫濕度，其過(guò)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(duì)用戶輸入的溫度和濕度與當(dāng)前溫室內(nèi)的實(shí)際溫濕度進(jìn)行比較，先進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什么工作的。如溫度高于上限時(shí)需要降溫，低于下限時(shí)需要升溫，同時(shí)還要啟動(dòng)警報(bào)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(duì)濕度和溫度測(cè)量?全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出?卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性?無(wú)需額外部件?超長(zhǎng)的信號(hào)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(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)