【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的校準(zhǔn)系數(shù)， 單線制的串行接口 是的系統(tǒng)集成非常便捷。 它的傳輸距離元，體積小巧，能耗極低 ，使得 SHT 系列 型號(hào)傳感器大規(guī)模應(yīng)用于各種環(huán)境場(chǎng)合 [8]。 SHT10 傳感器引腳及參數(shù) 引腳如圖 25 所示： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 圖 25 SHT10 傳感器引腳圖 傳感器 引腳分配 如表 21 所示 ： 表 21 傳感器引腳分配 引腳序號(hào) 名稱 描述 1 GND 接地 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，雙向口 3 SCK 串行時(shí)鐘，輸入口 4 VDD 電源 NC NC 懸空 傳感器 接口電路如圖 26 所示： 圖 26 SHT10 接口電路圖 其中 GND 接地； DATA 為雙向串行數(shù)據(jù)接口， SCK 為串行時(shí)鐘單向輸入口； VDD 接電源 ,其中， NC 腳必須懸空。 SHT10 溫濕度傳感器技術(shù) 參數(shù) 如表 22 所示 ： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 表 22 傳感器參數(shù)表 LCD1602 LCD（ Liquid Crystal Display） 通常稱作液晶平面顯示器或者液晶顯示器。它 是將液態(tài)晶體放置在 兩片平行的 玻璃 基板 之間 ， 兩塊玻璃中間有很多電線，上 下玻璃基板分別設(shè)置： 薄膜晶體管（ TFT） 、 彩色濾光片，通過 上電、改變電壓、信號(hào)來 操控 水晶 分湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向， 把光線折射了出來從而產(chǎn)生畫面 ， 達(dá)到顯示目的。 LCD1602 就是指的顯示內(nèi)容為 16*2，即顯示 2 行，每行顯示 16 位字符。 LCD1602 能耗低、可以顯示的內(nèi)容豐富、小巧輕薄，因此在各類的儀表和設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用得十分廣泛。 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 工作電壓 :— ， 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm LCD1602 引腳 電路圖 引腳 如圖 27 所示： 圖 27 LCD 引腳 LCD1602 引腳說明： VSS：電源 ， VDD：電源正極 ， VD：液晶顯示偏壓 ， RS：數(shù)據(jù)或者命令選擇 ， R/W：讀 /寫選擇 ， E：使能信號(hào) ， D0D7：數(shù)據(jù) ， BLA：背光源正極 ， BLK：背光源負(fù)極 LCD 電路連接如圖 28 所示 ： 圖 28 LCD 電路圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 警報(bào)系統(tǒng) 系統(tǒng)的警報(bào) 系統(tǒng)采用了聲光報(bào)警設(shè)計(jì)，在本系統(tǒng)中，當(dāng)溫度或者濕度超出了預(yù)定設(shè)置的參數(shù)范圍（溫度 60℃），系統(tǒng)的光報(bào)警部分為紅色 LED 燈警報(bào)提示，聲報(bào)警部分為蜂鳴器警報(bào)提示 ， 因?yàn)槿龢O管可以為蜂鳴器提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流 ，所以在此處加入三極管來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 。在正常的溫度和濕度下，系統(tǒng)檢測(cè)出的參數(shù)符合預(yù)先設(shè)定的要求，則警報(bào)器不發(fā)出警報(bào) [9]。 電路連接如圖 29 所示： 圖 29 報(bào)警電路連接圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 第 三 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分主要有：系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)收集模塊、數(shù)據(jù) 判斷模塊、 LCD 顯示模 塊、警報(bào)模塊。 核心單元為 AT89C51 單片機(jī) ， 溫濕度傳感器 對(duì)溫室大棚內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量， 將測(cè)量到的溫度和濕度參數(shù) 傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中， 通過與預(yù)設(shè)的參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)所 檢測(cè)的溫 度參數(shù)超過預(yù)設(shè)范圍時(shí) （溫度 60℃） ，自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)，警報(bào)裝置可發(fā)出聲光警報(bào)。數(shù)據(jù)參數(shù)直觀的顯示在顯示屏上。 設(shè)計(jì)流程圖如圖 31所示： 圖 31 運(yùn)行流程圖 初始化 與數(shù)據(jù)采集 模塊 系統(tǒng)初始化模塊主要功能：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化、設(shè)定系統(tǒng)工作狀態(tài)。具體包括以下幾方面內(nèi)容： AT89C51 單片機(jī)的初始化以及定義引腳、 LCD1602 的初始化以 及它的運(yùn)行方式、整個(gè)系統(tǒng)開始正常狀態(tài)的運(yùn)行。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集由溫濕度傳感器采集，溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是本系統(tǒng)最重要的模塊之一，實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的測(cè)量， 實(shí)現(xiàn)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的功能 。 溫濕度傳感器采集了 溫濕度模擬信號(hào)之后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至 AT89C51 單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的處理后， LCD1602 液晶顯示屏上將直觀的顯示 溫度、濕度的數(shù)值 ，以便于人們的操作 。由此可以看出，溫度傳感器所測(cè)溫度、濕度的準(zhǔn)確度直接影響到了整套設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。 數(shù)據(jù)判斷模塊 經(jīng)過 SHT10 傳感器采集到的溫度和濕度的數(shù)值 ，要與提前預(yù)設(shè)好了的參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比。這就是溫濕度的判斷模塊了，兩個(gè)參數(shù)值先進(jìn)行判斷、對(duì)比，然后進(jìn)行操控。整個(gè)溫濕度參數(shù)的判斷模塊是這個(gè)系統(tǒng)的橋梁，它決定著系統(tǒng)接下來要執(zhí)行什么任務(wù)。經(jīng)模塊判斷，如果當(dāng)前的溫濕度參數(shù)超出了預(yù)設(shè)范圍，那么系統(tǒng)將觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)。 溫度傳感器的精準(zhǔn)度 直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行，因此本設(shè)計(jì)采用了 SHT10 溫濕度傳感器 [10]。 判斷流程如 32 所示 ： 圖 32 判斷流程圖 LCD1602 顯示模塊 系統(tǒng)的所測(cè)得的溫度值和濕度值是由 LCD1602 進(jìn)行顯示的。在系統(tǒng)初始化后，湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 LCD1602 上不 顯示任何數(shù)據(jù) ，當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)發(fā)送至 LCD1602 時(shí)，顯示屏第一行顯示濕度值 ，第二行顯示 溫 度值。 目前市場(chǎng)上的字符液晶大多數(shù)基于 HD44780 液晶芯片，它們的控制原理都是相同的，所以可以很方便的應(yīng)用于大部分的字符型液晶 [11]。 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)程序： void w_cmd(uchar ) //lcd1602 寫命令 { rs=0。 lcd=。 en=1。 delay(5)。 en=0。 } void w_data(uchar dat) //lcd1602 讀數(shù)據(jù) { rs=1。 lcd=dat。 en=1。 delay(5)。 en=0。 } void w_str(uchar *s) //lcd1602 寫字符串 { while(*s) w_data(*s++)。 } void lcd_int() //lcd1602 初始化 { en=0。 w_cmd(0x38)。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 w_cmd(0x0c)。 w_cmd(0x06)。 w_cmd(0x01)。 w_cmd(0x80+0x00)。 w_str(table0)。 w_cmd(0xc0+0x00)。 w_str(table1)。 } 警報(bào)模塊 本 設(shè)計(jì)的警報(bào)模塊由兩部分組成，光報(bào)警和聲報(bào)警。單片機(jī)控制 LED 燈的報(bào)警狀態(tài)，經(jīng)過與預(yù)設(shè)溫濕度值的對(duì)比，系統(tǒng)測(cè)得的溫濕度值在其預(yù)設(shè)的安全范圍內(nèi)， LED 等不被激活點(diǎn)亮；一旦超出了預(yù)設(shè)范圍， LED 被激活亮燈。在光警報(bào)被激活的同時(shí)，聲警報(bào)也被激活。如果溫濕度值超出了預(yù)設(shè)范圍 （溫度 60℃） ， LED 燈亮、蜂鳴器發(fā)聲，反之，測(cè)得的溫濕度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)， LED 燈不亮，蜂鳴器不發(fā)聲。 警報(bào) 判斷 程序如下： if(temset) //溫度高于設(shè)定，報(bào)警 { for (i = 0。 i 200。 i++) { SPK = 0。 for (j = 0。 j 100。 j++)。 SPK = 1。 for (j = 0。 j 100。 j++)。 } led=0。 } else { SPK = 1。 led=1。 } 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 16 第 四 章 仿真 與 調(diào)試 在本設(shè)計(jì)中，我們用到了 Keil uVsion Proteus 進(jìn)行軟硬件的仿真調(diào)試。 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司 研發(fā) 的 51 系列兼容 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)， 相比匯編 ， C 語言在功能結(jié)構(gòu)、可讀性、維護(hù) 方面 上 有著巨大的優(yōu)勢(shì) ， 易學(xué)而且運(yùn)用簡(jiǎn)單 。 Keil 提供了 一整套開發(fā)方案， 包括仿真調(diào)試器 、 宏匯編、 C 編譯器 、庫管理、鏈接器等 ， 通過 uVsion 將它們組合在一起。 Proteus 是 全球使用最普遍的 EDA 工具，從 布局原理圖 、 調(diào)試程序 到 單片機(jī)與外接線路的仿真 ， PCB 設(shè)計(jì) ， 從 理論 到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì) 得以實(shí)現(xiàn) 。是目前 全球 唯一將 模擬 仿真 軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái) 。 Proteus 提供了 最好的動(dòng)態(tài)仿真效果和視覺感受，強(qiáng)大而全面的數(shù)據(jù)庫，簡(jiǎn)單易懂，功能強(qiáng)大。 我們將寫好的程序編入 Keil uVsion4 中 ，并形成 hex 文件。 如圖 41 所示： 圖 41 程序編譯 通過程序的編譯， 我們可以從下面的狀態(tài)欄看到此程序沒有出現(xiàn)編寫錯(cuò)誤 ，這時(shí)便可以打開 Proteus 軟件對(duì)其進(jìn)行模擬電路仿真了。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要， 結(jié)合 Proteus 中已 有的 功能 ， 選擇適合的元器件，在 Proteus 中繪制出整體電路圖，如圖 42 所示： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 17 圖 42 整體電路 整體電路主要由 AT89C51 單片機(jī)、 SHT10 溫濕度傳感器、 LCD1602 液晶顯示器、 LED燈、蜂鳴器以及各類電子元器件組成，選擇合適的位置對(duì)元器件進(jìn)行整體布局，形成簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效的整體電路圖。 雙擊 89C51 單片機(jī)元件，彈出此對(duì)話框，如圖 43 所示： 圖 43 選擇源文件 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 18 此時(shí)在“ Program File”一欄中選擇之前已經(jīng)完成的 hex 文件，如圖 44 所示： 圖 44 選擇源文件 現(xiàn)在 電路屬于停止?fàn)顟B(tài)，我們點(diǎn)擊左下角的運(yùn)行 （ Play） 按鈕 ，激活電路系統(tǒng)， 開始仿真，如圖 45 所示： 圖 45 仿真按鈕 仿真開始后， 我們從上方的模擬 LCD 顯示屏中可以看到， 系統(tǒng) 的 起始 溫度在預(yù)設(shè)范圍以內(nèi)（ 60℃），故未發(fā)生警報(bào) （ LED 黑色，蜂鳴器未發(fā)出響聲） ，如圖 46 所示： 圖 46 整體電路圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 19 此時(shí)的 下方的 LED 燈、蜂鳴器均未響應(yīng)，我們通過 模擬 調(diào)節(jié)溫度 （ SHT10） 來激活警報(bào)系統(tǒng)，如圖 47 所示： 圖 47 溫度調(diào)節(jié) 將 模擬器 溫度調(diào)節(jié) 至 60℃以上， AT89C51 單片機(jī)發(fā)生響應(yīng)，此時(shí)溫度已經(jīng)超出了預(yù)設(shè)范圍， 系統(tǒng)發(fā)生警報(bào)， LED 變紅，蜂鳴器 發(fā)出聲響 ，如圖 48 所示： 圖 48 溫度 ℃ 、 LED 燈已亮 、蜂鳴器報(bào)警 通過上述仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性，基本達(dá)到了設(shè) 計(jì)實(shí)驗(yàn)的要求， 當(dāng)溫度或者濕度超出了預(yù)定設(shè) 置的參數(shù)范圍（溫度 60℃） ，系統(tǒng)的光報(bào)警部分為紅色 LED 燈警報(bào)提示，聲報(bào)警部分為蜂鳴器警報(bào)提示。在正常的溫度和濕度下，系統(tǒng)檢測(cè)出的參數(shù)符合預(yù)先設(shè)定的要求，則警報(bào)器不發(fā)出警報(bào) 。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 第 五 章 結(jié)論 以上為畢業(yè)論文所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，先后完成了資料收集，方案的初步設(shè)計(jì)，各類硬件的選用，畫圖制作 ，電路的模擬仿真等 。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以AT89C51 單片機(jī)為核心單元，利用 溫濕度傳感器 對(duì)溫室大棚內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量，