【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 10 12P2HS1101TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U4TLC555909KR26576KR19R201KR24VCC 圖 41 濕度測(cè)量電路圖 此電路為典型的 555 雙 穩(wěn)態(tài)電路。 HS1101/HS1100 作為 電容變量接在 555 的 TRIG 與 THRES 兩引腳上，引腳 7 用作電阻 R20 的短路。 等量電容 HS1101/HS1100 通過(guò) R19 與 R20 充電到門限電壓（約 ），通過(guò) R19 放電到觸發(fā)電平（約 ），然后 R20 通過(guò)引腳 7 短路到地。傳感器由不同的電阻 R20 與 R19 充放電。 電壓輸出典型參數(shù)（ @VCC=5V， 25℃ ） 如表 41 表 41 HS1101 濕度傳感器電壓輸出典型參數(shù)（ @VCC=5V， 25℃ ） RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vout 溫度測(cè)量電路 因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中采用了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，所以后續(xù)電路簡(jiǎn)單，只需將傳感器的數(shù)據(jù)輸入 /輸出管腳直接接到單片機(jī) I/O 口，通過(guò)單片機(jī)的控制 DS18B20 傳感器并實(shí)時(shí)讀取空氣溫度 [1]。數(shù)字溫度傳感器的測(cè)量電路如圖 42 所示： DQ2GND1VCC3U5DS1820VCC 圖 42 溫度測(cè)量電路圖 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 11 光照度測(cè)量電路 系統(tǒng)采用價(jià)格低廉的光敏電阻測(cè)量光照度，因其沒(méi)有良好的線性度，所以只能大致的測(cè)量。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的 阻值，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。其與 ADC0804 的連接電路如圖 43： CS1RD2WR3INTR5DB711DB612DB513DB414DB315DB216DB117DB018VCC20VIN+6VIN 7AGND8VREF/29DGND10CLK IN4CLK R19U1ADC0804LCN1KR13光敏電阻10KR9150pFC310KR161KR17Res21KR18Res2VCCVCCWRRDCS110KR1110KR15 圖 43 ADC0804 與單片機(jī)的連接電路圖 數(shù)據(jù)顯示電路 系統(tǒng)采用了 LCD1602 液晶顯示屏 [8]， LCD1602 液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶?？梢燥@示 2 行每行 16 個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機(jī)的鏈接電路 如圖 44： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16P1 LCD1602RSLCDWRLCDEN VCC10R3VCC10KR7Res TapVCC10KR210KR410KR510KR610KR810KR1010KR1210KR14 圖 44 LCD1602 與單片機(jī)的連接電路圖 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 12 復(fù)位電路 為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復(fù)位電路 [9]是必不可少的部分 ，其第一功能就是低電平復(fù)位，低電平復(fù) 位是在通電瞬間通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)復(fù)位是指通過(guò)接通一按鍵開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，如果需要復(fù)位，只需通過(guò)手動(dòng)復(fù)位就可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)使用的復(fù)位電路如圖45 所示： 10uFC1S1SWPB10KR1VCC 圖 45 復(fù)位電路圖 鍵盤(pán)電路 本設(shè)計(jì)采用的鍵盤(pán)掃面電路采用簡(jiǎn)單的低電平掃描方式，即采用開(kāi)關(guān)的一端與單片機(jī) I/O 口相連，另一端接地的方式，用單片機(jī)檢測(cè) I/O 口是否是低電平來(lái)判斷鍵盤(pán)是否被按下 [10]。這樣的方式可以方便鍵盤(pán)掃描部分的的編程。鍵盤(pán)電路 如 圖 46： S2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPB 圖 46 鍵盤(pán)電路圖 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 13 繼電器控制電路 單片機(jī)是 一個(gè)弱電器件，一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低。驅(qū)動(dòng)電流在 mA級(jí)以下。而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī) ,顯然是不行的 .所以，就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)銜接 ,這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的 功率驅(qū)動(dòng) 。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、簡(jiǎn)單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。在這里 ,繼電器驅(qū)動(dòng)含有兩個(gè)意思：一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器本身對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載 ,比如繼電器可以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，所以，繼電器驅(qū)動(dòng)就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口 [11]。本設(shè)計(jì)采用的繼電器控制電路如圖 47： K1RelaySPDT1KR3010KR33VCCVCCRELAY1Q1NPND1Diode 1N5401123排氣扇及噴霧設(shè)備Header 3H 圖 47 繼電器控制電路圖 圖中的三極管起開(kāi)關(guān)的作用，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合。單片機(jī)輸出低電平時(shí)，繼電器斷開(kāi)。二極管起保護(hù)作用，防止繼電器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)燒壞 三極管或 繼電器。 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：（ 1）鍵盤(pán)掃描 [12]。（ 2）各項(xiàng)參數(shù)的采集。（ 3）各項(xiàng)參數(shù)在液晶上的顯示。（ 4）各項(xiàng)參數(shù)的繼電器控制。 主程序流程 圖 主程序的流程如圖 51 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 14 開(kāi) 始掃 描 鍵 盤(pán)清 標(biāo) 志清 顯 示初 始 化 和 位定 義各 參 數(shù) 采 集各 參 數(shù) 顯 示各 參 數(shù) 與 設(shè) 置 值 比較 ， 是 否 需 要 調(diào) 節(jié) ？啟 動(dòng) 繼 電 器控 制 電 路 ，調(diào) 節(jié) 參 數(shù)YN結(jié) 束 圖 51 主程序流程圖 當(dāng)單片機(jī)上電后，主程序開(kāi)始 運(yùn)行，程序以開(kāi)始初始化各參數(shù)的設(shè)置和端口定義后，清各標(biāo)志位和LCD1602 的顯示，然后進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，再利用各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比結(jié)果顯示需要調(diào)節(jié)，啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器控制電路對(duì)溫室中需要調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并顯示在 LCD1602 上，如果比較結(jié)果顯示不需要調(diào)節(jié)，則不啟動(dòng)繼電器控制電路，直接顯示參數(shù)，然后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行循環(huán)掃描。 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 15 參數(shù)測(cè)量子程序流程如圖 52 開(kāi) 始聲 明 變 量 與函 數(shù)調(diào) 用 顯 示 函數(shù)啟 動(dòng) A / D讀 取 轉(zhuǎn) 換 值完 成 轉(zhuǎn) 換NY結(jié) 束 圖 52 參數(shù)測(cè)量子程序流程 圖 子程序開(kāi)始先聲明變量和調(diào)用的函數(shù)后，調(diào)用顯示函數(shù)，啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0804 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化如果未完成，單片機(jī)進(jìn)行等待。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，然后循環(huán)調(diào)用顯示函數(shù)和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 鍵盤(pán)掃描子程序流程如圖 53 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 16 開(kāi) 始掃 描 鍵 盤(pán)判 斷 是 否有 鍵 按 下 ?稍 做 延 遲是 否 真 的 有鍵 按 下 ?NYNYS 1 是 否 按下 ？S 4 是 否 按下 ？進(jìn) 入 設(shè) 置 模式進(jìn) 入 切 換 顯示 模 式判 斷 S 1 按下 的 次 數(shù)判 斷 S 4 按下 的 次 數(shù)設(shè) 置 溫 度設(shè) 置 濕 度 設(shè) 置 光 照 度顯 示 設(shè) 置 濕度 和 實(shí) 時(shí) 濕度顯 示 設(shè) 置 溫度 和 實(shí) 時(shí) 溫度顯 示 設(shè) 置 濕度 和 實(shí) 時(shí) 光照 度NNYY1 次2 次3 次1 次3 次2 次S 2 是 否 按下 ？S 3 是 否 按下 ？當(dāng) 前 設(shè) 置 的參 數(shù) 加 一當(dāng) 前 設(shè) 置 的參 數(shù) 減 一YYN N當(dāng) 前 設(shè) 置 參數(shù) 不 變結(jié) 束 圖 53 鍵盤(pán)掃描流程圖 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 17 鍵盤(pán)掃描子程序一開(kāi)始先掃描按鍵，判斷是否有按鍵被按下，確定有按鍵被按下時(shí)判斷被按下的是哪個(gè)按鍵，如果是按鍵 S1，系統(tǒng)將進(jìn)入設(shè)置模式，這時(shí)按鍵 S2 和 S3被啟用，進(jìn) 入那個(gè)參數(shù)的設(shè)置取決于按鍵 S1 被按下的次數(shù)， S1 被按下一次，進(jìn)行溫度值設(shè)置， S1 被按下兩次，進(jìn)行濕度值設(shè)置， S1被按下三次，進(jìn)行光照度設(shè)置，當(dāng)按下第四次，返回正常顯示，按鍵 S2 和 S3 被禁用。按鍵 S2 和 S3作用是調(diào)節(jié)參數(shù)值，每次按下 S2，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就加一。每次按下 S3，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就減一。 參考文獻(xiàn) [1] 梅曉榕 ,柏桂珍 ,張卯瑞 .自動(dòng)控制元件及線路 [M].北京 :科學(xué)出版社 ,20xx [2] 張義和 ,王敏男 ,許宏昌 ,余長(zhǎng)春 .例說(shuō) 51 單片機(jī)（ C 語(yǔ)言版） [M].北京 :人民郵電出版社 ,20xx,6 [3] 濕度傳感器 HS1101 的原理與應(yīng)用 [EB/OL].中國(guó)電子科技信息網(wǎng) . 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