【文章內容簡介】 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 10 12P2HS1101TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U4TLC555909KR26576KR19R201KR24VCC 圖 41 濕度測量電路圖 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 R19 與 R20 充電到門限電壓（約 ），通過 R19 放電到觸發(fā)電平（約 ），然后 R20 通過引腳 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（ @VCC=5V， 25℃ ） 如表 41 表 41 HS1101 濕度傳感器電壓輸出典型參數（ @VCC=5V， 25℃ ） RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vout 溫度測量電路 因為在本系統中采用了 DS18B20 數字溫度傳感器，所以后續(xù)電路簡單，只需將傳感器的數據輸入 /輸出管腳直接接到單片機 I/O 口，通過單片機的控制 DS18B20 傳感器并實時讀取空氣溫度 [1]。數字溫度傳感器的測量電路如圖 42 所示： DQ2GND1VCC3U5DS1820VCC 圖 42 溫度測量電路圖 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 11 光照度測量電路 系統采用價格低廉的光敏電阻測量光照度，因其沒有良好的線性度，所以只能大致的測量。根據光敏電阻在不同的光照下有不同的 阻值，經過 A/D 轉換后輸入到單片機內進行處理。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 與單片機的連接電路圖 數據顯示電路 系統采用了 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 個字符，對比度可調、黃綠色背光。與單片機的鏈接電路 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 與單片機的連接電路圖 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 12 復位電路 為了確保系統中的電路溫度可靠工作，復位電路 [9]是必不可少的部分 ，其第一功能就是低電平復位，低電平復 位是在通電瞬間通過充電來實現的。手動復位是指通過接通一按鍵開關，使單片機進入復位狀態(tài)。系統上電運行后，如果需要復位，只需通過手動復位就可以實現。本系統使用的復位電路如圖45 所示： 10uFC1S1SWPB10KR1VCC 圖 45 復位電路圖 鍵盤電路 本設計采用的鍵盤掃面電路采用簡單的低電平掃描方式，即采用開關的一端與單片機 I/O 口相連，另一端接地的方式，用單片機檢測 I/O 口是否是低電平來判斷鍵盤是否被按下 [10]。這樣的方式可以方便鍵盤掃描部分的的編程。鍵盤電路 如 圖 46： S2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPB 圖 46 鍵盤電路圖 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 13 繼電器控制電路 單片機是 一個弱電器件，一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低。驅動電流在 mA級以下。而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動機 ,顯然是不行的 .所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接 ,這個環(huán)節(jié)就是所謂的 功率驅動 。繼電器驅動就是一個典型的、簡單的功率驅動環(huán)節(jié)。在這里 ,繼電器驅動含有兩個意思：一是對繼電器進行驅動，因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件；還有就是繼電器去驅動其他負載 ,比如繼電器可以驅動中間繼電器，可以直接驅動接觸器，所以，繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載接口 [11]。本設計采用的繼電器控制電路如圖 47： K1RelaySPDT1KR3010KR33VCCVCCRELAY1Q1NPND1Diode 1N5401123排氣扇及噴霧設備Header 3H 圖 47 繼電器控制電路圖 圖中的三極管起開關的作用，當單片機輸出高電平時，三極管導通，繼電器吸合。單片機輸出低電平時，繼電器斷開。二極管起保護作用，防止繼電器產生的感應電動勢燒壞 三極管或 繼電器。 系統的程序設計包括以下幾個方面：（ 1）鍵盤掃描 [12]。（ 2）各項參數的采集。（ 3）各項參數在液晶上的顯示。（ 4）各項參數的繼電器控制。 主程序流程 圖 主程序的流程如圖 51 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 14 開 始掃 描 鍵 盤清 標 志清 顯 示初 始 化 和 位定 義各 參 數 采 集各 參 數 顯 示各 參 數 與 設 置 值 比較 ， 是 否 需 要 調 節(jié) ？啟 動 繼 電 器控 制 電 路 ，調 節(jié) 參 數YN結 束 圖 51 主程序流程圖 當單片機上電后，主程序開始 運行，程序以開始初始化各參數的設置和端口定義后，清各標志位和LCD1602 的顯示，然后進行鍵盤掃描，再利用各傳感器進行數據的采集，將采集的數據和設置好的參數進行對比，如果對比結果顯示需要調節(jié)，啟動相應的繼電器控制電路對溫室中需要調節(jié)的參數進行調節(jié)并顯示在 LCD1602 上，如果比較結果顯示不需要調節(jié)，則不啟動繼電器控制電路，直接顯示參數，然后對鍵盤進行循環(huán)掃描。 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 15 參數測量子程序流程如圖 52 開 始聲 明 變 量 與函 數調 用 顯 示 函數啟 動 A / D讀 取 轉 換 值完 成 轉 換NY結 束 圖 52 參數測量子程序流程 圖 子程序開始先聲明變量和調用的函數后，調用顯示函數，啟動模數轉換器 ADC0804 進行模數轉換，轉化如果未完成，單片機進行等待。當轉換完成后，單片機讀取轉換后的數據，然后循環(huán)調用顯示函數和進行模數轉換。 鍵盤掃描子程序流程如圖 53 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 16 開 始掃 描 鍵 盤判 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 入 設 置 模式進 入 切 換 顯示 模 式判 斷 S 1 按下 的 次 數判 斷 S 4 按下 的 次 數設 置 溫 度設 置 濕 度 設 置 光 照 度顯 示 設 置 濕度 和 實 時 濕度顯 示 設 置 溫度 和 實 時 溫度顯 示 設 置 濕度 和 實 時 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 前 設 置 的參 數 加 一當 前 設 置 的參 數 減 一YYN N當 前 設 置 參數 不 變結 束 圖 53 鍵盤掃描流程圖 基于單片機的溫室大棚自動控制系統 17 鍵盤掃描子程序一開始先掃描按鍵，判斷是否有按鍵被按下，確定有按鍵被按下時判斷被按下的是哪個按鍵，如果是按鍵 S1，系統將進入設置模式，這時按鍵 S2 和 S3被啟用，進 入那個參數的設置取決于按鍵 S1 被按下的次數， S1 被按下一次，進行溫度值設置， S1 被按下兩次，進行濕度值設置， S1被按下三次，進行光照度設置，當按下第四次，返回正常顯示，按鍵 S2 和 S3 被禁用。按鍵 S2 和 S3作用是調節(jié)參數值，每次按下 S2，當前設置的參數值就加一。每次按下 S3，當前設置的參數值就減一。 參考文獻 [1] 梅曉榕 ,柏桂珍 ,張卯瑞 .自動控制元件及線路 [M].北京 :科學出版社 ,20xx [2] 張義和 ,王敏男 ,許宏昌 ,余長春 .例說 51 單片機（ C 語言版） [M].北京 :人民郵電出版社 ,20xx,6 [3] 濕度傳感器 HS1101 的原理與應用 [EB/OL].中國電子科技信息網 . 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