【文章內(nèi)容簡介】 重裝。 MOV SCON, 50H；串行口工作方式設置為方式 1,REN=1。 MOV PCON, 00H；設置波特率的選擇位。 SETB TR1；啟動定時器 T1。 SETB ES；串口中斷允許 SETB EA； 中斷允許。 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 12 微機軟件設計 微機軟件設計也由動態(tài)顯示模塊、 控制模塊 、數(shù)據(jù)庫模塊、 通信模塊四個部分組成， 通過動態(tài)顯示模塊可以及時監(jiān)控各環(huán)境因子的變化， 控制模塊可對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控 ，如開關窗 、噴淋等控制， 數(shù)據(jù)庫模塊是為作物生長環(huán)境的設定而積累數(shù)據(jù)， 通信模塊是實現(xiàn)上位機和單片機之間的通信， 上位機將控制信號通過 RS485 送到單片機 實現(xiàn)信息的下 傳。 下面給出主程序流程圖，如 附錄 所示： 溫室大棚種植提高了人們的生活水平并得到了迅速的推廣和應用 .溫室大棚種植的環(huán)境 ,如溫度、濕度和二氧化 碳含量等是對農(nóng)作物生長影響最大的因素 ,傳統(tǒng)的人工檢測方式難以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息管理與科學種植的要求 ,國內(nèi)對溫室大棚參數(shù)自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用尚在起步階段 ,而引進國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價格昂貴 ,很難適合中國農(nóng)村的實際需求 .為此 ,作者研制了一種性價比較高、運行可靠的自動測試系統(tǒng) ,以適合中國溫室大棚種植科學化管理的推廣與應用。 測試系統(tǒng)的組成及原理 本系統(tǒng)采用最簡捷的數(shù)字采集系統(tǒng)將其動態(tài)參數(shù)實時地測量并顯示 ,設計分為硬件部分和軟件部分 .硬件方框圖如圖 。分為傳感 器及其整理電路模塊、 A/D 轉換模塊、單片機模塊、按鍵與顯示模塊 .傳感器把被測參數(shù)轉換為電信號 ,并經(jīng)過整理電路調理變?yōu)? 0～ 5V 的直流電壓信號 ,再經(jīng)過 A/D 轉換器轉換為數(shù)字信號 ,送入單片機內(nèi) ,經(jīng)過計算 ,以分時顯示的形式 ,把 3 個被測信號實時地輪流顯示出來 .軟件采用匯編語言的程序模塊構成。 圖 動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)方框圖 測試系統(tǒng)的設計 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 13 設計的關鍵是傳感器及其整理電路。傳感器性能的好壞直接影響到測量精度、測量范圍和響應速度。因此，選擇合適的傳感器直接關系到整個系統(tǒng)的性能 .溫度傳感器選用單 片雙端集成溫度傳感器 AD590,濕度傳感器選用濕敏電容 HS1100, CO2傳感器選用固態(tài)電化學型 CO2 傳感器 TGS4160 。 （ 1） 溫度測量電路 采用溫度傳感器 AD590,其測溫放大電路設計如 示。電路中的 ICL7650S芯片是斬波穩(wěn)零運算放大器。直流電壓 +12V 通過電阻 R電位器 RP1 加到 AD590上 ,AD590 的輸出電流在 R1 , RP1 上產(chǎn)生電壓降 ,使放大器 I CL7650S 反相輸入端的電位隨溫度而變化 ,在其輸出端獲得與被測溫度成正比的直流電壓。電路中的電位器 RP1 用于調零 , RP3 用于調滿刻度 ,這樣可以極大地改善 AD590 非線性引起的誤差 , R 用于調節(jié)放大器 I CL7650S 的輸入失調 , I CL7650S 輸出端的 R5 和 C1 構成濾波器用于濾除斬波尖峰干擾。電路的測溫范圍為 0～ 100℃ ,相應輸出為 0～ 5V,呈現(xiàn)線性關系。 圖 溫度傳感器 AD590的檢測電路 （ 2） 濕度測量電路 采用的 HS1100濕度傳感器是 Sensation公司基于獨特工藝設計的電容元件， HS1100 濕度傳感器的原理是由濕度傳感器的干濕介質在外界的相對濕度 變化時 ，吸附 /脫附空氣中的水汽分子 ,使感濕介質的介電常數(shù)發(fā)生變化 ,引起濕度傳感器的電容值改變 .濕度傳感器實際上相當于 1個可變電容 ,其電容的變化值與空氣中河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 14 的相對濕度成一一對應的正比線性關系 ,相對濕度越大 ,濕度傳感器的電容越大 。相對濕度越小 ,濕度傳感器的電容越小。 將電容的變化量準確地轉變?yōu)閱纹瑱C接受的信號 ,常用 2 種方法 :一是將該濕敏電容置于運放與容阻組成的放大器電路中 ,所產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)直流放大、 再經(jīng) A/D 轉換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于振蕩電路中 ,將電容值的變化轉為與之呈反比的電 壓頻串信號 ,可直接被計算機所采集。在此采用第 1 種測量方法 ,測量電路如圖 示。 Uf 為外加的 10 kHz 方波信號。 C2 是固定電容 ,為了獲得最佳的靈敏度放大系數(shù)取其電容值為 180 pF,由此將相對濕度的基準點定為 55%,并且與濕度傳感器 HS1100 的電容 CT 構成一開關電容分壓放大電路 , CT 與 C2 的連接點電壓 UC 為運放的同相輸入電壓信號 , U02 為運放輸出電壓信號 ,其輸入 /輸出特性 :當輸入電壓 UC 減小時 ,輸出電壓 U02增大。當相對濕度減小時 , CT 容抗增大 ,UC 增大 ,而 U02 減小 ,反 之當濕度增大時 ,U02 增大。 圖 濕 度 /電壓轉換電路 （ 3） CO2 含量測量電路 采用 TGS4160 型 CO2 傳感器測量 CO2 ,它是一種電化學型氣體的敏感元件 ,當該元件暴露在 CO2氣體環(huán)境中時 ,就會產(chǎn)生電化學反應 ,通過監(jiān)測 S( + ) ,S ( ) 2個電極之間所產(chǎn)生的電勢值 EMF,就可以測量 CO2 的含量值。為使傳感器保持在最敏感的溫度上 ,需要給加熱器提供加熱電壓進行加熱 ,加熱電壓穩(wěn)定在 (5177。)V 內(nèi)。為了保證 CO2 含量的準確測量 ,除了保證加熱電壓穩(wěn)定及對環(huán)境溫度的變 化進行溫度補償外 ,更主要的是要測量兩電極之間變化的電勢值 ,而不是絕對電勢值 .在 10～ +50℃溫度范圍內(nèi) ,基本不受溫度的影響保持常量 .傳感器測量范圍是 350～ 1 000 mL L 1,但根據(jù)溫室大棚 CO2 含量的實際情況 ,在此設定所測量的 CO2 含量在 350～ 900 mL L 1之間 ,在這個范圍內(nèi)可以滿足測試系統(tǒng)河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 15 的實際需要 .但要把 TGS4160 的輸出信號轉換成 0～ 5 V 的電壓 ,需要把傳感器的輸出信號 CO2 含量對應的絕對電勢值轉換到傳感器兩極之間變化的電勢值 ,然后再放大。 設計采用 2 級減法運算放大電路實現(xiàn) (圖 ) 圖 測量 CO2電路的減法電路 . 微處理器系統(tǒng) 微處理器選擇 ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89C51單片機 ,A/D轉換器選用 ADC0809,利用 ADC0809轉換器三態(tài)輸出鎖存功能 ,直接與 AT89C51的總線相連接口電路如圖 所示 ,按鍵電路設計為 4 個按鍵 ,其中 SW4 是復位鍵 ,另 3 個是功能鍵。設置的按鍵的功能是 :按 S W1 顯示溫度的參數(shù)值；按 S W2 顯示濕度的參數(shù)值；按 S W3 顯示 CO2 含量參數(shù)值 。復位 鍵的作用是 ,當按下“ S W1” ,“ S W2” 或“ S W3” 任意 1個鍵時 ,顯示器則只顯示其對應的參數(shù)值 ,可以通過按復位來使顯示器恢復輪流顯示 .顯示采用 4 位 LED 顯示，其中 3 位顯示所測量參數(shù)信號的大小 ,另 1位代表所測信號的通道 .利用 AT89C51 的 P0口和 P2口的低 4位來驅動顯示。在 P0口的 8根數(shù)據(jù)線和段碼管的 8根數(shù)據(jù)線之間接一單向驅動芯片 74LS244,增加 P0口的驅動能力 ,驅動芯片的輸出口又接了 8 個 470Ω的電阻 RP ,可以作為限流電阻 ,以免段碼管的功耗太大而燒壞管子。 P2口的低 4位輸出是選擇位段碼。顯示電路的工作方式是動態(tài)掃描法。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 16 圖 微處理器硬件接口電路 程序模塊 主程序 系統(tǒng)上電時 ,初始化程序將 70H,71H,72H內(nèi)存單元清零， P3口置零。 剛上電時 ,系統(tǒng)默認位循環(huán)顯示 3 個通道的參數(shù)值狀態(tài) .當進行一次測量時 ,將顯示每一通道的 A /D 轉換值 ,每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間為 1 s 左右。主程序在調用測試子程序 ,顯示子程序和判斷按鍵之間循環(huán) ,主程序圖見圖 。 顯示子程序 顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn) 4 位數(shù)碼管的數(shù)值顯示 .測得的 A/D 轉換數(shù)據(jù)放在 70H,71H 和 72H 內(nèi)存單元中 ,測量數(shù)據(jù)在顯示時需要轉換為 BCD 碼放在 73H, 74H 和 75H 單元中 ,其中 76H 存放通道標志數(shù)。寄存器 R3用作 3路循環(huán)控制 ,R0 用作顯示數(shù)據(jù)地址指針 .由于顯示器用的是段碼顯示 ,不能顯示各參數(shù)的單位 ,但各個通道的單位是一定的。 A /D 轉換測量子程序 模 /數(shù)轉換測量子程序用來控制對 ADC0809 三路模擬輸入電壓的 A/D 轉換 ,并將對應的數(shù)值移入 70H,71H 和 72H內(nèi)存單元 。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 17 圖 顯示數(shù)據(jù)轉換子程序 溫度的測量范圍是 0～ 100℃ ,模擬量輸出是 0～ 5V；濕度的測量范圍是 0～100%,模擬量輸出為 0～ V； CO2 含量的測量范圍是 350～ 900mLL 1,輸出為 0～ V。運用程序進行數(shù)據(jù)處理可達到要求的精度。 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 18 第 3 章 溫室大棚的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展 ,農(nóng)民增收緩慢的問題逐漸成為阻礙我國經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的一大隱患。解決此問題的關鍵是大力發(fā)展農(nóng)業(yè)科技 ,逐步走向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。溫室大棚技術在農(nóng)業(yè)中有著舉足輕重的作用 ,是提高農(nóng)業(yè)科技水平的關鍵。 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡式的數(shù)據(jù)采集結構。上位機由 AT89S51 單片機作 為控制器 ,外加 LCD1602 和若干按鍵構成人機交互界面 ,同時設有報警裝置。上位機硬件框圖如圖 :上位機主要完成的功能是接收下位機傳遞的數(shù)據(jù)并顯示溫室大棚中的平均溫度和平均濕度。用戶可以通過按