【導讀】準確測量溫濕度以及光照度對于生物制藥、食品加工、等行業(yè)更是至關重。在檢測技術不斷發(fā)展完善的今天，檢測裝置也正在朝著集成化、智能化的。主要表現(xiàn)在以下兩個方面：傳感器正從分立元件向集成化、智。能化、系統(tǒng)化的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代溫濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，溫度、濕度、光照度是衡量蔬菜大棚的三項重要指標，它直接影響。環(huán)境中晝夜的溫濕度、光照度變化大，其對蔬菜生長極為不利。但傳統(tǒng)的人工的測試方法費時費力、效率低，且測試的誤差大，因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的檢測裝置。示，按鍵調整上下限設置，超限報警等多功能的溫濕度和光照度檢測裝置。[2]汪英.基于微機測控網絡的溫濕度及報警[D]，長沙，湖南大學，2020。[5]趙建領，5l系列單片機開發(fā)寶典[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2020。電子工業(yè)出版社，2020。[7]文生平，趙國平，江劍強，基于MATLAB的熔體溫度控制設計研究，[13]王福瑞，單片微機測控系統(tǒng)設計大全，1998。

　　

【正文】 制均由單總線完成。設備（主機或從機）通過一個漏極開路或三 顯示及報警 溫濕度傳感器 光照度傳感器 按鍵，調整報警上下限值 MCU 太原工業(yè)學院畢業(yè) 設計 20 態(tài)端口連至該數(shù)據線，以允許設備在不發(fā)送數(shù)據時能夠釋放總線，而讓其它設備使用總線；單總線通常要求外接一個約 ，這樣，當總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。由于它們是主從結構，只有主機呼叫從機時，從機才能應答，因此主機訪問器件都必須嚴格遵循單總線序列，如果出現(xiàn)序列混亂，器件將不響應主機。 （ 2） 單總線傳送數(shù)據位定義 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ， 采用單總線數(shù)據格式，一次傳送 40 位數(shù)據，高位先出。 數(shù)據格式 : 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據 + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據 +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據 + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據 +8bit 校驗位。 （ 3） 校驗位數(shù)據定義 “ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據 + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據 +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據 + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據” 8bit 校驗位等于所得結果的末 8位。 DHT11 電路 根據 DHTII 通信協(xié)議及單片機的接口選擇，設計出溫濕度傳感器 DHT11 連接電路如下： 圖 DHT11與單片機的典型連接電路 微處理器與 DHT11 的連接典型應用電路如上圖所示， DATA 上拉后與微處理器的 I/O 端口相連。 5K MCU STC89C52 DHT11 VCC VCC GND 1Pio 4Pio 2Pio 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 21 此連接電路需注意事項 : 20米時用 上拉電阻，大于 20米時根據實際情況降低上拉電阻的阻值。 2. 使用 電壓供電時連接線長度 不得大于 20cm。否則線路壓降會導致傳感器供電不足，造成測量偏差。 光照 度電路 BHl750 的通訊協(xié)議及過程 BHl750 與主控器之間的通訊使用標準的 IIC 通訊協(xié)議． 1IC 總線是一種由PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備． IIC總線在有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號 。 主控器通過 IIC 接口向 BHl750 發(fā)送各種控制命令以及讀取測量數(shù)據 。 (1)主控器向 BHl750 發(fā)送控制命令步驟：①主控器產生通訊啟動信號；②主控器 發(fā)送 8bit 的地址數(shù)據 (其中地址的最后一位應為 O，表示寫命令 )；③主控器讀取 BHl750 的應答信號；④主控器發(fā)送 8bit 的命令數(shù)據；⑤主控器讀取應答；⑥主控器產生停止信號 。 (2)主控器從 BHl750 讀取數(shù)據步驟：①主控器產生通訊啟動信號；②主控器發(fā)送 8bit 的地址數(shù)據 (其中地址的最后一位應為 l，表示讀命令 )；③主控器讀取應答；④主控器讀取高 8 位數(shù)據；⑤主控器產生應答信號；⑥主控器讀取低 8位數(shù)據；⑦主控器產生應答信號；⑧主控器產生停止信號 。 BH1750fvi電路 根據對 BH1750fvi協(xié)議及與單片機連接的相關知識設計電路如下： 圖 BH1750fvi與單片機連接圖 MCU STC889C52 BH1750fvi GND ADD SDA SCL VCC GND VCC 太原工業(yè)學院畢業(yè) 設計 22 微處理器與 BH1750fvi 的連接典型應用電路如上圖所示， SDA、 SCL上拉后與微處理器的 I/O端口相連。 20米時用 上拉電阻，大于 20米時根據實際情況降低上拉電阻的阻值。 2. 每次讀出的溫濕度數(shù)值是上一次測量的結果， BH1750fvi靈敏度非常高，并且精度也很高，所以可以認 為顯示的數(shù)據就是實數(shù)據 復位電路 本系統(tǒng)采用上電 +按鍵復位，是上電復位和按鍵電平復位的組合，無論是上電還是按動按鍵都能使單片機復位。如圖 33所示： 圖 復位電路 在單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復位一次，當按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復位。 按鍵按下的時候為什么會復位？在單片機啟動 ，電容 C兩端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時候 10K電阻兩端的 電壓接近于 0V， RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在 ，從 5V釋放到變?yōu)榱?，甚至更小。根據串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候 10K電阻兩端的電壓為 ，甚至更大，所以 RST引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復位。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 23 根據選擇的硬件以及電路的需要， 本 系統(tǒng) 時鐘電路如下圖 所示 ： 時鐘電路 時鐘電路介紹： 時鐘引腳為 XTAL XTAL2，時鐘引腳外接晶體與片內的反向放大器構成了一個振蕩器，它提供單片機的時鐘控制信號，時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一個引腳。在單片機內部，它是一個反向放大器的輸入端。這個放大器構成了片內振蕩器。當采用外接晶體振蕩器時，此引腳應接地。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端，在單片機內部接至內部反向放大器的輸出端。若采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內部時鐘 發(fā)生器的輸入端。 本系統(tǒng)采用晶振鐘電路。外部晶振以及電容 C1 和 C2 構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格要求，但電容的大小多少會影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和穩(wěn)定性。外接晶振時， C1 和 C2 通常選擇 30pf， 晶振 12MHZ。 顯示電路 本數(shù)據采集系統(tǒng)，采集到的數(shù)據必須能夠顯示出來，人們才能直觀的了解實時的數(shù)據，所以顯示電路是必不可少的，根據所原則的器件，查閱了相關資料，了解了器件的就顯規(guī)則與注意事項，設計出本系統(tǒng)的顯示電路原理圖。如 太原工業(yè)學院畢業(yè) 設計 24 下圖所示： 圖 LCD1602 顯示電路 如上圖所示，本系統(tǒng)選用的顯示模塊為 LCD1602， 1602 字符型 LCD通常有14條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線，本系統(tǒng)采用的是 16 引腳的 lcd，其中 D1D7借口接單片機的 P0口（ ）， RS接 ，RW接 ， VEE 接 10kΩ滑動變阻器，調節(jié)屏幕的對比度。 報警電路 本系統(tǒng)要實現(xiàn)報警功能，所以設計了報警電路，電路圖如下： 圖 蜂鳴器報警電路 如上圖所示，報警電路由蜂鳴器，三極管，電阻組成，蜂鳴器正極接電源，負極經三極管接單片機的 IO 口，這樣在實際應用過程中，系統(tǒng)通過判斷采集到的數(shù)據是否超限判斷是否報警。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 25 按鍵設置電路 本系統(tǒng)要實現(xiàn)報警上下限值的設置，就需要設計設置電路，本著簡單實用的原則設計按鍵電路如下： 圖 按鍵設置電路 如上圖所示，按鍵電路由 4個按鈕組成，其中 k k k3 為上下限設置按鈕， k4 為報警停止按鈕。 Max232 串口電路 系統(tǒng)要正常工作，必須把控制程序下載到單片機中， STC89C52 采用的是max232 串口下載，所以必須要設計 max232 串口電路，如下所示 圖 max232 串口電路 如上圖所示， max232 串口下載電路由 max23 9 孔串口、電容組成。該 路的功能是經程序 通過燒錄軟件 PZISP 燒錄到 STC89C52 中。 太原工業(yè)學院畢業(yè) 設計 26 總電路圖 由上述各部分的電路圖可以得出系統(tǒng)總店圖如下： 圖 系統(tǒng)總接線電路圖 總結 本章為系統(tǒng)硬件設計部分，通過各元器件的分析學習以及各部分電路的設計，最終設計出系統(tǒng)總電路圖。系統(tǒng)的總接線電路圖是制作實物的理論依據，按照接線圖將硬件連接，通過單片機控制即可實現(xiàn)系統(tǒng)設計的功能。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 27 4 系統(tǒng)軟件設計 開發(fā)環(huán)境介紹 Keil C51 程序編寫采用 Keil 51 環(huán)境下調試 ,Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 Proteus Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調試到單片機 與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將 電路仿真 軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真 軟 件 三 合 一 的 設 計 平 臺 ， 其 處 理 器 模 型 支 持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。 主程序 設計 本系統(tǒng)的 主要功能為 通過傳感器檢測子程序進行 數(shù)據采集、 采集到的數(shù)據 太原工業(yè)學院畢業(yè) 設計 28 在顯示模塊上 顯示、 系統(tǒng)判斷是否超限，超限則 報警 ，如果沒有超限是否是因為報警上下限設置不當，如果是，則通過設置按鈕來對 報警上下限 值 進行 設定，如果報警值設置正確則結束 。 流程圖如下： 是否需要更改