【正文】 號為高電平，那么數(shù)據(jù)信號不允許變化或不允許更改。當(dāng)時鐘信號為低電平的時候，更改才是有效果的。 如圖 35 所示： 圖 35 IIC 數(shù)據(jù)有效性規(guī)定 起始信號與終止信號 如圖 36 所示，當(dāng)時鐘線處于高電平期間，數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線一個下降沿，代表總線從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)，即為開始信號。當(dāng)時鐘線處于高電平期間，數(shù)據(jù)線一個上升沿，代表總線從工作狀態(tài)退出，即為結(jié)束信號。 圖 36 IIC 總線起始信號與結(jié)束信號 戶外電子設(shè)備溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 27 字節(jié)傳送與應(yīng)答 當(dāng)時鐘由高電平變?yōu)榈碗娖降臅r候，可以改變一次總線的數(shù)據(jù)，即改變 SDA 的電平狀態(tài)。這樣反復(fù)改變 8 次，即為傳送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。當(dāng)進行一個字節(jié)的傳送時，字節(jié)的最高位 MSB 在前，字節(jié) 的最低位 MLB 在最低位。傳送 8 個位之后，第 9 為為應(yīng)答信號，如 SDA 保持高電平，為非應(yīng)答，如果 SDA 從高電平降低為低電平，則為應(yīng)答信號。如圖37 所示： 圖 37 IIC 總線讀寫信號與應(yīng)答信號 然后通過 IIC 模擬總線與 SHT15 進行通信，轉(zhuǎn)換內(nèi)部寄存器中的數(shù)據(jù)即可。 串口通信 隨著單片機系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，單片機的通信功能越來越顯得重要，單片機通信是指單片機與計算機通信，或者單片機與單片機之間的信息交換，通常單片機與計算機之間的通信，我們用的比較多。 在本系統(tǒng)中， 51 單片 機會通過 USB 轉(zhuǎn)串口和電腦進行通信， 51 和 PC 之間需要經(jīng)過RS232 串口通信。 通信方式有串行和并行兩種。 串行是指數(shù)據(jù)按照從低位到高位或者從高位到低位的順序，依次進行傳輸，此時只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共地線和若干控制信號線。對于串行通信來說，一次只能傳輸一個 bit，所以傳輸速度較慢，但節(jié)省了數(shù)據(jù)線，并且便于維護。便于長距離傳輸。 并行通信通常是將字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)同時傳送，每一位數(shù)據(jù)都需要一條數(shù)據(jù)線，此外哈需要一根地線和若干控制信號線。這種連線方式，僅僅適合于短距離傳輸。 UART是串行通信的一種。 串行通信按照工作狀態(tài)又可以分為單工，雙工和半雙工。單工的意思是在傳送的過程中，數(shù)據(jù)只能往一個方向傳輸，不能反方向的傳輸，雙工是在兩個器件進行數(shù)據(jù)傳輸戶外電子設(shè)備溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 28 的時候，信號可以雙向的同時傳輸，半雙工是指，在兩個器件進行數(shù)據(jù)交換的時候，數(shù)據(jù)可以雙向的傳輸，但這個傳輸過程必須是分時的。 UART 就是半雙工的一個體現(xiàn)。 在數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓步M中，還要考慮系統(tǒng)時鐘同步與不同的問題。在這種方式下，可以將通信分為異步通信和同步通信。異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為了使得雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送的數(shù) 據(jù)和接收的設(shè)備時鐘盡可能的一致。 同步通信時候，要建立發(fā)送方時鐘和接收方時鐘的直接控制。 UART 屬于異步通信方式。 51 的 UART 有四根線，兩根電源線，兩根數(shù)據(jù)線，分別是 TX、 RX、 GND、 VCC。在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候， TX 作為數(shù)據(jù)線， RX 作為時鐘線，在接收數(shù)據(jù)的時候， RX 作為數(shù)據(jù)線，TX 作為時鐘線。 圖 38 串口通信格式 （ 1）起始位 當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳送的時候，總線處于高電平，當(dāng)發(fā)送端想要發(fā)送一個數(shù)據(jù)的時候，首先要發(fā)送一個低電平信號，這個信號就是信號的其實位。當(dāng)接收端檢測到這個起始信號后，就開始切換到 接收狀態(tài)。 （ 2）數(shù)據(jù)位 數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)一般是一個字節(jié)的長度，是想要發(fā)送給接收端的數(shù)據(jù)。由低位到高位一次發(fā)送。 （ 3）奇偶校驗位 數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，要進行數(shù)據(jù)的檢測。以偶校驗為例，當(dāng)數(shù)據(jù)上 0 的個數(shù)為奇數(shù)時，校驗位為 0，數(shù)據(jù)上的 0 的個數(shù)為偶數(shù)時候，校驗位為 1，這樣保證數(shù)據(jù)是正確的，否則戶外電子設(shè)備溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 29 接收端會認為數(shù)據(jù)發(fā)送有誤，并扔掉這一幀數(shù)據(jù)。 （ 4）停止位 字符的最后是停止位，邏輯高電平有效。停止位表示傳送一幀數(shù)據(jù)信息的結(jié)束，也為下一幀數(shù)據(jù)做好準備。 PWM 調(diào)制 PWM 技術(shù)就是利用半導(dǎo)體開關(guān)的通斷，使直流電壓隨著半導(dǎo)體 開關(guān)的通斷而變化。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通時，直流電壓為高電平；當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)斷開時，直流電壓降為低電平；這時就直流電壓變成了脈沖信號，這樣通過改變半導(dǎo)體開關(guān)的通斷就可以改變 PWM 信號的頻率或者脈沖寬度，即改變了直流電壓的平均值，從而實現(xiàn)了直流電機調(diào)速的目的。圖 39 給出 PWM 直流電機調(diào)速的工作原理以及 PWM 脈沖信號輸出波形。 圖 39 PWM 調(diào)速原理 使用 STC89C52 的定時器模擬，可以同時產(chǎn)生多路 PWM。 軟件流程圖 系統(tǒng)的軟件流程主要包括系統(tǒng)功能的初始化，溫濕度采集程序，溫濕度在液晶上的顯示，按 鍵掃描，調(diào)用 PID 控制溫濕度，是否達到期望溫濕度，溫濕度是否超過上下限，聲光報警等。其軟件流程圖如下圖 310 所示。 戶外電子設(shè)備溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 30 開 始系 統(tǒng) 初 始 化測 量 溫 濕 度溫 濕 度 顯 示按 鍵 掃 描是 否 按 鍵 按下 ？按 鍵 功 能 處 理調(diào) 用 P I D 算 法控 制 溫 濕 度是 否 達 到 溫 濕 度上 下 限聲 光 報 警結(jié) 束是否否是 圖 310 系統(tǒng)軟件流程圖 戶外電子設(shè)備溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 31 4 系統(tǒng)調(diào)試與檢測控制效果 系統(tǒng)經(jīng)過軟件與硬件的測試后，進行聯(lián)合調(diào)試，并記錄數(shù)據(jù)。記錄的數(shù)據(jù)如表 41中所示。進行了四天的測試，每天在早晨 8 點，中午 12 點，下午四點分別記錄本采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)手機端軟件讀取天氣預(yù)報中給出的溫度和濕度值。 表 41 測量數(shù)據(jù) 項目 日期 測量值 參考值 溫度（度） 濕度（ %） 溫度（度） 濕度（ %） 43 42 34 37 38 38 45 44 43 42 39 37 45 43 53 52 39 35 55 50 34 30 43 43 在 PID 調(diào)試過程中，需要認為設(shè)定 PID 的參數(shù)。當(dāng)比例系數(shù)太大，致使在未達到設(shè)定溫度前的加熱比例過高，微分系數(shù)過小，對對象的反應(yīng)不靈敏，會造成加溫迅速到達目標值，但溫度過調(diào)量很大。 當(dāng)比例系數(shù)較小，加溫比例不夠，積分系數(shù)過小，對靜態(tài)誤差的補償不足，會使得系統(tǒng)加溫經(jīng)常小于目標值。 當(dāng)微分系數(shù)過小，對及時變化反應(yīng)慢，積分系數(shù)過大，使微分反應(yīng)被鈍化，溫度基本在設(shè)定的范圍內(nèi)，但又很大的波動。上下的偏差往往比較大。 當(dāng)微分系數(shù)過小，對及時變化反 應(yīng)慢，設(shè)定的定時周期過長，不能及時的到修正。所以需要在實驗的過程根據(jù)經(jīng)驗，反復(fù)修改 PID 的參數(shù)。 最終對控制系統(tǒng)進行實測，測得數(shù)據(jù)如下表 41 所示： 戶外電子設(shè)備溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 32 表 42 恒溫濕度控制數(shù)據(jù)測量 設(shè)定溫度 穩(wěn)定時間（ min） 浮動最大值 浮動最小值 26 + 28 + + 30 + 32 + 34 + 36 + 38 + + 40 + + 42 5 結(jié) 論 在本系統(tǒng)設(shè)計中，采用 EDA 軟件 MAXPLUS II，采用 VHDL 語言編程實現(xiàn)十字交叉路口的編程與仿真。本文主要討論了十字路口相位設(shè)置，配時設(shè)置，根據(jù)相應(yīng)的配時進行了編程仿真。 經(jīng)過本設(shè)計，學(xué)習(xí)了如何根據(jù)項目要求查找資料，并且根據(jù)查找的資料，設(shè)計本系統(tǒng)的方案。并對方案的可行性分析。 制作了一款適用于溫室大棚的低成本檢測系統(tǒng)。使用 STC89C52 作為微控制器，通過 TTLUSB 轉(zhuǎn)換模塊 PL2303 為處理器串行方式下載程序。使用整流技術(shù)配合開 關(guān)電源模塊，通過 220V 交流電壓為系統(tǒng)供電。 為了使得系統(tǒng)更加人性化，使用 DS12C887 作為時鐘模塊， AT24C02 作為存儲模塊，選擇 LCD12864 作為液晶顯示模塊。在液晶上可以顯示溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù)，同時可以顯示時間和 AT24C02 存儲的數(shù)據(jù)。 為了防止程序跑飛，加入了看門狗電路。所有的數(shù)據(jù)通過一路 UART 總線發(fā)出，便于多節(jié)點系統(tǒng)組網(wǎng)。 參考文獻 [1] 孫超， 李海濤 .20212021 年中國地震數(shù)據(jù)采集器市場深度調(diào)查及價格預(yù)測報告 [J]，中國經(jīng)濟報告， 2021:1518. [2] 楊樂平，李海濤，肖凱，楊磊 .虛擬儀器技術(shù)概論 [M]， 2021，電子工業(yè)出社，北京，P2325. [3] 王耀林 .國內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 增刊： 96~100. [4] 安國民，徐世艷，趙化春 . 國外設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2021,12:34~36. [5] M Mareelis and . Model for Prediction of Yield and Ouality of Cucumeber Fruits， Acta Mort， :237~242,1998. [6] ， ， . Neural Network Model for the Evaluation of Lwttuce Plant Growth， J agric Engng Res， Vol 74:237~242,1998. [7] ， . Montero， .， et al. A Study of Direct Solar Radiation Transmission in Asymmetrical Multispan Greenhouses using Scale Models and Simulation Engineering， 2021,88(2):243~253. [8] ， ， . Direct solar radiation peration into row crop canopies in a leanto greenhouse. Agricultural and Forest Meteorology， 200,100(5):243~253. [9] De Zwart HF. Deteminiation of direct transmission of a multispan greenhouse using vector algebra. Joyurnal of Agricultural Engineering Research， 1993,56:39~49. [10] Jolliet O H,a. Model for predictoing and optimizing humiduity and transpiration in greenhouses[J]. Journal of Agricultural Enjgineering Research， 1994， (1):23~27. [11] 李元哲，吳德讓，于竹。日光溫室微氣候的模擬與實驗研究 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 1994,10（ 1）： 67~136. [12] 陳青云，汪政富 .節(jié)能型日光問世溫度環(huán)境的動態(tài)模擬 [J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1996,1（ 1）： 67~72. [13] 郭慧卿，李振海，張振武 .日光溫室溫度環(huán)境動態(tài)模擬：數(shù)學(xué)模型的建立與程序驗證[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1994,25（ 4）： 438~443. [14] 楊曉光，鄭瑞生，鄭海山 .日光溫室氣象環(huán)境綜合研究（四）：日光溫室地溫場模擬初探 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 1994,10（ 1）： 150~156. [15] 張迎新等，單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù) [M].北京：國防工業(yè)出版社， 2021. [16] 胡瑞雯 .智能檢測與控制系統(tǒng)（第 1 版） [M].西安：西安交通大學(xué)出版社， 1991. [17] 石東海 .單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門到精準 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2021. [18] 胡漢才，單片機原理及其接口技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 1996:274~279. [19] 李慧，劉毅 .溫度控制技 術(shù)的發(fā)展方向 .林業(yè)機械與土木設(shè)備， 2021,5:4~7. [20] Jones, , , Alien, H. Van Meulen, H Chal la, A Dynamic Tomato Growth and Systems L:367~. 附 錄 部分源程序： *****************************************************************************/ include include /******************************************************** 宏定義 ***************************************