【正文】 寫數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)顯示判斷是否超過閥值？ Y 控制 N 結(jié)束 圖44 DS18B20子程序框圖 DS18B20子程序框圖如圖43所示，程序開始初始化DS18B20各出口參數(shù)，讀取狀態(tài)，寫入命令、數(shù)據(jù)，讀出溫度并顯示。程序根據(jù)鍵盤輸入的閥值判斷當(dāng)前檢測的溫度是否超過閥值，如果超過閥值，控制外圍器件工作，如果沒有超過閥值，就返回程序。 二氧化碳濃度傳感器6004程序設(shè)計 二氧化碳濃度傳感器6004程序如圖45所示： 開始 初始化 讀狀態(tài)6004是否預(yù)熱完畢？ 采樣濃度顯示判斷是否超過閥值？ 控制 N Y 結(jié)束 圖45 CO2二氧化碳濃度傳感器6004程序框圖 二氧化碳濃度傳感器6004程序如圖45所示，程序開始對傳感器進行初始化， 讀取傳感器的狀態(tài)并判斷傳感器是否預(yù)熱完畢，當(dāng)檢測到預(yù)熱完畢后采集溫室環(huán)境的CO2濃度并轉(zhuǎn)化為LCD1602能顯示的數(shù)據(jù)并顯示在LCD1602上。根據(jù)鍵盤輸入的閥值判斷當(dāng)前的濃度是否超過閥值，如果超過閥值就控制外圍器件開啟和停止。 上/下位機程序設(shè)計 上位機程序結(jié)構(gòu)圖如圖46所示,下位機程序結(jié)構(gòu)圖如圖47所示, 開始 開始 發(fā)送準(zhǔn)備接受信號等待 N N 結(jié)束是否結(jié)束信號？接受數(shù)據(jù)幀下位機是否準(zhǔn)備好？ 結(jié)束是否發(fā)送完畢？發(fā)送數(shù)據(jù)幀上位機是否準(zhǔn)備好？ Y Y N N Y Y 圖46 上位機程序結(jié)構(gòu)圖 圖47 下位機程序結(jié)構(gòu)圖 上/下位機程序結(jié)構(gòu)圖如圖447所示，程序開始時，上位機發(fā)送準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)命令，如果下位機準(zhǔn)備好，接受下位機發(fā)來的數(shù)據(jù)幀；下位機一旦接受到上位機發(fā)來的準(zhǔn)備好命令后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，當(dāng)發(fā)完結(jié)束后，發(fā)送結(jié)束指令。5. 系統(tǒng)調(diào)試 本設(shè)計中系統(tǒng)調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、軟硬件整體調(diào)試三部分。硬件調(diào)試中結(jié)合Proteus仿真軟件對硬件部分進行調(diào)試，軟件部分用Keil C51對程序部分進行調(diào)試，軟硬件整體調(diào)試部分中將程序下載到硬件電路中進行調(diào)試。 硬件調(diào)試 利用仿真軟件對單片機最小系統(tǒng)部分和外圍器件進行仿真，確定電路圖的可工作性。Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。以下是利用仿真軟件對單片機部分的仿真圖，當(dāng)開始運行后，LCD1602顯示開機動畫，如圖51所示。 圖51 仿真圖在實際的硬件中我們按照焊接一部分調(diào)試一部分的原則，焊接和調(diào)試整個硬件部分。在本設(shè)計中一共有三組電源，單片機最小系統(tǒng)有一組+5v電源，控制板中有兩組電源分別是+5v和+12v電源，按照設(shè)計要求，+5v的電壓需要輸入電壓9V, +12V的輸入電壓為15V。按照電路圖焊接好電路后，用萬用表檢測電路的通斷情況，檢測無誤后上電測試。實際測試結(jié)果為，+，+，滿足設(shè)計的要求。繼續(xù)焊接其他硬件部分，焊接完畢后用萬用表測試電路的通斷，確定線路之間是否連通。檢查完畢后上電測試，測試各節(jié)點電壓是否為設(shè)計需求，各芯片以及元器件是否發(fā)燙，經(jīng)檢查和測試，硬件電路滿足設(shè)計要求，能夠正常運行。如圖52所示，是單片機的晶振波形圖，設(shè)計中采用的12M晶振 圖52 單片機的晶振波形圖如圖53所示，為濕度采集模塊中的555振蕩電路輸出波形。 圖53濕度采集模塊中的555震蕩電路輸出波形如圖54所示，為555振蕩電路輸出波形經(jīng)過方波整形后的波形圖。 圖54 555振蕩電路輸出波形經(jīng)過方波整形后的波形圖 軟件調(diào)試 利用Keil C51 軟件來編寫和編譯程序，在軟件中編寫好程序后，進行編譯連接，選擇菜單ProjectBuild target，對當(dāng)前工程進行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會先對該文件進行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼； 編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中。如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯的位置。修改直至編譯通過。 成功編譯、連接后，可以通過軟件對程序進行調(diào)試，按Ctrl+F5或者使用菜單DebugStart/Stop Debug Session即可進入調(diào)試狀態(tài)，在調(diào)試過程中使用單步執(zhí)行、設(shè)置斷點、運行到當(dāng)前光標(biāo)處等方法，調(diào)試程序是否按照預(yù)先設(shè)計執(zhí)行。 通過硬件調(diào)試和軟件調(diào)試后，將軟件下載到硬件中，調(diào)試運行。利用STC_ISP單片機下載編程燒錄軟件和PL2303下載器將程序下載到單片機中，上電運行，檢查硬件的運行情況是否符合程序設(shè)計要求。 在調(diào)試過程中我們對程序進行分模塊調(diào)試，先調(diào)試顯示模塊，在程序中屏蔽到其余的模塊，只運行LCD1602的程序 看硬件中LCD1602是否按照程序設(shè)計顯示開機動畫，按照這個方法對其余的模塊進行調(diào)試。將所有模塊調(diào)試完畢后將整體的程序下載到單片機中進行運行和調(diào)試。進過調(diào)試后程序和硬件符合整體設(shè)計要求。 如圖54 LCD開機動畫顯示界面 圖54 LCD開機動畫界面 6測試方案與測試結(jié)果分析 表61 測試所用儀器儀器名稱型號用途溫度計測試溫度萬用表DT9205/DT9205A測試電壓、檢查通斷示波器UTD2102CEL觀察波形、分析結(jié)果 連接好電路，檢測有無電氣連接錯誤，確定無誤之后，給系統(tǒng)上電； 將程序下載到系統(tǒng)中并啟動程序，觀測各部分運行情況，利用儀器檢測參數(shù)； 將各種參數(shù)指標(biāo)測試并記錄下來，進行比較分析，得出每次設(shè)計研究結(jié)果。 在本設(shè)計中將部分功能用實際電路實現(xiàn)，由于測試設(shè)備有限，這里就溫度采集做測試和對比，通過LCD1602顯示濕度和時間以及通過鍵盤設(shè)置閥值。 在設(shè)計中采用的溫度傳感器為DS18B20，它的測溫范圍為55～+125℃，并且在10～＋85℃精度為177。5℃。由于測試環(huán)境的限制，在本設(shè)計中對溫度采集模塊測試正溫度，利用一標(biāo)準(zhǔn)溫度計作為參考目標(biāo)，分別在室內(nèi)和水缸兩種環(huán)境中測試，以2分鐘的時間間隔記錄數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)表如表663所示。室內(nèi)測試結(jié)果如表62所示： 表62 室內(nèi)溫度測試結(jié)果類別時間12345678910111213141516溫度計系統(tǒng)水缸測試結(jié)果如表63所示： 表63 水缸溫度測試結(jié)果類別時間12345678910111213141516溫度計系統(tǒng) 如圖61 LCD1602參數(shù)顯示界面 圖61 LCD 參數(shù)顯示界面 如圖62 溫度閥值設(shè)定界面 圖62 溫度閥值設(shè)定界面 如圖63 濕度閥值設(shè)定界面 圖63 濕度閥值設(shè)定界面 如圖64 LCD調(diào)時設(shè)定界面 圖64 LCD調(diào)時設(shè)定界面 在過程中我們利用鍵盤輸入濕度、溫度的閥值分別為70%、28℃，測試環(huán)境的濕度為60%，溫度為29℃。當(dāng)設(shè)置完成后系統(tǒng)自動將現(xiàn)在環(huán)境參數(shù)與設(shè)置閥值相對比，加濕和降溫繼電器工作，其指示燈亮如圖65所示。 圖65 加濕和降溫繼電器工作指示燈 測試結(jié)果及分析 7結(jié)論溫室監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)測溫室環(huán)境的溫度、濕度、光照，C02濃度，通過有效的控制措施和方法來調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照、C02濃度等環(huán)境參數(shù)，創(chuàng)造出適合作物生長的合適溫室生態(tài)環(huán)境(該環(huán)境是按不同作物生長的要求進行統(tǒng)籌優(yōu)化后制定的)，即根據(jù)作物不同生長階段的需求制定出檢測標(biāo)準(zhǔn)，通過對溫室環(huán)境的實時檢測，將測得的參數(shù)進行比較后自動調(diào)整溫室各個控制設(shè)備狀態(tài)，以使各項環(huán)境參數(shù)符合既定要求。在本設(shè)計中我們采用STC12C5A60S2單片機為主處理芯片，利用各種傳感器采集溫室環(huán)境因子參數(shù)，通過鍵盤的輸入設(shè)定各環(huán)境參數(shù)的閥值并通過LCD1602實時顯示環(huán)境參數(shù)，利用繼電器控制外圍器件的停止和啟動，使得各項環(huán)境參數(shù)符合既定要求。在本設(shè)計中除了采用LCD1602實時顯示當(dāng)前環(huán)境參數(shù)外，利用上位機將環(huán)境參數(shù)實時傳送到PC機中，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測以及控制。在本設(shè)計中比較困難的是將所有的傳感器以及顯示、鍵盤、上下位機整合在一起；在處理速度上受到比較大的制約；在資源比較少的情況下去合理的安排有限的空間。進過測試后，基本上達到了設(shè)計的要求，能夠采集溫室環(huán)境參數(shù)并且能夠?qū)崟r的顯示到LCD1602上，能夠通過鍵盤輸入閥值并且自動控制外圍器件的狀態(tài)使得溫室環(huán)境參數(shù)達到既定的要求。通過本次設(shè)計的研究，整合了四年的學(xué)習(xí)知識，雖然在研究的過程中遇到了很多的困難和難題，但是自己也收獲了很多。在鞏固專業(yè)知識的基礎(chǔ)上更全面的了解了一個作品的設(shè)計過程。在整個設(shè)計過程中的知識以及經(jīng)歷將會給自己以后的工作增加更多的經(jīng)驗。 8 總結(jié)與體會 本設(shè)計是基于單片機的溫室監(jiān)控系統(tǒng)研究，經(jīng)過幾個月的查閱資料、方案設(shè)計、確定方案、單元電路的設(shè)計、程序設(shè)計、調(diào)試和運行后，基本完成了設(shè)計的要求。在實際測試中達到了設(shè)計要求，但是設(shè)計的部分電路仍要提高，部分程序需要繼續(xù)優(yōu)化，部分功能需要改進。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)最后一門課，也算是結(jié)束自己學(xué)校生活的最后一門考試。在長達幾個月的時間里經(jīng)歷過許多，有成功有失敗，有挫折有歡笑。在這樣復(fù)雜的設(shè)計中，我學(xué)到了許多，鞏固了自己的專業(yè)知識，知道了怎樣將理論知識付諸于實踐中，同時也明白理論知識與實際存在著差距。在設(shè)計過程中面對著個復(fù)雜的工程，告訴自己需要有條理的安排，在陳老師的建議下對設(shè)計部分安排了合理時間。從確定題目到查閱資料，從提出方案設(shè)計到方案設(shè)計，從單元電路設(shè)計到整體調(diào)試，每個階段都告訴自己要穩(wěn)扎穩(wěn)打的進行，通過合理的安排自己的進度，使得自己在畢業(yè)設(shè)計過程中面臨再多的困難也心平氣和。在設(shè)計的過程中也感受到自己在專業(yè)知識的不足，大學(xué)四年學(xué)的東西確實太多太多，怎樣將理論知識付諸于實踐中，這也是需要我認真思考的問題。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計讓我明白，作為電子專業(yè)的一名學(xué)生即將走上工作崗位，需要深刻的認識到，在當(dāng)今飛速發(fā)展的時代，電子產(chǎn)品以及技術(shù)更新的相當(dāng)?shù)目?，我們需要緊跟發(fā)展的步伐掌握最新的技術(shù)和發(fā)展方向。更重要的是需要將理論知識和實踐聯(lián)系在一起，對于產(chǎn)品的設(shè)計僅僅停留在理論知識是完全不夠的，就像在設(shè)計中遇到的問題一樣，理論設(shè)計中的數(shù)據(jù)在實際的電路中是有差距的，測試的結(jié)果和理論結(jié)果存在著一定差距。所以即將走上工作崗位的我們，需要在實踐上多下功夫，