【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(cè)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(jì) 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(duì)傳感器進(jìn)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(cè)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(jī)程序設(shè)計(jì) 上位機(jī)程序結(jié)構(gòu)圖如圖46所示,下位機(jī)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(hào)等待 N N 結(jié)束是否結(jié)束信號(hào)？接受數(shù)據(jù)幀下位機(jī)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(jī)是否準(zhǔn)備好？ Y Y N N Y Y 圖46 上位機(jī)程序結(jié)構(gòu)圖 圖47 下位機(jī)程序結(jié)構(gòu)圖 上/下位機(jī)程序結(jié)構(gòu)圖如圖447所示，程序開始時(shí)，上位機(jī)發(fā)送準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)命令，如果下位機(jī)準(zhǔn)備好，接受下位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)幀；下位機(jī)一旦接受到上位機(jī)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(jì)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(duì)硬件部分進(jìn)行調(diào)試，軟件部分用Keil C51對(duì)程序部分進(jìn)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(jìn)行調(diào)試。 硬件調(diào)試 利用仿真軟件對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)部分和外圍器件進(jìn)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(jì)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(jì)，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(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。以下是利用仿真軟件對(duì)單片機(jī)部分的仿真圖，當(dāng)開始運(yùn)行后，LCD1602顯示開機(jī)動(dòng)畫，如圖51所示。 圖51 仿真圖在實(shí)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(gè)硬件部分。在本設(shè)計(jì)中一共有三組電源，單片機(jī)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(jì)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(cè)電路的通斷情況，檢測(cè)無誤后上電測(cè)試。實(shí)際測(cè)試結(jié)果為，+，+，滿足設(shè)計(jì)的要求。繼續(xù)焊接其他硬件部分，焊接完畢后用萬用表測(cè)試電路的通斷，確定線路之間是否連通。檢查完畢后上電測(cè)試，測(cè)試各節(jié)點(diǎn)電壓是否為設(shè)計(jì)需求，各芯片以及元器件是否發(fā)燙，經(jīng)檢查和測(cè)試，硬件電路滿足設(shè)計(jì)要求，能夠正常運(yùn)行。如圖52所示，是單片機(jī)的晶振波形圖，設(shè)計(jì)中采用的12M晶振 圖52 單片機(jī)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(jìn)行編譯連接，選擇菜單ProjectBuild target，對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)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(cuò)誤，會(huì)有錯(cuò)誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯(cuò)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(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，按Ctrl+F5或者使用菜單DebugStart/Stop Debug Session即可進(jìn)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(diǎn)、運(yùn)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(jì)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(yùn)行。利用STC_ISP單片機(jī)下載編程燒錄軟件和PL2303下載器將程序下載到單片機(jī)中，上電運(yùn)行，檢查硬件的運(yùn)行情況是否符合程序設(shè)計(jì)要求。 在調(diào)試過程中我們對(duì)程序進(jìn)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(yùn)行LCD1602的程序 看硬件中LCD1602是否按照程序設(shè)計(jì)顯示開機(jī)動(dòng)畫，按照這個(gè)方法對(duì)其余的模塊進(jìn)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(jī)中進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試。進(jìn)過調(diào)試后程序和硬件符合整體設(shè)計(jì)要求。 如圖54 LCD開機(jī)動(dòng)畫顯示界面 圖54 LCD開機(jī)動(dòng)畫界面 6測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果分析 表61 測(cè)試所用儀器儀器名稱型號(hào)用途溫度計(jì)測(cè)試溫度萬用表DT9205/DT9205A測(cè)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(cè)有無電氣連接錯(cuò)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(dòng)程序，觀測(cè)各部分運(yùn)行情況，利用儀器檢測(cè)參數(shù)； 將各種參數(shù)指標(biāo)測(cè)試并記錄下來，進(jìn)行比較分析，得出每次設(shè)計(jì)研究結(jié)果。 在本設(shè)計(jì)中將部分功能用實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)，由于測(cè)試設(shè)備有限，這里就溫度采集做測(cè)試和對(duì)比，通過LCD1602顯示濕度和時(shí)間以及通過鍵盤設(shè)置閥值。 在設(shè)計(jì)中采用的溫度傳感器為DS18B20，它的測(cè)溫范圍為55～+125℃，并且在10～＋85℃精度為177。5℃。由于測(cè)試環(huán)境的限制，在本設(shè)計(jì)中對(duì)溫度采集模塊測(cè)試正溫度，利用一標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)作為參考目標(biāo)，分別在室內(nèi)和水缸兩種環(huán)境中測(cè)試，以2分鐘的時(shí)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(cè)試結(jié)果如表62所示： 表62 室內(nèi)溫度測(cè)試結(jié)果類別時(shí)間12345678910111213141516溫度計(jì)系統(tǒng)水缸測(cè)試結(jié)果如表63所示： 表63 水缸溫度測(cè)試結(jié)果類別時(shí)間12345678910111213141516溫度計(jì)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(shí)設(shè)定界面 圖64 LCD調(diào)時(shí)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(cè)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(dòng)將現(xiàn)在環(huán)境參數(shù)與設(shè)置閥值相對(duì)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(cè)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(cè)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(jìn)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測(cè)，將測(cè)得的參數(shù)進(jìn)行比較后自動(dòng)調(diào)整溫室各個(gè)控制設(shè)備狀態(tài)，以使各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)符合既定要求。在本設(shè)計(jì)中我們采用STC12C5A60S2單片機(jī)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(shí)時(shí)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(dòng)，使得各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)符合既定要求。在本設(shè)計(jì)中除了采用LCD1602實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境參數(shù)外，利用上位機(jī)將環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)傳送到PC機(jī)中，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及控制。在本設(shè)計(jì)中比較困難的是將所有的傳感器以及顯示、鍵盤、上下位機(jī)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(jìn)過測(cè)試后，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，能夠采集溫室環(huán)境參數(shù)并且能夠?qū)崟r(shí)的顯示到LCD1602上，能夠通過鍵盤輸入閥值并且自動(dòng)控制外圍器件的狀態(tài)使得溫室環(huán)境參數(shù)達(dá)到既定的要求。通過本次設(shè)計(jì)的研究，整合了四年的學(xué)習(xí)知識(shí)，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(shí)的基礎(chǔ)上更全面的了解了一個(gè)作品的設(shè)計(jì)過程。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的知識(shí)以及經(jīng)歷將會(huì)給自己以后的工作增加更多的經(jīng)驗(yàn)。 8 總結(jié)與體會(huì) 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)研究，經(jīng)過幾個(gè)月的查閱資料、方案設(shè)計(jì)、確定方案、單元電路的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行后，基本完成了設(shè)計(jì)的要求。在實(shí)際測(cè)試中達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但是設(shè)計(jì)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(jìn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dá)幾個(gè)月的時(shí)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(jì)中，我學(xué)到了許多，鞏固了自己的專業(yè)知識(shí)，知道了怎樣將理論知識(shí)付諸于實(shí)踐中，同時(shí)也明白理論知識(shí)與實(shí)際存在著差距。在設(shè)計(jì)過程中面對(duì)著個(gè)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(duì)設(shè)計(jì)部分安排了合理時(shí)間。從確定題目到查閱資料，從提出方案設(shè)計(jì)到方案設(shè)計(jì)，從單元電路設(shè)計(jì)到整體調(diào)試，每個(gè)階段都告訴自己要穩(wěn)扎穩(wěn)打的進(jìn)行，通過合理的安排自己的進(jìn)度，使得自己在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中面臨再多的困難也心平氣和。在設(shè)計(jì)的過程中也感受到自己在專業(yè)知識(shí)的不足，大學(xué)四年學(xué)的東西確實(shí)太多太多，怎樣將理論知識(shí)付諸于實(shí)踐中，這也是需要我認(rèn)真思考的問題。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(rèn)識(shí)到，在當(dāng)今飛速發(fā)展的時(shí)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(shí)和實(shí)踐聯(lián)系在一起，對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)僅僅停留在理論知識(shí)是完全不夠的，就像在設(shè)計(jì)中遇到的問題一樣，理論設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)在實(shí)際的電路中是有差距的，測(cè)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(shí)踐上多下功夫，