【正文】 sion Project”，新建一個工程:圖32 新建工程在對話框，選擇放在剛才建立的“Mytest文件夾下，給這個工程取個名；彈出一個框，在CPU類型下我們找到并選中“Atmel39。，下的AT89S51或52:以上工程創(chuàng)建完畢，接下來開始建立一個源程序文本:在下面空白區(qū)別寫入或復(fù)制一個完整的c程序:圖33 寫入源程序輸入源程序文件名名稱，在這里示例輸入“test，這個名稱，同樣可以隨便命名。注意:如果是C語言，則是test . C，然后保存；接下來需要把剛創(chuàng)建的源程序文件加入到工程項目文件中；最后還要有設(shè)置一下，按下圖設(shè)置晶振，建議初學(xué)者修改成12M，因12MHZ方便計算指令時間；1在Output欄選中Create HEX File，使編譯器輸出單片機(jī)需要的HEX文件；1保持并編譯源程序，完成工程創(chuàng)建。本設(shè)計當(dāng)中，就采用了Keil C51 。 主程序設(shè)計主程序流程圖如圖34所示。主程序包括按鍵消抖、傳感器信號采集、數(shù)據(jù)處理（A/D轉(zhuǎn)換）、顯示輸出、報警輸出，主程序主要將各子模塊組織起來成為一個有機(jī)的整體。在整個程序運行期間，看門狗程序都在后臺不間斷的運行著?？撮T狗用來監(jiān)視系統(tǒng)的工作情況，一旦程序跑飛，系統(tǒng)將會癱瘓，這時系統(tǒng)工作狀態(tài)指示燈會閃爍，看門狗及時的代替人工自動復(fù)位，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行，保證了系統(tǒng)的可靠工作。開始系統(tǒng)初始化讀出EEPROM中數(shù)據(jù)按鍵消抖采集數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換是否有參數(shù)超限聲音報警輸出顯示數(shù)據(jù)滴灌程序清軟件看門狗YN圖34 主程序流程圖根據(jù)實際情況及編程方便，主函數(shù)里面均采用調(diào)用子函數(shù)的方式。由于所選單片機(jī)內(nèi)部自帶看門狗，所以不需要額外編寫看門狗程序。本設(shè)計中主函數(shù)編輯如下圖。圖35 主函數(shù) 數(shù)據(jù)采集設(shè)計數(shù)據(jù)采集模塊主要由溫度、濕度、光照強度三個傳感器組成，分別通過這三個傳感器來監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境的實時數(shù)據(jù)，并輸送給AD轉(zhuǎn)換器或者單片機(jī)，流程圖如下。檢測環(huán)境監(jiān)測環(huán)境參數(shù)獲得數(shù)字/模擬信號輸?shù)紸D/COM開始結(jié)束圖36 數(shù)據(jù)采集流程圖圖 37 數(shù)據(jù)采集程序 數(shù)據(jù)處理設(shè)計數(shù)據(jù)處理主要是對傳感器傳來的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和判定，最重要的是通過AD轉(zhuǎn)換器PCF8591對濕度和光照強度傳感器得到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。選擇通道啟動A/D轉(zhuǎn)換等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸?shù)絾纹瑱C(jī)開始結(jié)束圖38 數(shù)據(jù)處理（A/D）流程圖在本次設(shè)計中，由于所采用的溫度傳感器直接輸出數(shù)字信號，通過換算公式運算后便可得到數(shù)據(jù)結(jié)果，故不必經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換過程。而濕度傳感器和光照強度傳感器則必須通過A/D轉(zhuǎn)換才能得到所需要的具體數(shù)據(jù)。圖39 A/D轉(zhuǎn)換程序 報警程序設(shè)計在本設(shè)計中采用了無源蜂鳴器作為報警裝置。其驅(qū)動是由單片機(jī)輸出高電平控制，當(dāng)接收到高電平信號時，蜂鳴器工作；當(dāng)接收到低電平時，蜂鳴器停止工作。其工作流程圖如下：開始是否有RH80？蜂鳴退出YN圖310 報警模塊流程圖報警模塊部分程序：//蜂鳴器void beep_start(int set){ if(set=1)//無源蜂鳴器需要一定頻率的方波驅(qū)動 { Beep= 1。 delay(5)。 Beep= 0。 delay(5)。 } else { Beep=0。 }} 顯示程序設(shè)計此程序模塊設(shè)計主要是對數(shù)碼管譯碼和位選程序進(jìn)行編輯，并且確定每一位數(shù)碼管的顯示實時接收到的數(shù)據(jù)。開始接收數(shù)據(jù)譯碼/段選顯示位置選擇顯示數(shù)據(jù)結(jié)束圖311 顯示程序流程圖由于兩個四位共陰極數(shù)碼管已經(jīng)連接在一起，完全可以當(dāng)成一個八位數(shù)碼管進(jìn)行編輯，不用再另外區(qū)分開。圖312 顯示模塊程序 執(zhí)行程序設(shè)計開始轉(zhuǎn)動停止退出RH40%?RH80%?YNYN程序執(zhí)行是驅(qū)動電動機(jī)按照設(shè)定條件工作，為了維護(hù)方便等原因，這里采用PWM控制方法，可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時設(shè)定定時器，使其能夠按照設(shè)定進(jìn)行延時工作。但由于編程方便，故將其條件控制與主函數(shù)融合，而其轉(zhuǎn)速控制程序為一個單獨子程序。圖313 電動機(jī)條件控制流程圖第四章 基于太陽能的滴灌控制系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是設(shè)計中必不可少的階段。當(dāng)硬件和軟件準(zhǔn)備好后，對其進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，使其能在實際應(yīng)用中完成設(shè)計好的功能。 軟件調(diào)試軟件調(diào)試主要是程序調(diào)試，是將編制的程序投入實際運行前，用手工或編譯程序等方法進(jìn)行測試，修正語法錯誤和邏輯錯誤的過程。這是保證控制系統(tǒng)正確性的必不可少的步驟。第一步，用編輯程序把編制的源程序按照一定的書寫格式送到計算機(jī)中，編輯程序會根據(jù)使用人員的意圖對源程序進(jìn)行增、刪或修改。第二步，把送入的源程序翻譯成機(jī)器語言，即用編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行語法檢查并將符合語法規(guī)則的源程序語句翻譯成計算機(jī)能識別的“語言”。如果經(jīng)編譯程序檢查，發(fā)現(xiàn)有語法錯誤，那就必須用編輯程序來修改源程序中的語法錯誤，然后再編譯，直至沒有語法錯誤為止。第三步，使用計算機(jī)中的連接程序，把翻譯好的計算機(jī)語言程序連接起來，并扶植成一個計算機(jī)能真正運行的程序。在連接過程中，一般不會出現(xiàn)連接錯誤，如果出現(xiàn)了連接錯誤，說明源程序中存在子程序的調(diào)用混亂或參數(shù)傳遞錯誤等問題。這時又要用編輯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行修改，再進(jìn)行編譯和連接，如此反復(fù)進(jìn)行，直至沒有連接錯誤為止。第四步，將修改后的程序進(jìn)行試算，這時可以假設(shè)幾個模擬數(shù)據(jù)去試運行，并把輸出結(jié)果與手工處理的正確結(jié)果相比較。如有差異，就表明計算機(jī)的程序存在有邏輯錯誤。如果程序不大，可以用人工方法去模擬計算機(jī)對源程序的這幾個數(shù)據(jù)進(jìn)行修改處理；如果程序比較大，人工模擬顯然行不通，這時只能設(shè)置成單步執(zhí)行的方式，一步步跟蹤程序的運行。一旦找到問題所在，仍然要用編輯程序來修改源程序，接著仍要編譯、連接和執(zhí)行，直至無邏輯錯誤為止。也可以在完成后再進(jìn)行編譯。在本次設(shè)計中，主要是在Keil C51 。首先將寫好的完整程序在編譯環(huán)境中全部輸入完畢，并且添加好相應(yīng)的頭文件程序，組成對應(yīng)的工程后，開始調(diào)試準(zhǔn)備。詳細(xì)步驟如下： 對編輯的每一個程序進(jìn)行語法編譯，確保沒有錯誤；圖41 單步調(diào)試 對整個工程進(jìn)行編譯，確保子函數(shù)等調(diào)用沒有出現(xiàn)混亂、連接混亂、參數(shù)傳遞錯誤等；圖42 整個工程調(diào)試 正確輸出HEX程序文件；圖43 輸出HEX文件 程序編譯調(diào)試完成。 硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是對系統(tǒng)硬件進(jìn)行電氣調(diào)試，并且令實驗實物實現(xiàn)設(shè)計中的功能。電氣調(diào)試主要指的是電氣設(shè)備的調(diào)整和試驗，在電路設(shè)計軟件Protues里完成。 protues電氣調(diào)試Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)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(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)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(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010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MATLAB等多種編譯器。圖44 protuesProteus軟件資源豐富：Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個元件庫。Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實例運行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實驗硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實驗教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運行結(jié)果等。隨著科技的發(fā)展，“計算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點。可使設(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。使用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計，是虛擬仿真技術(shù)和計算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計和全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價值。圖45 protues軟件界面在軟件界面菜單欄下面一排的工具欄上，倒數(shù)第二個圖標(biāo)便是電氣檢查調(diào)試選項按鈕，將電路圖在界面中畫好后便可點擊按鈕進(jìn)行電氣檢查調(diào)試。當(dāng)然，由于實際需要，有一些芯片上的接口在實驗設(shè)計中是不需要連接的，而電氣檢查調(diào)試中會提醒出來，這些不必較真，只要不出現(xiàn)錯誤（error）警告就OK。圖46 電氣檢查調(diào)試由于本人屬于單片機(jī)初學(xué)者，有很多還不是熟悉，因此借助單片機(jī)開發(fā)試驗儀來輔助實驗，加上相應(yīng)的傳感器模塊，完成實現(xiàn)設(shè)計基本功能的目的。圖47 單片機(jī)開發(fā)試驗儀首先將寫好的程序HEX文件下載到單片機(jī)上，然后按照電路設(shè)計將線路連接好，接上電源，打開開關(guān)，便可以開始檢查實物實驗是否能夠滿足設(shè)計的要求。圖48 控制系統(tǒng)實物實驗圖第5章 總結(jié)經(jīng)過幾個月的奮斗，課題《基于太陽能的滴灌控制系統(tǒng)設(shè)計》已經(jīng)基本結(jié)束，本設(shè)計本著最大限度的節(jié)省人力物力為基礎(chǔ)，方便快捷為目的，加上高效低成本為原則對元件進(jìn)行了選擇，經(jīng)過設(shè)計本系統(tǒng)以較低的成本和優(yōu)越性得到實現(xiàn)，溫濕度測量體現(xiàn)了速度快、精度高、測點多、布線少等諸多優(yōu)點，可以實現(xiàn)溫濕度的巡回測量和顯示，能對超標(biāo)的濕度及時準(zhǔn)確的報警并同時進(jìn)行自動選擇性的調(diào)節(jié)處理，大大的提高了溫室的成活率以及大幅度減輕管理者的負(fù)擔(dān)，使溫室種植能獲得一種可觀的經(jīng)濟(jì)收益。半年的設(shè)計鍛煉了我的分析問題解決問題的能力，雖然本設(shè)計已經(jīng)完成，但其中也難免出現(xiàn)不足和漏洞，希望老師指正。 本文的主要特點和意義本系統(tǒng)綜合利用傳感器技術(shù)，自動檢測技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)，開發(fā)了一套對溫室里的環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)控的操作方便、簡潔實用的自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)軟硬件設(shè)計合理，其中硬件設(shè)計比較完善合理，抗干擾性能強，單片機(jī)軟件采用模塊化的程序設(shè)計方法，各模塊相互獨立，提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性，整個系統(tǒng)具有較高的性能價格比。本文的主要特點和意義有:成本低廉，核心系統(tǒng)成本不足60元(含傳感器)，相對于我國用戶的經(jīng)濟(jì)水平來說比較容易接受；使用多功能單片機(jī)，充分利用了該單片機(jī)的超低功耗特性和豐富的片上系統(tǒng)，大大簡化了硬件電路的設(shè)計，降低了功耗，減少了費用，使得低成本設(shè)計的實現(xiàn)成為了可能；很好地實現(xiàn)了滴灌系統(tǒng)的功能；本系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用在智能溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，還可以滿足其它環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的要求，應(yīng)用非常廣泛。鑒于時間緊、編程量大和實驗條件的限制，有些功能還存在不足，需要進(jìn)一步改進(jìn)。需要進(jìn)一步完善的地方主要有:本論文只是進(jìn)行了該系統(tǒng)的原理設(shè)計與實驗驗證，要在實際溫室中運行，還需要進(jìn)行大量的工作；對于系統(tǒng)傳感器來說，目前只設(shè)計了溫度傳感器、光照傳感器，而濕度測量采用的是能直接輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號的濕度變送器，這無疑會增加系統(tǒng)的成本，今后可只選用價格低廉的傳感器，而信號的放大和調(diào)理電路部分可自行設(shè)計。因此，還應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)濕度傳感器、二氧化碳以及風(fēng)速、雨量傳感器等監(jiān)測其它環(huán)境因子的傳感器；上位機(jī)的功能有待豐富，由于本系統(tǒng) 上位機(jī)程序只是為刺痛實驗提供條件，暫時沒有實際應(yīng)用，如果有實際應(yīng)用，還需要根據(jù)用戶的要求進(jìn)一步完善上位機(jī)的功能；在通訊方面，本設(shè)計的系統(tǒng)均是采用的接線連接，固然對信號傳輸?shù)挠绊戄^小，但在實際生活中會造成排線較多，容易混亂，在通訊技術(shù)日益完善的今天，還可以采用Zig Bee無線傳輸技術(shù)來完成信號間的傳遞過程。參考文獻(xiàn)[1],武剛．基于AT89C52單片機(jī)的溫濕度巡回檢測系統(tǒng)設(shè)計[J]．國外電子元器件， 2008。[2],李紅剛，方 佳，王 強，錢雙艷,基于At89C51的八路溫濕度巡回檢測系統(tǒng)設(shè)計[J],熱帶農(nóng)業(yè)工程,2010。[3],李全利, 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)