【導(dǎo)讀】河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 1 螄螈膀芁蝕袇芃蕆薆袆艿蒂袆肄蒅袀裊芇羋螆襖荿薃螞袃聿莆薈袂膁薁蒄袁芃莄螃羀羃薀蠆羀肅莃薅罿膈薈薁羈莀蒁袀羇肀芄螆羆膂葿蟻羅芄節(jié)薇羄羄蕆蒃肄肆芀螂肅膈蒆蚈肂莁艿蚄肁肀薄薀肀膃莇衿聿芅薂螅肈莇蒞蟻肈肇薁薇螄腿莃蒃螃節(jié)蕿螁螂羈莂螇螂膄蚇蚃螁芆蒀蕿螀莈芃袈蝿肈蒈螄螈膀芁蝕袇芃蕆薆袆艿蒂袆肄蒅袀裊芇羋螆襖荿薃螞袃聿莆薈袂膁薁蒄袁芃莄螃羀羃薀蠆羀肅莃薅罿膈薈薁羈莀蒁袀羇肀芄螆羆膂葿蟻羅芄節(jié)薇羄羄蕆蒃肄肆芀螂肅膈蒆蚈肂莁艿蚄肁肀薄薀肀膃莇衿聿芅薂螅肈莇蒞蟻肈肇薁薇螄腿莃蒃螃節(jié)蕿螁螂羈莂螇螂膄蚇蚃螁芆蒀蕿螀莈芃袈蝿肈蒈螄螈膀芁蝕袇芃蕆薆袆艿蒂袆肄蒅袀裊芇羋螆襖荿薃螞袃聿莆薈袂膁薁蒄袁芃莄螃羀羃薀蠆羀肅莃薅罿膈薈薁羈莀蒁袀羇肀芄螆羆膂葿蟻羅芄節(jié)薇羄羄蕆蒃肄肆芀螂肅膈蒆蚈肂莁艿蚄肁肀薄薀肀膃莇衿聿芅薂螅肈莇蒞蟻肈肇薁薇螄腿莃蒃螃節(jié)蕿螁螂羈莂螇螂膄蚇蚃螁芆蒀蕿螀莈芃袈蝿

　　

【正文】 為 4 個按鍵 ,其中 SW4 是復(fù)位鍵 ,另 3 個是功能鍵。設(shè)置的按鍵的功能是 :按 S W1 顯示溫度的參數(shù)值；按 S W2 顯示濕度的參數(shù)值；按 S W3 顯示 CO2 含量參數(shù)值 。復(fù)位鍵的作用是 ,當(dāng)按下“ S W1” ,“ S W2” 或“ S W3” 任意 1個鍵時 ,顯示器則 只顯示其對應(yīng)的參數(shù)值 ,可以通過按復(fù)位來使顯示器恢復(fù)輪流顯示 .顯示采用 4 位 LED 顯示，其中 3 位顯示所測量參數(shù)信號的大小 ,另 1位代表所測信號的通道 .利用 AT89C51 的 P0口和 P2口的低 4位來驅(qū)動顯示。在 P0口的 8根數(shù)據(jù)線和段碼管的 8根數(shù)據(jù)線之間接一單向驅(qū)動芯片 74LS244,增加 P0口的驅(qū)動能力 ,驅(qū)動芯片的輸出口又接了 8 個 470Ω的電阻 RP ,可以作為限流電阻 ,以免段碼管的功耗太大而燒壞管子。 P2口的低 4位輸出是選擇位段碼。顯示電路的工作方式是動態(tài)掃描法。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 16 圖 微處理器硬件接口電 路 程序模塊 主程序 系統(tǒng)上電時 ,初始化程序?qū)?70H,71H,72H內(nèi)存單元清零， P3口置零。 剛上電時 ,系統(tǒng)默認(rèn)位循環(huán)顯示 3 個通道的參數(shù)值狀態(tài) .當(dāng)進行一次測量時 ,將顯示每一通道的 A /D 轉(zhuǎn)換值 ,每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間為 1 s 左右。主程序在調(diào)用測試子程序 ,顯示子程序和判斷按鍵之間循環(huán) ,主程序圖見圖 。 顯示子程序 顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn) 4 位數(shù)碼管的數(shù)值顯示 .測得的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 70H,71H 和 72H 內(nèi)存單元中 ,測量數(shù)據(jù)在顯示時需要轉(zhuǎn)換為 BCD 碼放在 73H, 74H 和 75H 單元中 ,其中 76H 存放通道標(biāo)志數(shù)。寄存器 R3用作 3路循環(huán)控制 ,R0 用作顯示數(shù)據(jù)地址指針 .由于顯示器用的是段碼顯示 ,不能顯示各參數(shù)的單位 ,但各個通道的單位是一定的。 A /D 轉(zhuǎn)換測量子程序 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序用來控制對 ADC0809 三路模擬輸入電壓的 A/D 轉(zhuǎn)換 ,并將對應(yīng)的數(shù)值移入 70H,71H 和 72H內(nèi)存單元 。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 17 圖 顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序 溫度的測量范圍是 0～ 100℃ ,模擬量輸出是 0～ 5V；濕度的 測量范圍是 0～100%,模擬量輸出為 0～ V； CO2 含量的測量范圍是 350～ 900mLL 1,輸出為 0～ V。運用程序進行數(shù)據(jù)處理可達到要求的精度。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 18 第 3 章 溫室大棚的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展 ,農(nóng)民增收緩慢的問題逐漸成為阻礙我國經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的一大隱患。解決此問題的關(guān)鍵是大力發(fā)展農(nóng)業(yè)科技 ,逐步走向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。溫室大棚技術(shù)在農(nóng)業(yè)中有著舉足輕重的作用 ,是提高農(nóng)業(yè)科技水平的關(guān)鍵。 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡(luò)式的數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)。上位機由 AT89S51 單片機作 為控制器 ,外加 LCD1602 和若干按鍵構(gòu)成人機交互界面 ,同時設(shè)有報警裝置。上位機硬件框圖如圖 :上位機主要完成的功能是接收下位機傳遞的數(shù)據(jù)并顯示溫室大棚中的平均溫度和平均濕度。用戶可以通過按鍵對進行溫度和濕度的設(shè)定。同時 ,還具有報警機制 ,當(dāng)某處的溫度和濕度出現(xiàn)異常時進行聲光報警并顯示異常點。下位機由 ATtiny2313 和溫濕度傳感器組成。主要完成的工作是溫度信號與濕度信號的采集 ,同時傳輸給上位機。 ATtiny2313 是 AT2MEL 公司發(fā)布的 AVR 系列中的一款低端 產(chǎn)品。該芯片采用的 RISC 結(jié)構(gòu) ,比相同時鐘的 51單片機執(zhí)行速度快約 12 倍。它有 20 個引腳 ,其中有 18 個是可編程的 I0 口 ,具有豐富的擴展功能 ,并且內(nèi)部集成了 RC 振蕩器 ,無需外部晶振。芯片還具有三個定時器其中一個帶有捕獲功能 ,兩個外部中斷。芯片價格低廉也是其優(yōu)點之一。上位機與下位機通信采用的 RS485 總線形式 ,這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點雙向通信 ,它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標(biāo)準(zhǔn)無法比擬的。 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 19 圖 上位機硬件框圖 系統(tǒng)工作原理 數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)的下位機采集現(xiàn)場溫度和濕度 ,經(jīng)過數(shù)字濾波處理后存儲在控制器中 ,當(dāng)上位機查詢下位機時 ,下位機通過 RS485 總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機。上位機每隔 10 分鐘查詢一次所有的下位機 ,將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)行處理 ,排除干擾值 ,確定當(dāng)前的溫室大棚的溫度和濕度 ,同時將其顯示在 LCD 屏上。上位機根據(jù)當(dāng)前溫室大棚的溫度和濕度 ,判斷是否需要操作相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。上位機除了正常的數(shù)據(jù)收集和顯示作用外 ,還可以通過按鍵進行溫濕度的設(shè)定 ,查詢每個下位機的具體值。同時還具有報警功能 ,當(dāng)系統(tǒng)檢測到溫濕度異 常時能經(jīng)行聲光報警。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 上位機軟件設(shè)計 上位機軟件主要有鍵盤模塊 ,顯示模塊 ,控制決策模塊 ,通訊模塊 ,和報警模塊。鍵盤模塊功能包括參數(shù)和功能設(shè)置 ,下位機查詢。顯示模塊是用于同時顯示測得的溫度值和濕度值?？刂茮Q策模塊根據(jù)下位機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)判斷當(dāng)前是否需要調(diào)溫或調(diào)濕。通訊模塊功能是與下位機經(jīng)行數(shù)據(jù)的傳輸。報警模塊是指溫度或濕度出現(xiàn)異常時 ,發(fā)出警報。 下位機軟件設(shè)計 下位機軟件主要有采集模塊 ,通訊模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 20 采集和濕度采集。通訊模塊主要完 成向上位機傳輸數(shù)據(jù)的工作?？刂颇K功能是控制調(diào)溫裝置和調(diào)濕裝置。 誤差分析 系統(tǒng)誤差來源有兩個 ,一個是系統(tǒng)硬件 ,另一個是系統(tǒng)軟件。硬件帶來的誤差包括傳感器選型 ,采樣電路器件選型和電路設(shè)計等方面。軟件誤差主要是指異常數(shù)據(jù)的干擾和數(shù)值處理的精度。 減小誤差的方法有以下幾種 : （ 1）選擇高精度的傳感器。 （ 2）設(shè)計抗干擾性強的電路。 （ 3）選擇支持浮點運算的控制器。 （ 4）對數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波 ,排除干擾。 （ 5）數(shù)值處理利用定點算法。 本系統(tǒng)在選擇合適的器件和合理的電路同時 ,在軟件上也采用了數(shù)字濾 波和定點算法 ,減小了系統(tǒng)誤差。 可靠性設(shè)計 用于工業(yè)控制場合的系統(tǒng)對可靠性有較高的要求 , 只有具有較高可靠性的系統(tǒng)才具有實用價值。系統(tǒng)的可靠性包括軟件的可靠性和硬件的可靠性。 硬件可靠性設(shè)計 單片機硬件系統(tǒng)的抗干擾能力與元器件質(zhì)量、裝配質(zhì)量等因素都有關(guān)系 , 但其中起決定作用的是設(shè)計過