【導(dǎo)讀】河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)按鍵 ,其中 SW4 是復(fù)位鍵 ,另 3 個(gè)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(gè)鍵時(shí) ,顯示器則 只顯示其對(duì)應(yīng)的參數(shù)值 ,可以通過(guò)按復(fù)位來(lái)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(cè)量參數(shù)信號(hào)的大小 ,另 1位代表所測(cè)信號(hào)的通道 .利用 AT89C51 的 P0口和 P2口的低 4位來(lái)驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片 74LS244,增加 P0口的驅(qū)動(dòng)能力 ,驅(qū)動(dòng)芯片的輸出口又接了 8 個(gè) 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(dòng)態(tài)掃描法。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí) ,初始化程序?qū)?70H,71H,72H內(nèi)存單元清零， P3口置零。 剛上電時(shí) ,系統(tǒng)默認(rèn)位循環(huán)顯示 3 個(gè)通道的參數(shù)值狀態(tài) .當(dāng)進(jìn)行一次測(cè)量時(shí) ,將顯示每一通道的 A /D 轉(zhuǎn)換值 ,每個(gè)通道的數(shù)據(jù)顯示時(shí)間為 1 s 左右。主程序在調(diào)用測(cè)試子程序 ,顯示子程序和判斷按鍵之間循環(huán) ,主程序圖見(jiàn)圖 。 顯示子程序 顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn) 4 位數(shù)碼管的數(shù)值顯示 .測(cè)得的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 70H,71H 和 72H 內(nèi)存單元中 ,測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)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(gè)通道的單位是一定的。 A /D 轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序用來(lái)控制對(duì) ADC0809 三路模擬輸入電壓的 A/D 轉(zhuǎn)換 ,并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值移入 70H,71H 和 72H內(nèi)存單元 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 圖 顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序 溫度的測(cè)量范圍是 0～ 100℃ ,模擬量輸出是 0～ 5V；濕度的 測(cè)量范圍是 0～100%,模擬量輸出為 0～ V； CO2 含量的測(cè)量范圍是 350～ 900mLL 1,輸出為 0～ V。運(yùn)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理可達(dá)到要求的精度。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 第 3 章 溫室大棚的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,農(nóng)民增收緩慢的問(wèn)題逐漸成為阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的一大隱患。解決此問(wèn)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(jì) 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(jī)由 AT89S51 單片機(jī)作 為控制器 ,外加 LCD1602 和若干按鍵構(gòu)成人機(jī)交互界面 ,同時(shí)設(shè)有報(bào)警裝置。上位機(jī)硬件框圖如圖 :上位機(jī)主要完成的功能是接收下位機(jī)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(guò)按鍵對(duì)進(jìn)行溫度和濕度的設(shè)定。同時(shí) ,還具有報(bào)警機(jī)制 ,當(dāng)某處的溫度和濕度出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警并顯示異常點(diǎn)。下位機(jī)由 ATtiny2313 和溫濕度傳感器組成。主要完成的工作是溫度信號(hào)與濕度信號(hào)的采集 ,同時(shí)傳輸給上位機(jī)。 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(shí)鐘的 51單片機(jī)執(zhí)行速度快約 12 倍。它有 20 個(gè)引腳 ,其中有 18 個(gè)是可編程的 I0 口 ,具有豐富的擴(kuò)展功能 ,并且內(nèi)部集成了 RC 振蕩器 ,無(wú)需外部晶振。芯片還具有三個(gè)定時(shí)器其中一個(gè)帶有捕獲功能 ,兩個(gè)外部中斷。芯片價(jià)格低廉也是其優(yōu)點(diǎn)之一。上位機(jī)與下位機(jī)通信采用的 RS485 總線形式 ,這種通信接口允許在簡(jiǎn)單的一對(duì)雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)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(zhǎng)度及可靠性是其他標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法比擬的。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 圖 上位機(jī)硬件框圖 系統(tǒng)工作原理 數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)的下位機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度 ,經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波處理后存儲(chǔ)在控制器中 ,當(dāng)上位機(jī)查詢下位機(jī)時(shí) ,下位機(jī)通過(guò) RS485 總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)每隔 10 分鐘查詢一次所有的下位機(jī) ,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(shí)將其顯示在 LCD 屏上。上位機(jī)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(jī)構(gòu)。上位機(jī)除了正常的數(shù)據(jù)收集和顯示作用外 ,還可以通過(guò)按鍵進(jìn)行溫濕度的設(shè)定 ,查詢每個(gè)下位機(jī)的具體值。同時(shí)還具有報(bào)警功能 ,當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫濕度異 常時(shí)能經(jīng)行聲光報(bào)警。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 上位機(jī)軟件主要有鍵盤(pán)模塊 ,顯示模塊 ,控制決策模塊 ,通訊模塊 ,和報(bào)警模塊。鍵盤(pán)模塊功能包括參數(shù)和功能設(shè)置 ,下位機(jī)查詢。顯示模塊是用于同時(shí)顯示測(cè)得的溫度值和濕度值?？刂茮Q策模塊根據(jù)下位機(jī)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(jī)經(jīng)行數(shù)據(jù)的傳輸。報(bào)警模塊是指溫度或濕度出現(xiàn)異常時(shí) ,發(fā)出警報(bào)。 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)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(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 采集和濕度采集。通訊模塊主要完 成向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的工作。控制模塊功能是控制調(diào)溫裝置和調(diào)濕裝置。 誤差分析 系統(tǒng)誤差來(lái)源有兩個(gè) ,一個(gè)是系統(tǒng)硬件 ,另一個(gè)是系統(tǒng)軟件。硬件帶來(lái)的誤差包括傳感器選型 ,采樣電路器件選型和電路設(shè)計(jì)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(jì)抗干擾性強(qiáng)的電路。 （ 3）選擇支持浮點(diǎn)運(yùn)算的控制器。 （ 4）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波 ,排除干擾。 （ 5）數(shù)值處理利用定點(diǎn)算法。 本系統(tǒng)在選擇合適的器件和合理的電路同時(shí) ,在軟件上也采用了數(shù)字濾 波和定點(diǎn)算法 ,減小了系統(tǒng)誤差。 可靠性設(shè)計(jì) 用于工業(yè)控制場(chǎng)合的系統(tǒng)對(duì)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(shí)用價(jià)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(jì) 單片機(jī)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(jì)過(guò)