【正文】 在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。系統(tǒng)的總接線電路圖是制作實(shí)物的理論依據(jù)，按照接線圖將硬件連接，通過單片機(jī)控制即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 按鍵設(shè)置電路 本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)報(bào)警上下限值的設(shè)置，就需要設(shè)計(jì)設(shè)置電路，本著簡(jiǎn)單實(shí)用的原則設(shè)計(jì)按鍵電路如下： 圖 按鍵設(shè)置電路 如上圖所示，按鍵電路由 4個(gè)按鈕組成，其中 k k k3 為上下限設(shè)置按鈕， k4 為報(bào)警停止按鈕。外接晶振時(shí)， C1 和 C2 通常選擇 30pf， 晶振 12MHZ。若采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘 發(fā)生器的輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候 10K電阻兩端的電壓為 ，甚至更大，所以 RST引腳又接收到高電平。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。 BH1750fvi電路 根據(jù)對(duì) BH1750fvi協(xié)議及與單片機(jī)連接的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)電路如下： 圖 BH1750fvi與單片機(jī)連接圖 MCU STC889C52 BH1750fvi GND ADD SDA SCL VCC GND VCC 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 22 微處理器與 BH1750fvi 的連接典型應(yīng)用電路如上圖所示， SDA、 SCL上拉后與微處理器的 I/O端口相連。 光照 度電路 BHl750 的通訊協(xié)議及過程 BHl750 與主控器之間的通訊使用標(biāo)準(zhǔn)的 IIC 通訊協(xié)議． 1IC 總線是一種由PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備． IIC總線在有三種類型信號(hào)，它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào) 。 DHT11 電路 根據(jù) DHTII 通信協(xié)議及單片機(jī)的接口選擇，設(shè)計(jì)出溫濕度傳感器 DHT11 連接電路如下： 圖 DHT11與單片機(jī)的典型連接電路 微處理器與 DHT11 的連接典型應(yīng)用電路如上圖所示， DATA 上拉后與微處理器的 I/O 端口相連。由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，因此主機(jī)訪問器件都必須嚴(yán)格遵循單總線序列，如果出現(xiàn)序列混亂，器件將不響應(yīng)主機(jī)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)是基于單片機(jī)與傳感器的蔬菜大棚數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 通過 傳感器對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的 環(huán)境 進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)， 檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳入 單片機(jī)中， 通過單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 處理過的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)接口送達(dá) 顯示模塊，在顯示模塊上 顯示出當(dāng)前蔬菜大棚內(nèi)的實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù) 值， 當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)中一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)超出系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，蜂鳴器響，同時(shí)要能通過按鍵調(diào)整包括溫度、濕度、光照度的上限值 。 (如圖 所示） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 18 圖 LCD 1602 LCD 顯示器都是數(shù)字式的，恒定發(fā)光，不需要刷新新亮點(diǎn)，顯示器顯示質(zhì)量高且不閃爍，抗干擾能力強(qiáng)，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口比較可靠，可以節(jié)省軟件中斷資源，顯示信息豐富，其缺點(diǎn)是顯示內(nèi)容需要存儲(chǔ)字摸信 息，需要一定存儲(chǔ)空間，而且程序的編寫也稍微復(fù)雜。 LED 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)， LED 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解 LED 的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 顯示模塊的選擇 針對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，初步擬定兩套方案，具體方案如下： 方案一：采用 LED數(shù)碼管顯示 LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅， 黃，藍(lán)，綠，白，七彩效果。 方案三：選用單片機(jī) STC89C52，本方案具有上述方案所無法取代的優(yōu)點(diǎn)： 1）集成度高、體積小、可靠性好而且易于擴(kuò)展。本方案的優(yōu)點(diǎn)是： （ 1） 速度快，執(zhí)行速度達(dá)到 20MIPS， 這么高的性能很適合實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 16 的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用 PC上來運(yùn)行 ，家用 PC 的也是承受不了的。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過 10 元即可 ......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。 單片機(jī)又稱單片微控制器 ， 它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ， 而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。而傳統(tǒng)的 8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 MCS51 系列單片機(jī)不僅提高了單片機(jī)內(nèi) RAM 容量， I/O 口功能，而且系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了極大的提高。 ④ OSC 內(nèi)部振蕩器（時(shí)鐘頻率典型值： 320kHz）。 。 。 50Hz/60Hz 除光噪音功能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的測(cè)定 邏輯輸入接口。 2. 接近視覺 靈敏度的光譜靈敏度特性 (峰值靈敏度波長(zhǎng)典型值 :560nm)。該類傳感器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、辦公等領(lǐng)域。 例如： 5mm 光敏電阻 CDS 光電開關(guān) 551 552 553 553 5549 等，該類原件一般應(yīng)用在光控音樂、光控?zé)?、電子玩具、光控開關(guān)。 5%RH ③溫度測(cè)量范圍： 050℃ ④溫度測(cè)量精度：177。 它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 （ 3）數(shù)字 輸出型 溫 濕度傳感器 數(shù)字 輸出型溫濕度 傳感器輸出的信號(hào)直接就是數(shù)字信號(hào)，他的特點(diǎn)是：無需Ａ /Ｄ轉(zhuǎn)換，坑干擾能力強(qiáng)，無需外部放大電路，外圍電路簡(jiǎn)單。該類傳感器適用于 通訊機(jī)房、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、醫(yī)院、檔案館良好環(huán)境的溫濕度測(cè)量 。 （ 4） 實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警上下限值的設(shè)置功能 。 本系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以符合番茄的生長(zhǎng)習(xí)性為原則，針對(duì)小型蔬菜大棚而設(shè)計(jì)的，大棚規(guī)格為 667 ㎡，每個(gè)大棚內(nèi)放置 5 個(gè)本設(shè)計(jì)成品，根據(jù)番茄的生長(zhǎng)需要，每個(gè)成品都要能實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1）能在番茄最適生長(zhǎng)環(huán)境范圍內(nèi)工作。此時(shí)空氣相對(duì)濕度控制在 45％～ 55％，盛果期大棚內(nèi)空氣濕度保持在 45％～ 55％最適宜，棚內(nèi)濕度過大，易發(fā)生各種病害，尤其在每次澆水后或陰雨天，必須加大通風(fēng)量，以降低棚內(nèi)濕度 。 （ 3） 對(duì) 濕度 的要求 番茄地上部莖葉繁茂，蒸騰作用比較強(qiáng)烈，但番茄根系比較發(fā)達(dá)，吸水力較強(qiáng)，對(duì)水分的要求屬于半耐旱蔬菜。結(jié)果期在強(qiáng)光下坐果多，單果大，產(chǎn)量高。 番茄不同生育期對(duì)光照的要求不同。 26～ 28℃以上的高溫能抑制番茄茄紅素及其它色素的形成，影響果實(shí)正常轉(zhuǎn)色。 不同生育時(shí)期對(duì)溫度的要求及反應(yīng)是有差別的。 番茄的生長(zhǎng)習(xí)性及特點(diǎn) 番茄，別名西紅柿、洋柿子、柿子、番柿，起源于南美洲的安第斯山的秘魯、厄瓜多爾、玻利維亞等地。 （ 2） 濕度影響 濕度對(duì) 蔬菜 的影響同樣不可忽視 ， 及時(shí)的給 蔬菜 的體內(nèi)供應(yīng)更多的養(yǎng)分 ，加快 蔬菜 體內(nèi)水分和無機(jī)鹽的運(yùn)輸 ， 保證根莖葉花等各個(gè)器官順利生長(zhǎng) ， 作用十分重要 。 本課題任務(wù) 針對(duì)我國(guó)蔬菜大棚存在的問題，通過調(diào)查分析，確定了設(shè)計(jì)任務(wù)。我國(guó)目前部分蔬菜的建筑材料主要是鋼材和玻璃。這些有線通信方式不僅使得蔬菜內(nèi)的信號(hào)線和動(dòng)力線錯(cuò)綜復(fù)雜，而且導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性降低，安裝維護(hù)工作量變大，同時(shí)也不利于農(nóng)業(yè)機(jī)器人等移動(dòng)設(shè)備的作業(yè)，難以達(dá)到蔬菜生產(chǎn)的“工廠化農(nóng)業(yè)”水平。 (2)我國(guó)現(xiàn)有的蔬菜控制系統(tǒng)仍以控制一個(gè)蔬菜為主，沒有基于蔬菜群的控制 系統(tǒng)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)研制的“山東省濟(jì)寧大型育苗蔬菜大棚計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)分布式控制。 20 世紀(jì) 90 年代末，河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院的閆忠文研制了大棚溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，能對(duì)大棚內(nèi)的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量與控制。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 我國(guó)農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用開始于 20世紀(jì) 70年代， 80 年代開始應(yīng)用于蔬菜控制與管理領(lǐng)域。 蔬菜 大棚先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。遙測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于蔬菜大棚的管理與控制中。 以園藝業(yè)著稱的荷蘭從 20 世紀(jì) 80 年代以來就開始全面開發(fā)蔬菜大棚計(jì)算 機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，并不斷地開發(fā)模擬控制軟件。美國(guó)有發(fā)達(dá)的設(shè)施栽培技術(shù)，綜合環(huán)境控制技術(shù)水平非常高。溫室大棚控制技術(shù)沿著手動(dòng)、自動(dòng)、智能化控制的發(fā)展進(jìn)程，網(wǎng)站優(yōu)化向著越來越先進(jìn)、功能越來越完 備 的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的溫室控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化，適合規(guī)?；a(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率得到提高。通過對(duì)溫室大棚 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 內(nèi)外的氣候狀況和對(duì)作物生長(zhǎng)狀況的觀測(cè)，憑借長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和直覺推測(cè)及判斷，手動(dòng)調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)環(huán)境。 因此，研究一種 低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的檢測(cè)裝置 是非常有必要的，本課題就是以太原市為背景，以番茄為研究對(duì)象設(shè)計(jì)的一款智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 對(duì)于蔬菜大棚來說， 溫度、濕度、光照度是衡量 蔬菜 大棚的三項(xiàng)重要指標(biāo) ，它直接影響到栽培作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量 ， 蔬菜 的生長(zhǎng)都是在一定的環(huán)境中進(jìn)行的，其在生長(zhǎng)過程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中對(duì) 蔬菜 生長(zhǎng)影響最大的是環(huán)境中的溫濕度 及光照度。 [15] 朱芳 ， 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào) ，2020。 [11] 趙亮 .趙國(guó)銳 ， 單片機(jī) C語言編程與實(shí)例 ， 2020。 [7] 文生平 ， 趙國(guó)平 ， 江劍強(qiáng) ， 基于 MATLAB 的熔體溫度控制設(shè)計(jì)研究 ，2020(6)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) II [3] Mt. Prospect， MCS 51 Family of Microcontrollers Architectural Overview， September 1993。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的檢測(cè)裝置。 溫度、濕度、光照度是衡量 蔬菜 大棚的三項(xiàng)重要指標(biāo) ， 它直接影響到栽培作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量 ， 蔬菜 的生長(zhǎng)都是在 一定的環(huán)境中進(jìn)行的，其在生長(zhǎng)過程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中對(duì) 蔬菜 生長(zhǎng)影響最大的是環(huán)境中的溫濕度及光照度。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度以及光 照度對(duì)于生物制藥、食品加工、等行業(yè)更是至關(guān)重要。在檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展完善的今天，檢測(cè)裝置也正在朝著集成化、智能化的方向發(fā)展。環(huán)境中晝夜的溫濕度、光照度變化大，其對(duì) 蔬菜 生長(zhǎng)極為不利。該論文即是針對(duì)這一問題 ， 設(shè)計(jì)出了能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度自動(dòng)檢測(cè) ， LCD 數(shù)字實(shí)時(shí)顯示 ， 按鍵調(diào)整上下限設(shè)置，超限報(bào)警等多功能的溫濕度和光照度檢測(cè)裝置。 [4] Suh， Charles W． O’ Donnell， Srinivas Devadas， Aegis：a singlechip secure processor， IEEE Design and Test of