【正文】 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計讓我明白，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)識到，在當(dāng)今飛速發(fā)展的時代，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。在這樣復(fù)雜的設(shè)計中，我學(xué)到了許多，鞏固了自己的專業(yè)知識，知道了怎樣將理論知識付諸于實踐中，同時也明白理論知識與實際存在著差距。 8 總結(jié)與體會 本設(shè)計是基于單片機的溫室監(jiān)控系統(tǒng)研究，經(jīng)過幾個月的查閱資料、方案設(shè)計、確定方案、單元電路的設(shè)計、程序設(shè)計、調(diào)試和運行后，基本完成了設(shè)計的要求。進(jìn)過測試后，基本上達(dá)到了設(shè)計的要求，能夠采集溫室環(huán)境參數(shù)并且能夠?qū)崟r的顯示到LCD1602上，能夠通過鍵盤輸入閥值并且自動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。 圖65 加濕和降溫繼電器工作指示燈 測試結(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標(biāo)準(zhǔn)，通過對溫室環(huán)境的實時檢測，將測得的參數(shù)進(jìn)行比較后自動調(diào)整溫室各個控制設(shè)備狀態(tài)，以使各項環(huán)境參數(shù)符合既定要求。由于測試環(huán)境的限制，在本設(shè)計中對溫度采集模塊測試正溫度，利用一標(biāo)準(zhǔn)溫度計作為參考目標(biāo)，分別在室內(nèi)和水缸兩種環(huán)境中測試，以2分鐘的時間間隔記錄數(shù)據(jù)。 如圖54 LCD開機動畫顯示界面 圖54 LCD開機動畫界面 6測試方案與測試結(jié)果分析 表61 測試所用儀器儀器名稱型號用途溫度計測試溫度萬用表DT9205/DT9205A測試電壓、檢查通斷示波器UTD2102CEL觀察波形、分析結(jié)果 連接好電路，檢測有無電氣連接錯誤，確定無誤之后，給系統(tǒng)上電； 將程序下載到系統(tǒng)中并啟動程序，觀測各部分運行情況，利用儀器檢測參數(shù)； 將各種參數(shù)指標(biāo)測試并記錄下來，進(jìn)行比較分析，得出每次設(shè)計研究結(jié)果。利用STC_ISP單片機下載編程燒錄軟件和PL2303下載器將程序下載到單片機中，上電運行，檢查硬件的運行情況是否符合程序設(shè)計要求。如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯的位置。檢查完畢后上電測試，測試各節(jié)點電壓是否為設(shè)計需求，各芯片以及元器件是否發(fā)燙，經(jīng)檢查和測試，硬件電路滿足設(shè)計要求，能夠正常運行。在本設(shè)計中一共有三組電源，單片機最小系統(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)計要求，+5v的電壓需要輸入電壓9V, +12V的輸入電壓為15V。Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。 上/下位機程序設(shè)計 上位機程序結(jié)構(gòu)圖如圖46所示,下位機程序結(jié)構(gòu)圖如圖47所示, 開始 開始 發(fā)送準(zhǔn)備接受信號等待 N N 結(jié)束是否結(jié)束信號？接受數(shù)據(jù)幀下位機是否準(zhǔn)備好？ 結(jié)束是否發(fā)送完畢？發(fā)送數(shù)據(jù)幀上位機是否準(zhǔn)備好？ Y Y N N Y Y 圖46 上位機程序結(jié)構(gòu)圖 圖47 下位機程序結(jié)構(gòu)圖 上/下位機程序結(jié)構(gòu)圖如圖447所示，程序開始時，上位機發(fā)送準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)命令，如果下位機準(zhǔn)備好，接受下位機發(fā)來的數(shù)據(jù)幀；下位機一旦接受到上位機發(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。 DS18B20程序框圖如圖43： 開始 初始化 讀狀態(tài) 寫命令 讀數(shù)據(jù) 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。 頂層文件 顯示管理（顯示實時參數(shù)）傳感器管理（收集參數(shù)）鍵盤管理（輸入閥值）控制管理（控制環(huán)境參數(shù)） 圖41 軟件結(jié)構(gòu)圖 軟件流程框圖 總體流程圖 基于單片機的溫室監(jiān)控系統(tǒng)的總體流程圖如圖42所示,當(dāng)單片機上電后，主程序開始運行，LCD顯示開機動畫，濕度傳感器、溫度傳感器、光照傳感器、CO2氣體傳感器、時鐘、鍵盤初始化。 用C語言開發(fā)的代碼便于開發(fā)小組計劃項目,靈活管理,分工合作以及后期維護(hù)，基本上可以杜絕因開發(fā)人員變化而給項目進(jìn)度,后期維護(hù)或升級所帶來的影響。 軟件設(shè)計原理及設(shè)計所用工具 軟件的主要功能是根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，框圖，先制定各部分程序的流程圖，然后再根據(jù)流程圖編寫各部分程序，通過調(diào)試各部分程序運行正確無誤后，再進(jìn)行主程序的調(diào)試，看是否能實現(xiàn)預(yù)期的功能。測量時間一般為 16ms。連續(xù)L分辨率模式0001_0011在411x分辨率下開始測量和良時間一般為16ms一次H分辨率模式0010_0000在11X分辨率下開始測量測量時間一般為120ms測量后自動設(shè)置為斷電模式一次H分辨率模式20010_0001 分辨率下開始測量。sI2C SDA輸出低電平電壓VOL0VIOL=3mABH1750FVI 指令集合結(jié)構(gòu)表如表313所示 表313BH1750FVI 指令集合結(jié)構(gòu)表指令功能代碼注釋斷電0000_0000 無激活狀態(tài)通電0000_0001等待測量指令重置0000_0111重置數(shù)字寄存器值，重置指令在斷電模式下不起作用連續(xù)H分辨率模式0001_0000在 1lx 分辨率下開始測量。sI2C數(shù)據(jù)保持時間tHDDAT0181。AI2C SCL時鐘頻率fscl10kHzI2C總線空閑時間tBUF400181。14. 受紅外線影響很小。11. 可調(diào)的測量結(jié)果影響較大的因素為光入口大小。6. 通過 50Hz/60Hz 除光噪音功能實現(xiàn)穩(wěn)定的測定7. 支持 邏輯輸入接口。2. 接近視覺靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長典型值:560nm)。（1lx65535lx）。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平(1)時進(jìn)行讀操作，低電平(0)時進(jìn)行寫操作。HS1101的主要特性如下：①全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正②長時間飽和下快速脫濕③高可靠性與長時間穩(wěn)定性④專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)⑤可用于線性電壓或頻率輸出由此可以看出HS1101具有測量精度高，反應(yīng)速度高的優(yōu)點，其濕度－電容響應(yīng)曲線如圖25：圖317 HS1101濕度－電容響應(yīng)曲線HS1101的一些常用參數(shù)如表35：表 35 HS1101常用參數(shù)參數(shù)符號參數(shù)值單位工作溫度Ta40～100℃儲存溫度Tstg40～125℃供電電壓Vs10Vac濕度范圍RH0～100%RH焊接時間=260℃t10SHS1101特性參數(shù)如表36表36HS1101的特性參數(shù)特征參數(shù)符號MinTypMax單位濕度測量范圍RH 1 99 5供電電壓 VS 5 10 標(biāo)稱電容55%RH C 117 180 183 pF溫度效應(yīng) Tcc pF/℃平均靈敏度（33%~75%RH）?C/%RH pF/%RH漏電流 Ix 1 nA恢復(fù)時間 tr 10 遲滯 177。寄生供電時DS18B20發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS18B20發(fā)送“ 1 ”。 讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。適用于單片工作。DS18B20的ROM指令如表34所示：表33 DS18B20的ROM指令表指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址） 符合 ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。開漏單總線接口引腳。外接晶振時，C2和C3通常選擇為22pF左右，雖然對電容的值沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。以上橋式的所有整流二極管可選IN4001小功率二極管。這兩個值決定了相關(guān)元件的選擇。 表31 器件參數(shù)選擇表555類型R1/kΩR2/kΩTLC555909576TS555100nF電容52375551732549M5551238562在本設(shè)計中我們選擇的555為TLC555，所以選擇的匹配電阻為909KΩ,根據(jù)以上公式可以得到振蕩電路的相關(guān)參數(shù)為，R2=567kΩ，R4= kΩ，R1=909 Kω, R3=1 kΩ。充電、放電的時間計算公式分別為： (35) (36) 輸出波形頻率F和占空比D的計算公式如下： (37) (38) 通常取R4 R2,使得D≈50%，輸出接近于方波。電路為典型的555 非穩(wěn)態(tài)電路。MAX232C芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換為RS232輸出電平所需要的177。RS232標(biāo)準(zhǔn)定義了25根引線，對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND，RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定+3V～+15V之間的任意電平為邏輯0電平,3V～15V之間的任意電平為邏輯1電平，與TTL和CMOS電平是不同的。在本設(shè)計中采用RS232通訊接口，用來和單片機與PC機通訊。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存，在設(shè)計中74HC573用以作為擴(kuò)展輸出。 圖313（1）電源原理圖。在單片機控制板中設(shè)計的+5v電壓，在繼電器控制板上設(shè)計的+5v和+12v電壓。當(dāng)Q1口輸入為高電平時，光耦斷開，三極管基極為低電平，三極管未導(dǎo)通，繼電器斷開。這時彈簧被拉長，觀察到工作電路被接通，小燈泡L發(fā)光。控制電路是由電磁鐵A、銜鐵B、低壓電源E1和開關(guān)組成；工作電路是由小燈泡L、電源E2和相當(dāng)于開關(guān)的靜觸點、動觸點組成。繼電器就是一個典型、簡單有效的功率驅(qū)動器。當(dāng)