【正文】 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所有要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下一次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。10 根管腳，每一段有一根管腳。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便的和單片機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)碼管的體積小、輸出內(nèi)容的器件重量輕，并且功耗低，是一種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)在單片機(jī)系統(tǒng)中有著重要的作用。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。SDA 和 SCL 都需要和正電源間各接一個(gè) 的電阻上拉。圖中AT24C04 的 l、3 腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。它是最優(yōu)的選擇。例如，多單片機(jī)系統(tǒng)中，可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單片機(jī)要同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這種情況叫做總線競(jìng)爭(zhēng)?？梢?jiàn)，時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長(zhǎng)的器件確定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件確定。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響 SCL 線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)?？偩€空閑時(shí)，因各設(shè)備都是開(kāi)漏輸出，上拉電阻 RP 使 SDA 和 SCL 線都保持高電平。主、從器件對(duì)偶出現(xiàn)，工作在接收還是發(fā)送數(shù)據(jù)方式，由器件的功能和數(shù)據(jù)傳送的方向所決定。 I2C 總線的基本結(jié)構(gòu)假設(shè)系統(tǒng)中器件均具有 I2C 總線接口，通過(guò)串行數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘線連接到 I2C 總線，并通過(guò)總線行識(shí)別，即器件尋址。總線的長(zhǎng)度可高達(dá) 25 英尺，并且能夠以 10kbps 的最大傳輸速率支持 40 個(gè)組件。當(dāng)晶振為 12M 時(shí)每 16 個(gè)毫秒需喂狗一次。在晶振停振的時(shí)候看門狗也無(wú)效。89551 的看門狗必須由程序激活后才開(kāi)始工作。復(fù)位對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，是程序還沒(méi)有開(kāi)始執(zhí)行，在做準(zhǔn)備工作。在無(wú)片外擴(kuò)展的存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4 個(gè)端口的每一位都可以作為雙向通用 I/O 端口使用。AT89S51 具有如下特點(diǎn)：40 個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗(WDT) 電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。通常取 R4 ＜R2=576kQ、R4 遠(yuǎn)小于 R2，使 D=50%，輸出接近方波。由于采用了性能優(yōu)良的Hsl101 電容式濕度傳感器及其振蕩測(cè)量電路，獲得了頻率信號(hào)與濕度值的近似線性關(guān)系，通過(guò)軟件的分段線性與查表計(jì)算等數(shù)據(jù)處理，可以校準(zhǔn)補(bǔ)償頻率、漂移以及元器件的誤差，因而所構(gòu)成的濕度測(cè)量?jī)x具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量精度高、響應(yīng)時(shí)間快、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。T L C 5 5 51234568 75 7 6 K ΩR 4R 21 K ΩV sCH S 1 1 R 1R 3F o u t圖 頻率輸出的 555 振蕩電路該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過(guò)程如下：首先電源 VS 通過(guò) RR 2 向 C 充電，經(jīng) t 充電時(shí)間后，Uc 達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平約 ，此時(shí)輸出引腳 3 端由高電平突降為低電平，然后通過(guò) R2 放電，經(jīng) t 放電時(shí)間后， U0 下降到比較器的低觸發(fā)電平，約，此時(shí)輸出引腳 3 端又由低電平躍升為高電平。頻率輸出的 555 測(cè)量振蕩電路如圖 所示。響應(yīng)時(shí)間小于 5s；溫度系數(shù)為 ℃ 。電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。它分三步完成：①系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)操作，搜索 DS1820 序列號(hào)；②啟動(dòng)所有在線 DS1820 做溫度 A/D 變換；③逐個(gè)讀出在線DS1820 變換后的溫度數(shù)據(jù)。DS1820 內(nèi)部暫存寄存器的分布如表 所示，其中第 7 字節(jié)存放的是當(dāng)溫度寄存器停止增值時(shí)計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)剩余值，第 8 字節(jié)存放的是每度所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，這樣可以通過(guò)下面的方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此種方法可掛接 DS1820 數(shù)十片，距離可達(dá)到 50 米，而用一個(gè)口時(shí)僅能掛接 10 片 DS1820，距離僅為 20 米。為保證在有效的DS1820 時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，用一個(gè) MOSFET 管和單片機(jī)的一個(gè) I/O 口()來(lái)完成對(duì) DS1820 總線的上拉。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性度加以補(bǔ)償。測(cè)溫結(jié)束時(shí)，這 9 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到暫存寄存器的前兩個(gè)字節(jié)中，符號(hào)位占用第 1 字節(jié)，8 位溫度數(shù)據(jù)占用第 2 字節(jié)。在計(jì)數(shù)器2 停止計(jì)數(shù)后，比較器將計(jì)數(shù)器 1 中的計(jì)數(shù)余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與 ℃進(jìn)行比較，若低于 ℃，溫度寄存的最低位就置 0；若高于 ℃，就置 1；若高于 ℃，溫度寄存器的最低位就進(jìn)位后置 0。斜率累加器計(jì)數(shù)器 1 = 0計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)器 2 = 0計(jì)數(shù)器 1預(yù)置低溫振蕩器高溫振蕩器比較器溫度寄存器停止預(yù)置I N CL S B置位 / 清除圖 DS1820 的測(cè)溫原理圖初始時(shí)，計(jì)數(shù)器 1 預(yù)置的是與55℃像對(duì)應(yīng)的一個(gè)預(yù)置值。6 4 位R O M 及環(huán)線接口供電力式檢測(cè)存儲(chǔ)器與控制邏輯暫存寄存器8 位 C R C 發(fā)生器溫度傳感器上線寄存器 T H下線寄存器 T LI / OV D DG N D內(nèi)部 V D D圖 DS1820 的內(nèi)部框圖測(cè)溫原理見(jiàn)圖 。DS1820 要求嚴(yán)格的協(xié)定來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性。處理時(shí)，將 DS1820 信號(hào)線與單片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片 DS1820，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。該技術(shù)采用單根信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單，硬件開(kāi)銷少，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。? DS1820 在使用中不需要任何外圍元件。并且多個(gè) DS1820 可以并接到多個(gè)地址線上與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。傳感器動(dòng)態(tài)特性的性能指標(biāo)可以通過(guò)時(shí)域、頻域以及試驗(yàn)分析的方法確定，其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)如:最大超調(diào)量、上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。 傳感器的動(dòng)態(tài)特性過(guò)程不受時(shí)間限制。3．遲滯傳感器在正(輸入量增大) 反(輸入量減小) 行程中，輸入特性曲線不重合的程度稱為遲滯，遲滯誤差一般以滿的百分?jǐn)?shù)表示，即式中 ——輸出值在正、反行程間的最大差值。傳感器所測(cè)量的非電量是處在不斷的變化之中，傳感器能否將這些非電量的變化不失真地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量，取決于傳感器的輸入一輸出特性。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集報(bào)警指示數(shù)據(jù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)顯示A T 8 9 S 5 1單片機(jī) 圖 硬件結(jié)構(gòu)圖在整個(gè)系統(tǒng)中采用了多種總線、協(xié)議技術(shù)，如智能溫度傳感器 DS1820 的單總線技術(shù)，存儲(chǔ)擴(kuò)展的 IZC 總線技術(shù)，MMC 的模擬 SPI 總線技術(shù)，單片機(jī)和計(jì)算機(jī)連接的 RS232協(xié)議技術(shù)等。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)素。2．操作維護(hù)方便在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對(duì)操作人員專用知識(shí)的要求，以利于系統(tǒng)的推廣?！鏈y(cè)濕范圍：0100%RH測(cè)濕精度：177。與計(jì)算機(jī)通訊功能，采用 RS232 串行通訊方式 最遠(yuǎn)傳輸距離為 20 米。第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能如下：1．實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測(cè)量空間多點(diǎn)的溫度和濕度:根據(jù)測(cè)量空間或設(shè)備的實(shí)際需要，由多路溫度、濕度傳感器對(duì)關(guān)鍵溫、濕度敏感點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能、多空間點(diǎn)的測(cè)量。與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：?傳感器設(shè)計(jì)成智能型，可以增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度，減輕監(jiān)控計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)?？傊S著計(jì)算機(jī)技術(shù)、農(nóng)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)、傳感器智能化技術(shù)、機(jī)械電子一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的發(fā)展，溫室技術(shù)體系己經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的前沿性研究領(lǐng)域。其次是采集數(shù)據(jù)的束縛，溫室控制技術(shù)主要停留在對(duì)溫室環(huán)境因子的監(jiān)控上，并沒(méi)有考慮溫室作物本身的生理過(guò)程。能夠根據(jù)溫室環(huán)境條件和作物生長(zhǎng)狀況，應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹R(shí)表達(dá)和規(guī)則化，推理決策出最適合作物生長(zhǎng)的溫室環(huán)境。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。自動(dòng)控制。這是在溫室技術(shù)發(fā)展初期所采取的控制手段，其當(dāng)時(shí)并沒(méi)有真正意義上的控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。我國(guó)溫室設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。 國(guó)外溫室環(huán)境控制國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70 年代。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。溫室大棚中的環(huán)境由多個(gè)因子組成，如溫度、光照、濕度及二氧化碳濃度等。 DS1820。實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室環(huán)境的溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境溫濕度檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化。內(nèi)容包括采用的 AT89ssl 單片機(jī)的介紹，IZC 總線的 AT24C04 的存儲(chǔ)擴(kuò)展，4 數(shù)碼管顯示輸出，超限數(shù)據(jù)的語(yǔ)音報(bào)警，模擬 SPI 總線輔助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；四是對(duì)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了闡述。本系統(tǒng)采用層次化、模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。首先通過(guò) RS232C 協(xié)議實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的連接，借助 Windows 下串行通信編程的 ActiveX 控件通過(guò)串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)，然后計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)、查詢、打印和系統(tǒng)設(shè)置功能。關(guān)鍵字 :AT89S51。 HS1101。我國(guó)溫室環(huán)境控制目前仍靠人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，因此，采用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，科學(xué)、合理地控制影響作物的環(huán)境因子，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制設(shè)備進(jìn)行環(huán)境控制，以便給作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)最佳的環(huán)境條件，做到既提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，同時(shí)盡量降低生產(chǎn)成本，這對(duì)溫室環(huán)境施行自動(dòng)檢測(cè)和控制是非常必要的。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物。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。像園藝強(qiáng)國(guó)荷蘭，以先進(jìn)的鮮花生產(chǎn)技術(shù)著稱于世，其玻璃溫室全部由計(jì)算機(jī)操作。在技術(shù)單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無(wú)真正意義上的多參控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。生產(chǎn)一線的種植者既是溫室環(huán)境的傳感器，又是對(duì)溫室作物進(jìn)行管理的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，他們是溫室環(huán)境控制的核心。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代控制理論對(duì)溫室內(nèi)的各種環(huán)境因子如溫度、光照、濕度、CO 2 濃度和施肥等，進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)成為溫室控制的主要方式。目前我國(guó)絕大部分自主開(kāi)發(fā)的大型現(xiàn)代化溫室及引進(jìn)的國(guó)外設(shè)備都屬于這種控制方式。這種控制方式既能體現(xiàn)作物生長(zhǎng)的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)揮農(nóng)業(yè)專家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用，又可充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)的調(diào)控非常方便和有效，實(shí)現(xiàn)溫室的完全智能化控制。還有就是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在溫室實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用的局限性，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)對(duì)溫室環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不同于開(kāi)發(fā)單純的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，其中涉及與控制系統(tǒng)的“接口”問(wèn)題。 主要研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)的總體功能設(shè)計(jì)方案；二是進(jìn)行智能傳感器的硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；三是單片機(jī)及通信接口的硬件電路及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；四是對(duì)連接單片機(jī)的上位管理計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了闡述。? 增加了輔助存儲(chǔ)功能，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)不工作的時(shí)候，采用多媒體存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。2．實(shí)現(xiàn)超限數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警。5．長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量數(shù)據(jù)記錄功能:可以根據(jù)需要設(shè)置數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔，數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。%RH 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能減少人機(jī)交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件代硬件功能等。為防止模擬傳感器數(shù)據(jù)采集的失真，采用了線形插值算法。傳感器這一基本特性可用靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性來(lái)描述。mH?遲滯特性一般由實(shí)驗(yàn)方法確定。而實(shí)際中大量的被測(cè)量是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)，傳感器的輸出不僅需要精確地顯示被測(cè)量的大小，還要顯示被測(cè)量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即被測(cè)量的波形。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時(shí)間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入量隨時(shí)間的變化規(guī)律，即它們具有同一時(shí)間函數(shù)。由于每一個(gè) DS1820 出廠時(shí)都刻有唯一的一個(gè)序列號(hào)并存入其 ROM 中，因此 CPU 可用簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就可以識(shí)別，從而節(jié)省大量的引線和邏輯電路。? 溫范圍一 55℃—— +125℃，固有測(cè)溫分辨率 ℃。單總線適用于單主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。主機(jī)或者從機(jī)通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線，而讓其他設(shè)備使用總線，其內(nèi)部等效電路如圖 所示。無(wú)論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)溫度檢測(cè)，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與 DS1820 掛接，讀出其序列號(hào)。協(xié)議由幾種單線上信號(hào)類別型組成：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫 0，寫 1，讀 0，和讀 1。低溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率隨溫度化很小的振蕩器，為計(jì)數(shù)器 1 提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。以計(jì)數(shù)器 l 每一個(gè)循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。