【正文】 這里所需要注意的是標(biāo)度變換，下面簡單的介 紹一下標(biāo)度變換： 目的是要把實(shí)際采樣的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成 BCD 形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū) 34H3BH。當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當(dāng) 輸出低電平“ 0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。 本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。這種靜態(tài)顯示方式亮度大，很容易作到顯示不閃爍。 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘 顯示電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， 一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。 我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 P0 口通過 74LS373 與 A0～ A7 相連， ～ 與 A8～ A12 相連， 與 相連， P0 口與 D0～ D7 相連作為數(shù)據(jù)線，同時(shí) CE2 接 +5V 電源， GND 接地。與動(dòng)態(tài) RAM 相比，靜態(tài) RAM無須考慮保持?jǐn)?shù)據(jù)而刷新電路，所以擴(kuò)展電路較為簡單且能滿足系統(tǒng)的要求。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 在單片機(jī)中有 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。被讀出到數(shù)據(jù)輸出端 D0～D7 上。在程序擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是 74LS373。 AT89S52 對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器均可進(jìn)行 0000H～FFFFH 的 64K 字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。 P0 口用于將溫度信息送入控制電路， 、 用于與上位機(jī)的串行通訊， 接 DS1820。 P1 端口可以作為普通 I/O 口使用，同時(shí) 、 、 ～ 還具備特殊功能，如表 所示。AT89S52 具有一下特點(diǎn)：完全兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 。另外， R3 是防止輸出短路的保護(hù)電阻， R1 用于平衡溫度系數(shù)。 濕度測量電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。 1 0 07 55 02 50 2 002 0 4 04 06 08 01 0 0溫 度 /℃長 期 穩(wěn) 定正常工作區(qū)區(qū)非正常區(qū) 24681701618019020相對(duì)濕度/%RH 圖 、濕敏電容工作的溫 、 濕度范圍 圖 、濕度 電容響應(yīng)曲線。下面 介紹 HS1100/HS1101 濕度傳感器及其應(yīng)用。另外 ,由于 DS1820 單線通信功能是分時(shí)完成的 ,遵循嚴(yán)格的時(shí)隙概念 ,因此 ,系統(tǒng)對(duì) DS1820 和各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行 ,即 :初始化 DS1820(發(fā)復(fù)位脈沖 )，發(fā) ROM 功能命令，發(fā)存儲(chǔ)器操作命令，處理數(shù)據(jù)。此外， DS1820尚需依上式為暫存器中的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生一個(gè) 8 位 CRC 送給主機(jī) ,以確保暫存器數(shù)據(jù)傳送無誤。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。 DS1820 測溫電路圖 DS1820 測量溫度時(shí)使用特有的溫度測量技術(shù)。溫度是以 1/2℃ LSB 形式表示的。 DS1820 有 PR35 和 SOIC 兩種封裝形式，管腳排列如表 所示。 (3)連接 DS1820 的總線電纜有長度限制。℃ ；測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 效驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；測量結(jié)果以 9 位數(shù)字量方式串行傳送。 DS1820 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，與其它溫度傳感器相比， DS1820 具有以下特性：獨(dú)特的單線接口方式， DS1820 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS1820 的雙向通訊。 VDD： 接電源引腳， 電源供電 . GND： 接地。與其它溫度傳感器相比， DS 1820 具有以下特性 : 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ? 獨(dú)特的單線接口方式， DS1820 在與微處理器連接時(shí)僅需要一 條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS1820 的雙向通訊。但是，除了理想情況以外，實(shí)際傳感器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)不會(huì)具有相同的時(shí)間函數(shù)，由此引起動(dòng)態(tài)誤差。傳感器能測量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力用動(dòng)態(tài)特性表示。 分辨力 傳感器能檢測到的最小輸入增量稱分辨力，在輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 為閡值。遲滯特性一般由實(shí)驗(yàn)方法確定。 線性度 傳感器的線性度是指傳感器實(shí)際輸出一輸入特性曲線與理論直線之間的最大偏差與輸出滿度值之比。傳感器所測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。 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 DS 1820 的單總線技術(shù)，存儲(chǔ)擴(kuò)展的 I2C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。 圖 硬件結(jié)構(gòu)圖 AT89S52 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集 報(bào)警指示 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)顯示 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 本系統(tǒng)以單片機(jī) Atme189S52 為核心，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警以及上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理都要通過單片機(jī)。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。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)置或簡化的方法。對(duì)供電電源采用抗干擾措施 。 要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo) ： 控制溫度為 28 度 測溫精度為正負(fù) 2 度 濕度為百分之五十 濕度的精度為正負(fù)三個(gè)百分點(diǎn) 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)。 ? 通信系統(tǒng)具有較高的可靠性、較好的實(shí)時(shí)性和較強(qiáng)的抗干擾能力。 綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于模擬量輸入的要求，比較 其框 圖，方案二更具備硬件 簡單的突出優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方案二作為信號(hào)的輸入通道。 這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為： （ 1） 對(duì) ADC、 S/H 要求高?？傮w成本可以作得較低。而且還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度 30～ 50℃的要求，因此，我們選擇 方案二來作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。 相對(duì)濕度在 1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由 16pF 變到 200pF，其誤差不大于 177。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。電容式 、 電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(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)行濕度測量的。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。 ℃。 銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。對(duì)于測量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號(hào)是其核心任務(wù)；而對(duì)測控系統(tǒng)來講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測試和對(duì)控制條件的 監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。 ? 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)。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。 總之，隨著計(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)品在國際市場競爭力的前沿性研究領(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，并沒有考慮溫室作物本身的生理過程。能夠根據(jù)溫室環(huán)境條件和作物生長狀況，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，其時(shí)并沒有真正意義上的控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。我國溫室設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正 從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。像園藝強(qiáng)國荷蘭，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。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。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的季節(jié)栽培植物。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計(jì)和濕度試紙等測試器材，通過人工進(jìn)行檢測，對(duì)不符合溫度和濕度要求的庫房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)測控裝置對(duì)煙草倉庫的濕度、溫度進(jìn)行檢測、顯示并自動(dòng)控制去濕機(jī)和空調(diào)機(jī)的工作，是有現(xiàn)實(shí)意義的。HS1101。 HS1101。滿足了對(duì)作物生長狀態(tài)實(shí)行全面、實(shí)時(shí)、長期監(jiān)測的要求。內(nèi)容包括采用的 AT89S52 單片機(jī)的介紹， I2C 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)的語音報(bào)警，模擬 SPI 總線輔助數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 。 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。系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，以多個(gè)溫度、濕度傳感器作為測量元件，通過單片機(jī)與智能傳感器相連，采集并存儲(chǔ)智能傳感器的測量數(shù)據(jù)。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，還要實(shí)現(xiàn)程序的擴(kuò)展存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、超限語音報(bào)警和數(shù)據(jù)輔助存儲(chǔ)功能。包括系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能，達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，由此簡要介紹系統(tǒng)的整個(gè)組成和系統(tǒng)工作原理 。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。實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II 環(huán)境的溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境溫濕度檢測的自動(dòng)化和智能化。 MMC。MMC。 防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。這種人工測試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 英國倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計(jì)算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀測 50km以外溫室內(nèi)的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況， 并進(jìn)行遙控。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，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、 C02 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。目前我國絕大部分自主開發(fā)的大型現(xiàn)代化溫室及引進(jìn)的國外設(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，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”問題。 主要研究內(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 。 本文將信息采集技術(shù)、信 息傳輸技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)及信息處理技術(shù)等相互融合，將溫室環(huán)境多種參數(shù)監(jiān)測和單片機(jī)控制理論相結(jié)合，提出一種切實(shí)可行的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以全面、實(shí)時(shí)、自動(dòng)地對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)和處理，并將有關(guān)信息根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采用最有效方式送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并可對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 制。 ? 單片機(jī)的設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的監(jiān)測速度，系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí) 性都有很大提高 ? 對(duì)模擬設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，為防止失真，采用了數(shù)據(jù)插值算 法。 傳感器是實(shí)現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對(duì)原始被測信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍 200～ 650℃，百度電阻比 W（ 100） = 時(shí)， R0 為 100Ω和 10Ω，其允許的測量誤差 A級(jí)為177。在工業(yè)中 用于 50～ 180℃測溫。 DS1820 可以承受 44V正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞。 DS1820 的測量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米。 南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 方案一：采用 HOS201 濕敏傳感器。 方案二：采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器 。 2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于 5S；溫度系數(shù)為 pF/℃ 。 信號(hào)采集通道的選擇 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中， 溫度 輸入信號(hào)為 8 路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。 （ 2） 硬件復(fù)雜，故障率高。 （