【正文】 位雙向數(shù)據(jù)線。R/W 為讀寫信號線，為高電平24時進(jìn)行讀操作，為低電平時進(jìn)行寫操作，當(dāng) RS 和 R/W 同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng) RS 為低電平時，R/W 為高電平時可以讀忙信號；當(dāng) RS 為高電平，R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)需要再增加測量點時只需要增加對應(yīng)的I/ O口數(shù)即可以，而且只需對程序作很少的修改即可實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活擴(kuò)展。下面以三點測量為例詳細(xì)介紹該設(shè)計方案的實現(xiàn)，如圖7所示。結(jié)合倉庫應(yīng)用的具體要求，本文對多個SHT11傳感器和微控制器的連接方式采取如下方案：各SHT11的SCK線接到微控制器的同一個I/ O 口上, 而DATA線則分別接到不同I/ O口線上。 圖6 SHT11傳感器電路 多點采集系統(tǒng)設(shè)計 由于每個SHT11占用單片機(jī)兩個I/ O口，所以單片機(jī)有限的I/ O口資源將制約著單個微控制器上所能測量的最大點數(shù)；由于每個SHT11的測量所需時間是固定不變的，采用單獨操作的逐個測量方式在多點測量系統(tǒng)中必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集時間過長、控制滯后，從而影響控制系統(tǒng)性能的提高。主要的功能結(jié)構(gòu)在前面的芯片介紹中已有，這里不重新介紹。 單片機(jī)工作的時間基準(zhǔn)是由時鐘電路提供的，在單片機(jī)的XTAL1和XYAL2兩個管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘電路，如圖5所示。正因為這樣，復(fù)位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作（這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位） ；當(dāng)按下復(fù)位鍵時，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作（這是手動復(fù)位原理） 。指令11：讀數(shù)據(jù)。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。DL：高電平時為4 位總線，低電平時為8 位總線；21N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示；F：低電平時顯示57 的點陣字符，高電平時顯示510 的點陣字符。S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。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；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。 （說明：1為高電平、0為低電平） 表3 1602LCD控制指令序號指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/DS4 顯示開、關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/CR/L* *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址9 讀忙標(biāo)志活地址 0 1 BF 計數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRA,M 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。 1602LCD的指令說明及時序：1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3所示。 　第15～16腳：空腳或背燈電源。 　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比 度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影” ，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度） ；　　第5腳：RW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； 　 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 　第1腳：VSS為電源地。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形。當(dāng)SCK時鐘為高電平時，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖剑辉赟CK時鐘為高電平時，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。該二線串行通信協(xié)議和I 2C協(xié)議是不兼容的。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有要求；，SCK頻率最高為10MHz， 時，SCK最高頻率則為1MHz。下一次命令前至少等待11ms 其他 保留 SHT11應(yīng)用設(shè)計： 微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計非常簡單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計中，需要用微處理器通用I/O口模擬通信協(xié)議。微處理器對SHT11的控制是通過5個5位命令代碼來實現(xiàn)的，命令代碼的含義如表2所示。相對濕度傳感器溫度傳感器放大器 14 位 A/D轉(zhuǎn)換器校準(zhǔn)存儲器I2C 總線接口和CRC 寄存器VDDGNDSCADATA圖3 SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 微處理器是通過二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。在高濕(95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時縮短響應(yīng)時間，提高精度。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11 的溫度升高5℃左右，同時功耗也會有所增加。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進(jìn)入微弱信號放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個14位的A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。 17 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理： 溫濕度傳感器SHT11將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。腳2DATA和腳3SCK——二線串行數(shù)字接口，DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時鐘線； SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡單，引腳名稱 及各引腳的功能如下： 封裝尺寸超小( mm mm)，測量和通信結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入低功耗模式； 測量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過對芯片內(nèi)部寄存器編程選擇)； 高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上； 該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費電子、自動控制等領(lǐng)域。溫濕度傳感器SHT11集溫度傳感器和濕度傳感器于一體，因此采用SHT11進(jìn)行溫濕度實時監(jiān)測的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡單等優(yōu)點；另外SHT11芯片內(nèi)部集成了14位A/D轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。定時器 T1 無工作模式 3，但 T0 在工作模式 3 時 T1 仍可設(shè)置為 0~2。TL0 為8 位計數(shù)器，功能與模式 0 和模式 1 相同，可定時可計數(shù)。TL 計數(shù)溢出時不僅使 TF0 置 1，而且還自動將 TH 中的內(nèi)容重新裝載到 TL 中。定時時間 t=(216初值)振蕩周期12；計數(shù)長度位 216=65536 個外部脈沖模式 2：把 TL0 和 TL1 配置成一個自動重裝載的 8 位定時器/計數(shù)器。TL低 5 位溢出時向 TH 進(jìn)位，TH 溢出時向中斷標(biāo)志位 TF 進(jìn)位，并申請中斷。此時單片機(jī)通過 P2 口和 P0 口選出 6 位地址，使用 ALE 作低 8 位的鎖存信號，再由 P0 口寫入或讀出數(shù)據(jù)。片內(nèi)的 128B 的 RAM 地址為 00H～7FH，供用戶做 RAM 用，但是在這中間的前 32 單元，00H～1FH 即引用地址尋址做用戶 RAM 用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四組，每組由 8 個單元組成通用寄存器 R0～R7，任何時候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過 RS0，RS1 的內(nèi)容來決定選擇哪一個工作寄存器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。 EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電流。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。由于設(shè)計是靜態(tài)的時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù) 運行可從時鐘停止處恢復(fù)。此外，由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計，可提供很寬的操作頻率范圍，頻率可降至 0 。89C51 是 MCS51 系列單片機(jī)中 CMOS 工藝的一個典型品種 ；其它廠商以 8951 為基核開發(fā)出的 CMOS 工藝單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為 89C51 系列。傳感器是實現(xiàn)測量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(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現(xiàn)。由數(shù)據(jù)采集、鍵盤掃描、單片機(jī)、數(shù)據(jù)顯示等部分組成。所以本設(shè)計采用的是方案二。而 SHT11 是瑞士 Sensirion 公司生產(chǎn)的具有二線串行接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度和露點等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點。 方案二：采用集溫濕度傳感器于一體的SHT11芯片為主要芯片的溫濕度采集系統(tǒng)。，系統(tǒng)可自動報警，并通過不同 LED 發(fā)光表示不同控制信號9第二章 設(shè)計方案 溫濕度傳感器的選擇溫濕度傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文主要研究內(nèi)容如下：?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)比較的結(jié)果對控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，通過五個不同的 LED 燈發(fā)光，分別表示正常、加熱、降溫、加濕、干燥五個控制命令，并且如果測得的溫度超過了預(yù)設(shè)溫度的下限，則報警電路會報警。利用傳感器測量大棚內(nèi)的溫濕度經(jīng)過信號處理，將傳感器測得的數(shù)據(jù)送至控制系統(tǒng)（AT89C51） ，與預(yù)設(shè)的農(nóng)作物最適合生長的溫濕度值的上下限進(jìn)行對比，并通過顯示電路將測得的溫濕度進(jìn)行實時顯示。但由于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低，農(nóng)業(yè)勞動力大量過剩，溫室的一次性投資大，資金短缺以及對操作人員的素質(zhì)要求比較高等因素，限制了溫室控制技術(shù)在溫室系統(tǒng)的擴(kuò)展。1997 年以來，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在溫室環(huán)境的自動控制技術(shù)方面也取得了一定的成果。中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制成功了新型智能溫室系統(tǒng)。1996 年，江蘇理工大學(xué)毛罕平等研制成功了使用工控機(jī)進(jìn)行管理的植物工廠系統(tǒng)。到 90 年代中后期，在對國外溫室設(shè)備配置、溫室栽培品種、栽培技術(shù)等各個方面進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，我國自主開發(fā)了一些研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng)。90 年代初，我國大型溫室跌入了發(fā)展的低谷。之后，我國的溫室控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于 20 世紀(jì) 80 年代。美國和荷蘭還利用差溫管理技術(shù)，實現(xiàn)對花卉、果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期進(jìn)行控制，以滿足生產(chǎn)和市場的需要。日本利用計算機(jī)控制溫室環(huán)境因素的方法，主要是將各種作物不同生長發(fā)育階段所需要的環(huán)境條件輸入計算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因素發(fā)生改變時，其余因素自動作出相應(yīng)修正或調(diào)整。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算機(jī)操作。目前正開發(fā)和研制計算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。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。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。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。鑒于上述，本文提出