【正文】 52芯片作為處理器，該芯片能夠很好的完成這個系統(tǒng)所需全部的功能。結(jié)束語本系統(tǒng)實現(xiàn)的是基于單片機(jī)技術(shù)的大棚環(huán)境管理控制的設(shè)計。(3)上電后由于我設(shè)定的濕度值是60%，我將土壤濕度傳感器從水中拿出發(fā)現(xiàn)抽水電機(jī)開始抽水，當(dāng)我在將傳感器放入水中時發(fā)現(xiàn)抽水電機(jī)停止了工作。如圖35所示，分別是加熱中的加熱絲和旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)扇。圖33 顯示界面 圖34 設(shè)置界面(1)為了方便觀察現(xiàn)象我們系通剛進(jìn)入工作模式時，溫度上限是15攝氏度， 下限時25攝氏度，而測試時的室內(nèi)溫度時23攝氏度。每個設(shè)置界面對應(yīng)設(shè)置按鍵一樣，單步進(jìn)值不一樣；溫度步進(jìn)值時1，光照強(qiáng)度步進(jìn)值時100，濕度步進(jìn)值時1。當(dāng)我們要設(shè)置溫度上限和下限時我們就按一下s1；當(dāng)我要設(shè)置光照強(qiáng)度上限和下限時我們就按兩下s1；當(dāng)我們要設(shè)置濕度上限和下限時我們就按三下s1。這些數(shù)據(jù)都是時時監(jiān)控的。 圖32 實驗結(jié)果系統(tǒng)上電之后處于工作模式，其顯示結(jié)果如上圖中的圖33所示。這些調(diào)試工具入門簡單、不僅可以全面的了解的硬件電路的各項性能指標(biāo)，也可以觀察微處理器中各個寄存器的值和狀態(tài)，為我們調(diào)試提供了諸多方便。同時還可以生成各種所需要的HEX可執(zhí)行文件?？梢詭椭覀冞M(jìn)行初期硬件的調(diào)試。各種工具的特點如下：（1） 數(shù)字萬用表：可用來測量直流和交流電壓、電流、電阻、電容、二極管、三極管、溫度、頻率、電路通斷等。 開始初始化BH1750DS18B20初始化函數(shù)如果1=1 No 調(diào)用溫度控制函數(shù)wendu()調(diào)用光照控制函數(shù)conversion() conversion()conversion()循環(huán)結(jié)束 調(diào)用dht11函數(shù)receive() 調(diào)用界面控制函數(shù) Yes調(diào)用按信號處理函數(shù) 圖30 主程序程序流程圖 調(diào)試手段 為檢驗各模塊是否按要求進(jìn)行正常工作，借助萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器以及各類軟件進(jìn)行調(diào)試，通過測試結(jié)果完成對各個模塊完成功能的評估，對整體練調(diào)是一種很好的促進(jìn)手段。同時又考察學(xué)生的邏輯能力，各種傳感器的綜合應(yīng)用，需要不斷的實踐檢驗，鍥而不舍的調(diào)試才能達(dá)到目標(biāo)。智能大棚管理系統(tǒng)所傳感器較多（包括溫室度傳感器DHT1土壤濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器BH1750，溫度傳感器18B20），不僅要有單片機(jī)方面的相關(guān)知識，還要對各種傳感器有一定的認(rèn)識。要是系統(tǒng)實時工作就讓其一直循環(huán)，所以我用了while（1）循環(huán)的方法，接著將調(diào)用溫度函數(shù)，光照強(qiáng)度函數(shù)，DHT11函數(shù)，信號處理函數(shù)，按鍵函數(shù)等，讓其一直運(yùn)行下去。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計的方法來實現(xiàn)控制，其中多有涉及函數(shù)調(diào)用和嵌套調(diào)用，這也是在此系統(tǒng)的主導(dǎo)。 以功能塊為單位鏈接調(diào)用組合而成的方法可稱為模塊化的方法。逐步求精中描述的結(jié)果是一系列的算法功能塊為單位。 圖29 電源電路圖5軟件設(shè)計部分本系統(tǒng)主要是通過各種傳感器吧信號檢測出來，經(jīng)過單片機(jī)分析做出相應(yīng)的處理，所以程序顯得非常的重要，主要難點就在程序的編寫上，面對嗎么多傳感器和模塊各種通訊協(xié)調(diào)和邏輯分析與判斷為程序編寫帶來的麻煩將是巨大的所以在本系統(tǒng)中采用模塊化編程的方法來實現(xiàn)此系統(tǒng)的控制。l 穩(wěn)壓電路：減小紋波，使電壓輸出的更加平穩(wěn)。l 整流電路：將整流得到的交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?。此穩(wěn)壓電路由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，如圖28所示。圖27 低電平觸發(fā)方式原理圖直流穩(wěn)壓電源是智能大棚管理系統(tǒng)中的不可缺少的一部分，其作用是大棚驅(qū)動部分提供電能配合繼電器使用。直流30V/10A（2） 繼電器5V、12V、24V可選，默認(rèn)5V（3） 高電平或低電平觸發(fā)方式可選（4） 雙電源供電，可通過跳線帽改為單電源（5） 每路均采用光耦隔離，安全可靠（6） 每路都有常開及常閉觸點（7） 每路LED狀態(tài)指示，繼電器吸合即點亮（8） 每路附帶續(xù)流二極管，釋放繼電器感應(yīng)電壓，保護(hù)前級電路（9） 每路可選TVS（瞬態(tài)抑制二極管），默認(rèn)不焊接（10）單電源供電接線原理圖如圖26所示。圖25步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理圖繼電器模組是把電氣控制柜中的多組繼電器集成化、系列化、模塊化設(shè)計，為設(shè)備節(jié)省空間，減少了中間接線環(huán)節(jié)，提高了效率及產(chǎn)品的性能。本系統(tǒng)設(shè)計中繼電器成為了一個不可缺少的原件。通光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI采集光照強(qiáng)度，由步進(jìn)電機(jī)控制卷簾從而達(dá)到控制光照強(qiáng)度的目的。采用此種方式成功實現(xiàn)大棚卷簾；門窗自動開關(guān)。為了驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，我們采取了高耐壓、大電流的ULN2003作為驅(qū)動芯片。表4 諾基亞引腳功能圖符號描述R0~R47LCD行驅(qū)動輸出C0~C83LCD列驅(qū)動Vss1，Vss2地VDD1，VDD2電源電壓T1LCD電源電壓T2測試點1輸入T3測試點2輸入T4測試點3輸入/輸出SDIN測試點4輸入SCLK串行數(shù)據(jù)輸入端D/C串行時鐘輸入端SCE數(shù)據(jù)/命令OSC芯片使能RES振蕩器Dummy1,2,3,4沒連接 圖24 設(shè)計結(jié)果顯示4信號處理調(diào)節(jié)部分為了體現(xiàn)系統(tǒng)的實用性，實現(xiàn)現(xiàn)實中能達(dá)到的效果，我們特別做了模型。PCD8544 采用CMOS 工藝。PCD8544 是一塊低功耗的CMOS LCD 控制驅(qū)動器，設(shè)計為驅(qū)動48 行84 列的圖形顯示。1602液晶是16乘2的液晶達(dá)不到我顯示的要求，而12864液晶體積過大，諾基亞5110液晶體積小使用方便成了智能大棚管理系統(tǒng)的不二選擇。實物圖如圖21所示，驅(qū)動部分實物圖22所示，實驗結(jié)果如圖23所示。成功后的智能大棚管理系統(tǒng)分系統(tǒng)光強(qiáng)部分能正常運(yùn)行。光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI鍵盤顯示器主控芯片AT89C52 日光燈繼電器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊步進(jìn)電機(jī)卷簾 圖20 智能大棚管理系統(tǒng)光強(qiáng)分系統(tǒng)實現(xiàn)框圖本系統(tǒng)采用的的檢測模塊是BH1750FVI，以下下是對其簡單的介紹。智能大棚管理系統(tǒng)光強(qiáng)分系統(tǒng)原理：光照強(qiáng)度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境中的光照強(qiáng)度，隨著一天中光照強(qiáng)度的變化，當(dāng)日光燈的光照強(qiáng)度超過了鍵盤設(shè)定的值時智能大棚管理系統(tǒng)將通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動從而促使卷簾收起完成遮光從而降低光照強(qiáng)度，當(dāng)日光燈的光照強(qiáng)度低于鍵盤設(shè)定的值時，通過單片機(jī)的分析，單片機(jī)將控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)從而達(dá)到光照要求，若是光照強(qiáng)度還是不夠，單片機(jī)將驅(qū)動繼電器控制日光燈從而控制光照強(qiáng)度，延長光照時間。智能大棚管理系統(tǒng)由單片機(jī)電源電路、光敏BH1750FVI模塊、步進(jìn)電機(jī)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動模塊、卷簾、日光燈、諾基亞5110液晶顯示和主控芯片（AT89C52）組成。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強(qiáng)度變化。 是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。圖19 數(shù)字0信號l DHT11引腳說明如表1所示。圖17 DHT11的通訊過程l DHT11的響應(yīng)如圖18所示。技術(shù)參數(shù)說明　l 供電電壓： ~ DC l 輸 出： 單總線數(shù)字信號 l 測量范圍： 濕度2090%RH， 溫度0~50℃ l 測量精度： 濕度+5%RH， 溫度+2℃ l 分 辨 率： 濕度1%RH， 溫度1℃ l 互 換 性： 可完全互換 l 長期穩(wěn)定性： 177。產(chǎn)品為單排引腳封裝，連接方便。沒個DHT11都在可靠的環(huán)境中進(jìn)行過校驗，準(zhǔn)確度很好。傳感器集成了感濕型電阻元件和一個NTC測溫元件。圖13 抽水電機(jī)實物圖 圖14 土壤模塊原理圖空氣中的濕度檢測是通過DHT11來監(jiān)控，也就是是濕度度調(diào)節(jié)絲基于DH111這個傳感器。次傳感器通過調(diào)節(jié)滑動變阻器從而調(diào)節(jié)土壤傳感器輸出數(shù)字信號的閥值，從而控制抽水電機(jī)作出反應(yīng)。濕度顯示結(jié)果如圖12所示。通過溫濕度傳感器檢測溫濕度，將檢測到的溫度與鍵盤所設(shè)濕度做比較，當(dāng)我們檢測到的濕度高于我們設(shè)定的濕度時，單片機(jī)將作出反應(yīng)，發(fā)出低電平，通過I0口將信號傳送給繼電器，繼電器和散熱風(fēng)扇相連，通過電源和單片機(jī)控制的信號從而使繼電器工作模式切換，從而讓加熱水蒸干水達(dá)到控制濕度的目的；當(dāng)溫度傳感器檢測出來的濕度低于鍵盤設(shè)定的溫度時，單片機(jī)通過分析，通過IO口輸出一個低電平從而控制繼電器，繼電器和抽水電路（由抽水電機(jī)和電源電路組成）相連，繼電器切換模式后電源電路導(dǎo)通從而抽水機(jī)開始抽水從而使環(huán)境中的濕度提高高。鍵盤顯示器溫濕度傳感器DHT11土壤濕度傳感器主控芯片AT89C52 繼電器抽水電機(jī)加熱絲 噴頭圖11 濕度檢測控制部分的設(shè)計框圖智能大棚管理系統(tǒng)的溫度檢測控制系統(tǒng)由單片機(jī)電源電路、溫濕度度傳感器DHT1繼電器電路、抽水電機(jī)、噴頭，鍵盤、加熱電阻絲、諾基亞5110液晶顯示和主控芯片（AT89C52）組成。不管是抽水電機(jī)還是噴頭在達(dá)到適當(dāng)值時都會停止工作，通過程序控制實現(xiàn)。由土壤濕度傳感器檢測土壤的濕度，當(dāng)土壤濕度不過時通過抽水電機(jī)控制抽水電機(jī)進(jìn)行抽水，這樣就可以控制土壤濕度。都是通過控制繼電器從而控制抽水電機(jī)來控制抽水泵作出調(diào)節(jié)。溫度檢測控制部分實驗結(jié)果如圖9所示，程序流程如圖10所示。通過以上的分析我們已經(jīng)選擇了采用以單總線為工作方式的ds18b20作為溫度檢測的傳感器 。而對89C52單片機(jī)來說，并沒有總線接口，因此，我們必須采用編程的方法來模擬單總線通訊。 （2）DS18B20的時序 由于DS18B20采用的是單總線協(xié)議方式工作地。 在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。 圖8 DS18B20管腳排列圖（1）DS1820使用中注意事項圖7 DS18B20接口圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器這四部分組成。綜合上述，為了設(shè)計方便從簡化電路，經(jīng)濟(jì)實惠，自動測量等方面考慮，我們采用方案二。相當(dāng)于把單片機(jī)的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、合為一根信號線對外進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和交換。DS18B20與單片機(jī)只有一根線連接，它只定義了一根信號線。線性化處理盡管可以解決熱敏電阻的特性曲線的問題，但比較復(fù)雜困難。故穩(wěn)定性和互換性相比較差。再把熱敏電阻電壓模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后通過軟件方法通過特定公示計算得到溫度數(shù)值值，再進(jìn)行顯示等處理。溫傳感器鍵盤主控芯片AT89C52加熱絲風(fēng)扇繼電器 圖6 溫度部分實驗框圖方案一：熱敏電阻。其主要過程是通過溫度傳感器器將溫度采集出來，由單片機(jī)判斷，當(dāng)溫度低于鍵盤所設(shè)定的溫度時，單片機(jī)驅(qū)動繼電器從而控制風(fēng)扇旋旋轉(zhuǎn)來降溫，當(dāng)溫度低于鍵盤所設(shè)溫度時，單片機(jī)驅(qū)動繼電器從而控制加熱絲加熱。子程序或中斷子程序執(zhí)行完畢，遇到返回指令R或RETI 時，將樓頂?shù)臄帱c值彈到程序計數(shù)器PC 中，程序的流程又返回到原來的地方，繼續(xù)執(zhí)行。在執(zhí)行調(diào)用子程序指令或響應(yīng)中斷時，單片機(jī)自動完成如下的操作: PC 的現(xiàn)行值，即下一條將要執(zhí)行的指令的地址，即斷點值，自動送人堆攏。讀完本條指令；PC 指向下一條指令在程序存儲器中的地址。然后程序存儲器按此地址輸出指令字節(jié)。l 程序計數(shù)器PC{Pro伊m Counter)程序計數(shù)器PC 是控制部件中最基本的寄存器?？刂破髦饕ǔ绦蛴嫈?shù)器、程序地址寄存器、指令寄存器IR等。從而保證單片機(jī)各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。圖5 時鐘電路圖l 控制器控制器是單片機(jī)的指揮控制部件。時鐘電路圖如圖5 所示。MCS 51 單片機(jī)給用戶提供了可尋址64K 字節(jié)的外擴(kuò)RAM 的能力，至于擴(kuò)多少RAM ，則根據(jù)用戶實際需要來定。在MCS 51 單片機(jī)內(nèi)部一共具有211 個可尋址位。l 位地址空間MCS 51 單片機(jī)的一個很大優(yōu)點在于它具有一個功能很強(qiáng)的位處理機(jī)。SFR 綜合的、實際的反映了整個單片機(jī)基本系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)及工作方式。例如，前面提到的PSW 程序狀態(tài)字寄存器，就是一個特殊功能寄存器。l 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 MCS 51 單片機(jī)內(nèi)部有128 個字節(jié)的隨機(jī)存取存儲器RAM ；作為用戶的數(shù)據(jù)寄存器，它能滿足大多數(shù)控制型應(yīng)用場合的需要；用作處理問題的數(shù)據(jù)緩沖器。程序?qū)嶋H上是一串二進(jìn)制碼，程序存儲器可以分為片內(nèi)和片外兩部分。MCS 51 的存儲器空間可劃分為如下5 類:l 程序存儲器 單片機(jī)系統(tǒng)能夠按照一定的順序進(jìn)行工作。在805118751 單片機(jī)中，在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及眾多的特殊功能寄存器。程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式和控制系統(tǒng)。（2）本系統(tǒng)主控芯片51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)MCS 51 單片機(jī)存儲器采用的是哈佛(Har vard) 結(jié)構(gòu)。共有21 個，用于對片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。l P1口、P2口、P3口、P4口為4 個并行8