【正文】 加工處理。無(wú)論在生產(chǎn)還是生活中，溫室與人類都是息息相關(guān)的，而智能化的控制溫度、濕度及光照強(qiáng)度已經(jīng)成為一種必然。同時(shí)通過(guò)溫室大棚環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)有了很多的了解，對(duì)書本上的理論知識(shí)有了一個(gè)更理性的認(rèn)識(shí)，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)到了很多其他方面的知識(shí)。在老師的悉心指導(dǎo)下，完成了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，明確了系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的要求，首先分別設(shè)計(jì)軟件和硬件，然后是對(duì)軟件和硬件進(jìn)行分別調(diào)試，在這個(gè)過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改進(jìn)，最后是把軟硬件結(jié)合進(jìn)行總體測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)溫度、濕度及光照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，超出設(shè)定范圍發(fā)出警報(bào)。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)STC89C5溫濕度傳感器DHT1液晶顯示LCD160光敏電阻和蜂鳴器組成?？傮w來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)還是比較成功的，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求。；光照強(qiáng)度值的上限GH設(shè)置為70%，下限GL設(shè)置為20%，無(wú)論哪一項(xiàng)超過(guò)上下限，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 設(shè)置上下限實(shí)物圖通過(guò)按鍵可以對(duì)溫度、濕度及光照強(qiáng)度值的上下限進(jìn)行設(shè)定，比如可以把濕度的上限SH設(shè)置為60%，下限SL設(shè)置為20%；溫度的上限WH設(shè)置為30176。 顯示模塊實(shí)物圖主機(jī)將采集到的信息傳輸?shù)斤@示屏顯示，并將接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的上下限進(jìn)行比較，超出設(shè)置的閾值范圍則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。 傳感器模塊實(shí)物圖溫濕度傳感器DHT11采集溫度和濕度信息，光敏電阻采集光照強(qiáng)度信息，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，并且通過(guò)轉(zhuǎn)換處理發(fā)送到顯示模塊，由LCD1602顯示屏顯示數(shù)據(jù)。各部分具體功能的操作及結(jié)果如下。如果液晶顯示屏始終沒有顯示時(shí)，首先要排查溫濕度傳感器DHT11器件本身問(wèn)題，若不是器件問(wèn)題則要檢查并證實(shí)程序部分是否正確，若不正確應(yīng)及時(shí)修改，直到系統(tǒng)測(cè)試達(dá)到預(yù)期結(jié)果。首先是把硬件設(shè)計(jì)通過(guò)USB接線連接到電腦，然后通過(guò)下載器將程序燒錄到單片機(jī)，最后就是進(jìn)行硬件測(cè)試。 系統(tǒng)硬件電路調(diào)試經(jīng)過(guò)前期的努力，系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，并且調(diào)試也已經(jīng)結(jié)束。焊接時(shí)需保證元器件按照電路原理圖安裝正確，先找好電源和接地點(diǎn)，切不可正負(fù)極焊接錯(cuò)誤或者管腳焊接錯(cuò)誤。4 系統(tǒng)的焊接與測(cè)試 系統(tǒng)硬件電路焊接系統(tǒng)硬件電路主要由采集模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊和液晶顯示模塊組成。觀測(cè)是否報(bào)警，經(jīng)測(cè)試超限后都發(fā)出報(bào)警信號(hào)。若當(dāng)前溫度沒有超過(guò)限值。觀察當(dāng)前溫度、濕度及光照強(qiáng)度的變化。在完成對(duì)程序的調(diào)試和燒錄之后，還需要對(duì)其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口，完成供電及下載。第一步：設(shè)置MCU Type為STC89C52RC；第二步：打開編寫好并編譯的程序文件，；第三步：選擇對(duì)應(yīng)的COM端口（可在我的電腦的設(shè)備管理處查看COM選項(xiàng)）；第四步：點(diǎn)擊Download/下載，等待提示。在編譯完Keil C后，再運(yùn)用STC_ISP_V480軟件燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。 //顯示度 } 1602液晶顯示模塊流程圖 軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)是在Keil C環(huán)境下開發(fā)的，Keil C軟件支持C語(yǔ)言的編程及調(diào)試，運(yùn)用方便，是做C語(yǔ)言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。 write_string(2,0, W: S: %RH )。 delay_uint(1000)。 write_(0x0c)。 DHT11傳感器模塊程序流程圖 1602液晶顯示模塊設(shè)計(jì)液晶顯示模塊在執(zhí)行每條指令前必須確認(rèn)模塊不忙（標(biāo)志為低電平），則指令失效，顯示字符時(shí)先輸入顯示字符地址，通知模塊在什么位置顯示字符。新一代數(shù)字式傳感器不再需要外部連接AD轉(zhuǎn)換模塊，具有標(biāo)準(zhǔn)接口，易于使用，因此使用越來(lái)越廣泛。圖 主程序流程圖 傳感器模塊設(shè)計(jì)溫濕度模塊采用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11。在寫程序之前要對(duì)系統(tǒng)的硬件電路有足夠的了解，各個(gè)接口，還有系統(tǒng)各個(gè)芯片以及模塊的時(shí)序，在編程過(guò)程中都要完全遵守，那樣才能使所預(yù)設(shè)的功能一一實(shí)現(xiàn)，達(dá)到最終的要求。3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用的是Keil這兩個(gè)是流出的發(fā)射器的電流的方向時(shí)，發(fā)射極E可以通過(guò)電流方向箭頭來(lái)表示。 三極管引腳圖。常見的三極管有901s8550、901s8050。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動(dòng)發(fā)聲。本設(shè)計(jì)使用的是電磁式蜂鳴器。蜂鳴器可分為兩種類型電磁蜂鳴器和壓電蜂鳴器。 1602顯示模塊 報(bào)警模塊 蜂鳴器蜂鳴器在電路中使用字母“HA”或“H”表示。 1602液晶顯示模塊電路液晶的物理特性是其顯示原理的基礎(chǔ)，通過(guò)其顯示區(qū)域的電壓控制，就可以在通電的情況下顯示字符。 1602內(nèi)部顯示地址在LCD模塊的初始化首先應(yīng)設(shè)置其顯示模式，液晶顯示模塊是字符光標(biāo)自動(dòng)向右。先輸入地址來(lái)顯示字符，告訴模塊在什么位置顯示字符。指令11：讀數(shù)據(jù)。BF為低電平表示不忙，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)如果，為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)。指令8：DDRAM地址設(shè)置。F：低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令6：功能設(shè)置命令DL：低電平為8位總線，高電平為4位總線。D：低電平表示關(guān)顯示，高電平表示開顯示。B：低電平不閃爍，高電平閃爍。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：高電平光標(biāo)右移，低電平光標(biāo)左移 。指令1：清除顯示：指令代碼01H。 液晶屏 各接口信號(hào)說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端口（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端口（H/L）13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極RAM地址映射圖：LCD1602液晶顯示模塊內(nèi)部字符發(fā)生器的內(nèi)存已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符，這些字符有字母的大小寫、阿拉伯?dāng)?shù)字、常用的符號(hào)等，都有固定的代碼，比如大寫字母“A”的代碼是01000001B（41H），該模塊將顯示在地址41H點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，從而可看到該字母。 1602液晶顯示模塊 1602液晶顯示屏HJ1602A是字符型液晶顯示器，能夠同時(shí)顯示16列2行內(nèi)容，主要顯示數(shù)字、字符。當(dāng)ADC0832的CS輸入為高電平，則芯片被禁用，CLK和DO / DI電平可以是任意的。分別為CS，CLK，DO，DI。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多臺(tái)設(shè)備連接和處理器的控制變得更加方便。半導(dǎo)體ADC0832由8位分辨率產(chǎn)生的，雙通道A / D轉(zhuǎn)換芯片，最高分辨率可達(dá)256，可以適合于一般模擬轉(zhuǎn)換的要求，內(nèi)部電源的電壓輸入和參考電壓復(fù)用，使得芯片的模擬電壓根據(jù)數(shù)據(jù)輸出0?5V轉(zhuǎn)換僅需32μS。一般使用涂覆、燒結(jié)和噴涂等方法在絕緣基板上制作薄梳狀歐姆電極，然后引線、封裝在具有透明鏡的密封殼內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光越強(qiáng)電阻越低，入射光較弱，阻值增大。因光照導(dǎo)致的載流子參與導(dǎo)電，在所施加的電場(chǎng)漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)，向正電源的是電子，向著負(fù)電源的是空穴，使得光敏電阻值迅速下降。 DHT11電路原理圖 光傳感器模塊光敏電阻也被稱為光敏電阻器或光管，常用硫化物等材料構(gòu)成。連接傳感器Pin2口。 主機(jī)復(fù)位信號(hào)和DHT11響應(yīng)信號(hào)DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)需在總線為低電平時(shí)，發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始，高電平的長(zhǎng)短決定了數(shù)據(jù)位是0還是1。DHT11接收主機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)之后，主機(jī)等待起始信號(hào)的結(jié)束，然后經(jīng)過(guò)20us~40us后延遲等待主機(jī)發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào)，讀出響應(yīng)信號(hào)DHT11以及發(fā)送后啟動(dòng)信號(hào)，可以切換到輸入模式或輸出高電平，最后使用上拉電阻拉高總線。 DHT11開始發(fā)送數(shù)據(jù)流程主機(jī)發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)后，等待20us~40us后讀取DH11T延遲響應(yīng)信號(hào)讀取總線為低電平，說(shuō)明其發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線上拉到高電平，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一個(gè)位數(shù)據(jù)用低電平開始。如果沒有收到主機(jī)發(fā)送的啟動(dòng)信號(hào)，DHT11不會(huì)主動(dòng)收集溫度和濕度數(shù)據(jù)。例如，在某次從傳感器中讀取如下5Byte數(shù)據(jù)：byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗(yàn)和濕度 溫度 校驗(yàn)和從上可得濕度和溫度的值，計(jì)算方法如下：humi (濕度)= byte4 . byte3=45 (％RH) temp (溫度)= byte2 . byte1=28( ℃) jiaoyan(校驗(yàn))= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校驗(yàn)正確) 注意：DHT11一次通訊時(shí)間最大3ms，主機(jī)連續(xù)采樣間隔建議不小于100ms。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體說(shuō)明如下：數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗(yàn)和校驗(yàn)和數(shù)據(jù)為前四個(gè)字節(jié)相加。如果電纜長(zhǎng)度小于20米，建議使用上拉電阻5K，超過(guò)20米時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況使用適當(dāng)?shù)纳侠娮?。第三引腳懸空。第一引腳連接到電源。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便，可根據(jù)用戶的需求來(lái)提供。在5V電源電壓。DHT11可簡(jiǎn)單的使用單總線與微控制器通信，只需要一個(gè)I/O端口。 STC89C52模塊電路原理圖 DHT11傳感器模塊 DHT11傳感器DHT11傳感器是由NTC溫度電阻元件和濕度測(cè)量元件組成，并與高性能的8位微控制器連接。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。加密方式為1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)指令。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。因此，可用于定時(shí)目的或外部輸出的脈沖。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間當(dāng)振蕩器復(fù)位期間時(shí)。 P3口功能表RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外部中斷0）/INT1（外部中斷1）T0（記時(shí)器0外部輸入）T1（記時(shí)器1外部輸入）/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)作為編程校驗(yàn)和閃爍編程接收部分控制信號(hào)。做輸入口時(shí)，由于內(nèi)部的上拉電阻，被外部拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流ILL。P3口：P3口管腳是8個(gè)雙向并帶有內(nèi)部上拉電阻的I/O口。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)存取時(shí)，輸出是地址的高8位。P2口：P2口為8位內(nèi)部上拉電阻雙向I/O口，其緩沖器可接收輸出4個(gè)TTL門電流，在被寫為“1”時(shí)，管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高作輸入。P1口寫入1，然后上拉為高電平作輸入，下拉為低電平輸出電流，是內(nèi)部上拉所造成的結(jié)果。FIASH編程，P0口作為原碼輸入口，F(xiàn)IASH進(jìn)行校驗(yàn)，P0輸出原碼，P0外部采取拉高。P0口：P0口是8位雙向開路I/O口。 STC89C52引腳圖管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。掉電保護(hù)模式，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止[9]。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：閃光的8K字節(jié)，256字節(jié)RAM，32位I/O線，看門狗定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)六向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 主控模塊 STC89C52STC89C52單片機(jī)是一種低功耗，高性能CMOS 8位微控制器具有8K字節(jié)的可編程閃存，與80C51指令集和引腳完全兼容。傳感器模塊用于實(shí)時(shí)溫度、濕度及光照強(qiáng)度的檢測(cè)，由于DHT11是數(shù)字一體化，集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊，直接連接單片機(jī)即可。主控模塊采用STC89C52芯片，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，并利用各個(gè)接口分別控制外圍模塊，使其他模塊可以連成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需要[7]。經(jīng)過(guò)綜合考慮，1602是最好的選擇。相比于1602液晶屏，12864能更形象具體的實(shí)現(xiàn)顯示功能。在編程使用原理、寫指令和寫地址等都基本相同。僅能顯示字母、數(shù)字和符號(hào)，但寄存器不止32個(gè)。方案二：采用HJ1602液晶顯示屏。光傳感器方面則選擇常用的光敏電阻。且簡(jiǎn)便易行，可靠穩(wěn)定，具有超高的性價(jià)比。通過(guò)以上分析，方案一雖然精度高，卻稍顯復(fù)雜。2℃，測(cè)濕精度為177。測(cè)量范圍濕度20%~90%RH，溫度0℃~50℃。傳感器由電阻式測(cè)濕元件和NTC測(cè)溫元件組成與單片機(jī)連接。DHT11是集成型的一體數(shù)字溫濕度傳感器。2%RH。℃，℃。 傳感器選擇方案一：選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測(cè)模塊，HS1101濕度傳感器作為濕度采集模塊。STC對(duì)工作環(huán)境的要求也比較低，3V~4V之間還可以正常工作，所以選用STC單片機(jī)會(huì)更合適。而AT89C51不帶ISP下載，要用下載器才行，STC89C52可以用你的USB轉(zhuǎn)串口進(jìn)行下載，下載軟件可以到STC廠家網(wǎng)站下載。AT89C51芯片提供三個(gè)級(jí)別的程序存儲(chǔ)器的加密，并提供了方便、靈活、可靠的硬件加密，可以保證程序或系統(tǒng)不被仿制。只要程序長(zhǎng)度小于4K，四個(gè)I/O端口提供給所有用戶。 主要元器件選擇 單片機(jī)選型方案一：AT89C51是低電壓，高性能的CMOS型8位微控制器，該設(shè)備采用MCS51指令，片內(nèi)通用的8位中央處理器和閃存單元，功能強(qiáng)勁，采用FLASH技術(shù)4K程序存儲(chǔ)器，對(duì)設(shè)備開發(fā)要求低，從而縮短了開發(fā)周期。方案一的好處是設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，