【正文】 設(shè)計(jì)要求，但是從硬件電路設(shè)計(jì)和性?xún)r(jià)比上考慮，本系統(tǒng)傳感器采用進(jìn)口的 SHT10溫濕度傳感器。 傳感器在完成檢測(cè)和控制中起到十分重要的作用，是檢測(cè)和控制過(guò)程中的關(guān)鍵所在，如是沒(méi)有傳感器對(duì)環(huán)境參數(shù)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和轉(zhuǎn)換，控制中心就沒(méi)有辦法對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析處理并作出相應(yīng)的控制。 第 13 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 35 復(fù)位電路 傳感器采集模塊 單片機(jī)是本系統(tǒng)的主控芯片，那么傳感器檢測(cè)到的信號(hào)就要通過(guò)通信模塊傳給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行分析處理。上電復(fù)位電路中， RST 引腳上串接了一個(gè)電容，當(dāng)復(fù)位引腳接 +5v 電源時(shí)，電容處于充電狀態(tài)，當(dāng)充電結(jié)束后，電容相當(dāng)于斷開(kāi) 。例如當(dāng)晶振是 12MHz 時(shí)，時(shí)鐘周期為 1us，機(jī)器周期為 6us，因此，當(dāng)?shù)?9 引腳接高電平并保持在 12us 以上，單片機(jī)就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位。 圖 34 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 STC89C52的 第 9引腳（ Rest）為復(fù)位引腳。自激震蕩電路就是在 XTAL1與 XTAL2之間接入一個(gè)晶振和一個(gè)微調(diào)電容。 表 36 空閑模式和掉電模式下的外部引腳狀態(tài) 第 11 頁(yè) 共 37 頁(yè) 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PESN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 空閑 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) STC89C52 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路除了電源外，還應(yīng)該包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。 STC89C52的掉電模式 STC89C52提供掉電模式，當(dāng)單片機(jī)處于掉電模式時(shí)，晶振將停止工作，但是在這其間片 RAM內(nèi)和特殊功能寄存器上的值將保持不變。當(dāng)使用硬件復(fù)位來(lái)結(jié)束空閑模式時(shí)，就需要 2個(gè)機(jī)器周期的復(fù)位信號(hào)，此時(shí)，單片機(jī)將禁止訪問(wèn)內(nèi)部 RAM上的信息，只可以控制訪問(wèn)端口的引腳。單片機(jī)處于該種狀態(tài)是，單片機(jī)內(nèi)部的 RAM和特殊功能寄存器上的數(shù)據(jù)將保持不變。 表 35 中斷允許控制位 符號(hào) 位地址 功能 EA 中斷允許控制位， EA=0，中斷總禁止； EA=1，各中斷由各自的控制位設(shè)定 預(yù)留 ET2 定時(shí)器 2中斷允許控制位 ES 串行口中斷允許控制位 ET1 定時(shí)器 1中斷允許控制位 EX1 外部中斷 1允許控制位 ET0 定時(shí)器 0中斷允許控制位 EX0 外部中斷 0允許控制位 STC89C52的空閑模式 當(dāng)單片機(jī)處于空閑模式時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部的 CPU就會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，但是單片機(jī)上的所有外部設(shè)備都會(huì)繼續(xù)保持激活的狀態(tài)。 STC89C52 中斷系統(tǒng) 第 10 頁(yè) 共 37 頁(yè) STC89C52有 6個(gè)中斷源： INT0和 INT1是兩個(gè)外部中斷， T0、 T T2是三個(gè)中斷定時(shí)器，另外還有一個(gè)串行中斷。當(dāng) REN=1 時(shí)，串口處于接收的狀態(tài)，此時(shí)就可以啟動(dòng)串口的接收器 REX,開(kāi)始接收數(shù)據(jù)；當(dāng) REN=0的時(shí)候，就至今接收數(shù)據(jù)。 ◆ REN：?jiǎn)⒂?/禁用串行接收控制位。從機(jī)只有在復(fù)位之后才會(huì)接收到 RB8=0 的數(shù)據(jù)。 STC89C52串行口控制寄存器 SCON 表 33 SCON 控制位的分布 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 控制位 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI ◆ SM0、 SM1是單片機(jī)串口工作方式選擇位 表 34 串行口工作方式 SM0 SM1 工作方式 0 0 方式 0：移位寄存器方式 0 1 方式 1： 8位 UART，波特率可變 1 0 方式 2： 9位 UART,波特率為 fosc/64或 fosc/32 1 1 方式 3： 9位 UART，波特率可變 ◆ SM2 ： 多機(jī)通訊控允許控制位。當(dāng)指令訪問(wèn)高 128字節(jié)時(shí)，是訪問(wèn) RAM還是訪問(wèn)特殊功能寄存器將取決 于這條指令的尋址方式。這些 RAM 的高 128字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。 就 STC89C52單片機(jī)而言，當(dāng) EA引腳接高電平，單片機(jī)將先從內(nèi)部存儲(chǔ)器讀取程序，然后才從外部存儲(chǔ)器讀取程序。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以64K尋址。 第 8 頁(yè) 共 37 頁(yè) 可編程 I/O引腳： STC89C52有 4組可編程 輸入輸出 口， 共 32個(gè) ，分別為 P0口 、 P1口 、 P2口 、 P3 口 。 PSEN （ 29）：外部程序儲(chǔ)存器選通信號(hào) /EAVPP （ 31）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。晶振工作時(shí)，引腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期以高電平將使用單片機(jī)復(fù)位。 XTAL2（ 20）：振蕩器反相放大器的輸出端。控制器是 微處理器的控制執(zhí)行部件 ， 它的主要任務(wù)是 主要 讀取指令代碼進(jìn)行分析、識(shí)別 ，并根據(jù) 不同的 的指令來(lái)控制 個(gè)相關(guān)元件 ， 從而保證 保證單片機(jī)能夠 協(xié)調(diào) 。 STC89C52 單片機(jī)的 CPU 包括運(yùn)算器和控 制器，這和 MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。 功能強(qiáng)大的 stc89C52 單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。高密度和非易失性存儲(chǔ)技術(shù)在該單片機(jī)中得到了具體的應(yīng)用，并且該單片機(jī)兼容標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令系統(tǒng)。 STC89C52簡(jiǎn)介 STC89C52 是 一款由 STC 公司生產(chǎn)的 CMOS8位單片機(jī) ， 具有低電壓、高性能等優(yōu)點(diǎn)，該單片機(jī)內(nèi)部含有 8KB的 系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。 復(fù) 位 電 路按 鍵 電 路傳 感 器 電 路報(bào) 警 電 路調(diào) 節(jié) 電 路無(wú) 線 傳 輸S T C 8 9 C 5 2時(shí) 鐘 電 路 顯 示 電 路 圖 21 系統(tǒng)框圖 第 5 頁(yè) 共 37 頁(yè) 第三章 溫室控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由 STC89C52型單片機(jī) 控制模塊、 溫度傳感器 模塊 、無(wú)線收發(fā)模塊、 上位機(jī)（ 計(jì)算機(jī) ）以及溫室內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成 。反之，當(dāng)采集的參數(shù)值小于設(shè)定值的時(shí)候，另一個(gè)處理機(jī)構(gòu)也會(huì)啟動(dòng)工作，讓溫室環(huán)境保持在最佳值附近。操作人員可以現(xiàn)場(chǎng)或者通過(guò)上位機(jī)設(shè)定參數(shù)值，設(shè)置的參數(shù)值和采集到的參數(shù)值可以在顯示模塊以及上位機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。即當(dāng)溫室大棚內(nèi)的參數(shù)偏離設(shè)定值后，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)的啟動(dòng)相應(yīng)的處理機(jī)構(gòu)，將溫室大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)至設(shè)定值附近。 ：可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)超值的聲光報(bào)警功能。 ： 可以通過(guò)顯示屏顯示實(shí)時(shí)參數(shù) 值以及設(shè)定值。農(nóng)作物的生長(zhǎng)有一定的規(guī)律性，它所需的生長(zhǎng)環(huán)境會(huì) 因?yàn)榉N類(lèi)、生長(zhǎng)階段的不同而發(fā)生變化，溫室大棚控制系統(tǒng)就是要根據(jù)這些需求的變化而做出相應(yīng)的處理，使溫室大棚內(nèi)的環(huán)境始終適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。而到了晚上，呼吸作用會(huì)比光合作用強(qiáng)烈的多，著對(duì)溫度就沒(méi)有太高的要求。 對(duì)于 同一種作物， 它 不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)環(huán)境因素的要求是不同的， 而 不同的農(nóng)作物對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求 也 是不一樣的。農(nóng)作物的光合作用、呼吸作用以及根對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收及生長(zhǎng)都和溫室內(nèi) 的溫度、濕度以及光照強(qiáng)度有著密切的關(guān)系。 第 3 頁(yè) 共 37 頁(yè) 第二章 溫室控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 溫室環(huán)境因子 外部環(huán)境因素和農(nóng)作物自身的遺傳特性直接影響著農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)品的最終成果，也是決定作物質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵。與此同時(shí)，在外接的 LCD液晶屏上顯示實(shí)時(shí)的參數(shù)，以便觀察。單片機(jī)分析這些數(shù)據(jù)后自動(dòng)做出相應(yīng)的處理，比如開(kāi)啟天窗、噴灑水霧等。從整體上來(lái)看，溫室大棚控制技術(shù)正朝 越來(lái)越成熟的方向 發(fā)展 ，有 基于 溫室環(huán)境因素 綜合分析模型 、農(nóng)作物生長(zhǎng)模型 和農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng) 完全自動(dòng)化和智能化的 趨勢(shì)。該系統(tǒng) 是以 建立好的植物生長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型 為 理論依據(jù)，是一種溫室專(zhuān)家控制系統(tǒng) ，它 可以適合不同農(nóng)作物 的 生長(zhǎng)。它是通過(guò)總結(jié)技術(shù)知識(shí)、收集各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用溫室智能控制系統(tǒng)技術(shù)建立起來(lái)的系統(tǒng)。 目前我國(guó)很大一部分自主研制的溫室大棚控制系統(tǒng)都屬于這種控制方式。 為了使 農(nóng)作物 較好的 生長(zhǎng) ， 自動(dòng)控制系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)定環(huán)境參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的環(huán)境。它 是根據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng) 狀況 輸入最適合的環(huán)境參數(shù)， 并 通過(guò)各種傳感器 及時(shí) 的檢測(cè)和控制這些 環(huán)境 參數(shù)， 然后 與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果 超出設(shè)定值范圍 ，控制系統(tǒng) 會(huì)啟動(dòng) 相應(yīng)的 調(diào)節(jié)模塊 ，比如加熱，降溫，灑水等等。但是這種控制方式有著最大的缺陷：勞動(dòng)生產(chǎn)效率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)的 需要。 人們 依據(jù)自己長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn) 、觀測(cè) 溫室內(nèi)外的氣候和作物生長(zhǎng)狀況 ， 手動(dòng) 控制 溫室內(nèi)環(huán)境 參數(shù) 。 它不具備真正意義上的控制系統(tǒng)，也沒(méi)有 第 2 頁(yè) 共 37 頁(yè) 真正意義上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。隨著 智能控制技術(shù) 的成熟 ，自動(dòng)化控制 已 不能滿(mǎn)足人們的要 求 ， 而向 自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展 成為主流 。大約 80 年代末 ，農(nóng)業(yè)技術(shù)上出現(xiàn)了 分布式的溫室控制系統(tǒng)。國(guó)外對(duì)溫室大棚控制的研究起步較早，最早可追溯到 20世紀(jì) 70年代。溫室大棚使用采光副噶材料最為結(jié)構(gòu)材料，可以 在惡劣的環(huán)境下為農(nóng)作物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，從而可以達(dá)到調(diào)節(jié)生產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量。這些系統(tǒng)雖然可以取代人工控制，但是也存在著一些缺點(diǎn)。 隨著單片機(jī)和各種電子元器件件的迅猛發(fā)展，溫室大棚智能控制系統(tǒng)也在不斷的完善與改進(jìn)。這種費(fèi)時(shí)實(shí)力而且效率低 下的人工控制的方法不僅隨機(jī)性大而且誤差很大。蔬菜大棚是現(xiàn)代社會(huì)飲食的主要來(lái)源，因此溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度以及光照強(qiáng)度等環(huán)境因素就成了人們研究的對(duì)象。 隨著 科學(xué)技術(shù)越來(lái)越 成熟 ，溫室大棚的控制管理 向著 自動(dòng)化、科學(xué)化 趨勢(shì)發(fā)展 ，因此實(shí)現(xiàn)此目的最基本的保證 是對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制。 關(guān)鍵詞 ： STC89C52單片機(jī)、 溫濕度 傳感器、無(wú)線傳輸 、 溫室 第 1 頁(yè) 共 37 頁(yè) 第一章 緒 論 選題背景 對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些環(huán)境因數(shù)進(jìn)行監(jiān)控室現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)較為重要的環(huán)境。系統(tǒng) 由 溫濕度傳感器 、 STC89C52 型單片機(jī)、無(wú)線收發(fā)模塊、二氧化碳傳感器 、 控制模塊和上位機(jī)模塊 ,以及溫室內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等 組成 。 該系統(tǒng)是在綜合對(duì)比了當(dāng)下的控制系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)需要，做出了全新的修改及設(shè)計(jì)。 濱江學(xué)院 學(xué)年論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于無(wú)線技術(shù)的溫室大棚智能控制系統(tǒng) 院 系 濱江學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 學(xué)生姓名 王 帥