【正文】 成機器碼，生成 hex 文件：右擊工程視圖窗口中的 Target1，選擇 Options for Target “target1” 把 Output 選項卡里面的 Create HEX File 前面的勾打上 ，這樣編譯后會生成機器碼，如圖所示。再新建文件，點擊菜單欄中 File 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 下的 new 新建文件 ，進行保存。 為了使仿真圖看起來更整潔，我們部分電路連線選擇連線標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，以單片機 19 引腳為例，將其用線引出，如 然后再點擊左側(cè)任務(wù)欄中 再單擊引線得到對話框如圖 所示，在窗口中輸入 X1 得到此效果 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 圖 連線標(biāo)簽窗口 若要對某個元件或一部分電路做出說明，則單擊任務(wù)欄中的 Text Script Mode得到如圖 效果，在界面中輸入文字即可。選放好元器件后，要對元器件進行一個重新的布局，使之看起來很清晰，并且所占面積較小。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。Proteus 實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計 ，可以實現(xiàn) 從原理圖 繪制和 代碼調(diào)試到 1 與其 外圍電路仿真，一鍵切換到 印刷電路板的 設(shè) 計 。 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 ， 它不僅具有其它 EDA 軟件的仿真功能，還 可以對 單片機及 其 外圍器件 進行仿真，是目前在這方面做得最好的 EDA 工具軟件 。 Proteus Proteus 用來對電路進行仿真，它的功能強大，包括單片機在內(nèi)的眾多元器件都可以仿真。 Keil C51 整合了 豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具。 Keil 編譯器 是目前最流行 的 單片機 開發(fā) 的軟件 ，它 是美國 Keil Software 公司 開發(fā)的 C 語言開發(fā)系統(tǒng) 。 SHT11 讀寫數(shù)據(jù)的規(guī)則是：在時鐘線的下降沿之后數(shù)據(jù)線改變狀態(tài)，并在時鐘線的上升沿有效。寫時序用來發(fā)送控制字，即發(fā)送命令，測量結(jié)束后，發(fā)出讀時序讀回測量數(shù)據(jù)。 SHT11 有 4 種時序：啟動傳輸時序、寫字節(jié)時序、讀字節(jié)時序及復(fù)位時序。其他 C 文件要使用該變量時，要先使用 extern 將全局變量的作用域擴展到本 C 語言文 件。某個 C 文件要調(diào)用其它 C 文件中的函數(shù)時，要在當(dāng)前 C 語言文件中先進行聲明，然后再調(diào)用，或者也可以把每個 C 文件中定義的函數(shù)都寫到相同名字下的 .h 頭文件中，其他 C 文件要調(diào)用該函數(shù)時要在前面加上 include *.h，將頭文件包括進來。 軟件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計的大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)由一個主程序調(diào)用多個子程序，它們包括SHT10 溫濕度采集子程序、 LCD1602 液晶顯示子程序、輸出控制子程序、鍵盤掃描子程序，如下圖所示： 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 圖 程序總體結(jié)構(gòu) 主程序主要就是調(diào)用各個子程序的 C 語言文件中定義的函數(shù)，實現(xiàn) SHT1LCD1602 初始化等操作，然后測量溫濕度，調(diào)用函數(shù)對數(shù)據(jù)進行處理，最后進行顯示并輸出控制信號。 4 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 系統(tǒng)的工作流程是，操作人員在計算機上輸入需要設(shè)定的溫濕度限定值，當(dāng)設(shè)定的溫濕度值與檢測溫濕度值不同時，單片機 控制系統(tǒng)則會采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器 (其地址為 0000HFFFFH)，EA端必須保持低電平 (接地 )。應(yīng)注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 RST：復(fù)位輸入。對 P3 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 (IIL)。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對 P0端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入。 P0口： P0 口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù) 工作；掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機停止一切工作，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 AT89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 元件清單 本次設(shè)計需要用到的元器件如下表所示： 表 所需元件列表 型號 個數(shù) AT89C52 1 LCD1602 1 SHT11 1 RES 9 RESPACK8 1 CRYSTAL 1 LEDRED 1 SPEAKER 1 BUTTON 4 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 PNP 1 B7600 1 1206N 2 關(guān)鍵器件的介紹 AT89C52 AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，存儲器是采用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品的指令和引腳完全兼容。 本設(shè)計中的鍵盤是低電平有效。 本設(shè)計中總共用到 4 個按鍵式開關(guān)，他們用來改變設(shè)定的溫濕度上下限數(shù)值。矩陣式鍵盤較為復(fù)雜，一般用于按 鍵數(shù)目較多，而單片機可用的 I/O 口又比較有限時。 按鍵電路設(shè)計 圖 按鍵 電路圖 鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。 報警電路設(shè)計如下 圖： 圖 報警電路圖 蜂鳴器工作電流一般為 10mA，而單片機的 I/O 口只能承受幾毫安的電流，因此需要加三極管進行驅(qū)動。有源蜂鳴器由于內(nèi)部集成了振蕩源，所以使用直流電壓就可以驅(qū)動它鳴叫；無源蜂鳴器內(nèi)部沒有振蕩源，因此一般使用 2K～5K 方波來驅(qū)動。蜂鳴器為一種采用一體化結(jié)構(gòu)的電子器件， 采用了直流電壓來供電，廣泛的應(yīng)用到了計算機、報警器、復(fù)印機、電子玩具、電話機、汽車電子設(shè)備、定時器等電子產(chǎn)品之中用作發(fā)聲器。數(shù)據(jù)線要通過一個上拉電阻接到 VCC，目的是避免信號沖突，使單片機的引腳只提供低電平，要得到高電平則使該引腳懸空，由上拉電阻提供高電平。因此，從滿足大棚溫濕度監(jiān)測的要求來看， SHT11 已經(jīng)足夠，故選用 SHT11。三者的溫濕度性能如下圖所示。 它與單片機的接口電路如下圖所示： 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 圖 LCD1602 與單片機的接口電路 溫濕度傳感器模塊 溫濕度傳感器選用瑞士 Sensirion 公司生產(chǎn)的 SHT10。 CGROM用來保存 LCD1602內(nèi)部固化的一些字符的字模，比如英文的 26個字母的大小寫； CGRAM 用來保存用戶自己取的字模，比如，如果要顯示漢字，就必須自己去漢字字模，在這里我們都用英語字母，故不用 CGRAM； DDRAM 用來存儲要顯示的字符的字模，它和屏幕上的位置是對應(yīng)的，第一行為 00H 到 0FH，第二行為 40H 到 4FH。 液晶顯示模塊 測量到的溫濕度值將顯示到液晶屏 LCD1602 上，它可以顯示 2行，每行 16 個字符。 程序運行過程中如果跑飛了、 程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時 ，就需要用到手動復(fù)位。隨著充電的繼續(xù)進行，電流會逐漸減小，電阻兩端的電壓 UR=IR 也逐漸減小，即 RST 引腳的電勢逐 漸減小。先說說上電復(fù)位的工作原理，當(dāng)單片機上電時，電源 +5V 的 Vcc 通過 10K 的電阻對 10uF 的電容進行充電。因此上電的時候就要讓單片機復(fù)位一次；在運行過 程中，如果程序出錯，也需要進行手動復(fù)位。系統(tǒng)上電運行后，如果需要復(fù)位，只需通過手動復(fù)位就可以實現(xiàn)。 為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的部分 ，其第一功能就是高電平復(fù)位，高電平復(fù)位是在通電瞬間通過充電來實現(xiàn)的。 89系列單片機的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng) VCC 上電時，只有當(dāng) VCC 超過 ，低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)未定可靠工作，復(fù)位可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。電容 C1 和 C2 對頻率有微調(diào)作用，應(yīng)盡可能的安裝在單片機芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶振，與內(nèi)部的反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。 AT89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1 和 XTAL2，在 XTAL1 和 XTAL2 端口接上時鐘電源即可構(gòu)成時鐘電路。根據(jù)AT89C52 單片機時鐘周期的要求，回路需要選用頻率為 12MHz 的晶振。 3 單元模塊設(shè)計 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 圖 單片機最小系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng)應(yīng)包括振蕩電路和復(fù)位電路等。 方案選擇 PLC 和單片機都能作為主控制器進行設(shè)計，但是在價格方面單片機具有巨大優(yōu)勢。一個單片機只要幾塊錢，而一個很一般的 PLC 一般也要幾百上千元。單片機用 C 語言編程，相對 PLC 的梯形圖要復(fù)雜得多，但是編程更為靈活，可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能。 PLC 在工業(yè)控制領(lǐng)域用得比較多，編程簡單，而且抗干擾能力強。溫濕度傳感器 SHT10 通過 I2C 總線與單片機連接。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 圖 用 PLC作為主控制器的控制系統(tǒng) 方案二 使用單片機進行控制。 使用 PLC 的最大優(yōu)點在于 PLC 使用梯形圖進行編程，編程語言形象直觀，難度較低，因此開發(fā)周期短，便于擴展。性價比高的產(chǎn)品更容易被消費者接收，但是設(shè)計過程中不能盲目地追求性價比，它應(yīng)該建立在對產(chǎn)品性能要求的基礎(chǔ)上，首先要滿足性能要求，然后再設(shè)法降低產(chǎn)品成本。 要提高控制系統(tǒng)的可靠性，那么就要注意以下幾個方面：選用的元器件要有很高的可靠性；由于供電電源很容易產(chǎn)生干擾，所以應(yīng)該對其采用抗干擾措施；對輸入輸出通道也一樣，要采用抗干擾措施；在對電路板的設(shè)計時，要合理的布線和接地；軟硬件都要進行濾波；系統(tǒng)要有自己診斷功能等。如果系統(tǒng)的可靠性不能達標(biāo)，那么系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就會增大，造成很大的損失。 1℃； （ 3）測溫范圍： 0~+55℃； （ 4）濕度測量誤差：177。另外，還要能夠通過按鍵修改設(shè)定的上下限。 ，系統(tǒng)可自動報警，并輸出驅(qū)動信號控制繼器對大棚溫濕度進行調(diào)節(jié)。 。這樣就實現(xiàn)了對大棚溫濕度的自動控制?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)比較的結(jié)果對調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，啟動相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備如噴水機，吹風(fēng)機，加熱器，降溫等，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度狀態(tài)。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)（ AT89C52），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行對比，并通過顯示電路將測得的溫濕度進行實時顯示。 國外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中，近幾年各國溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，朝著網(wǎng)絡(luò)化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路。 雖然這種自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化，適合規(guī)模化生產(chǎn)，提高了勞動生產(chǎn)率，通過改變大棚溫室度的設(shè)定目標(biāo)，可以自動的對大棚內(nèi)溫濕度進行調(diào)節(jié)，但是這種調(diào)節(jié)對作物的生長來說還是相對滯后的，難以介入 作物生長的內(nèi)在規(guī)律。這種自動控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長所需的環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計算編機根據(jù)傳