【正文】 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 MSComm控件的使用 MSComm 控件通信的流程圖如圖 所示。 CommEvent 屬性的事件代碼 、常數(shù)以及含義參見表 。一旦串口發(fā)生通信事件或產(chǎn)生錯(cuò)誤，依據(jù)產(chǎn)生的事件和錯(cuò)誤， MSComm 控件為 CommEvent 屬性賦以不同的代碼，同時(shí)產(chǎn)生 OnComm 事件。格式為： =” BBBB,P,D,S” Portopen 設(shè)置并返回串口狀態(tài)，也可以打開和關(guān)閉串口 Input 從接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并清空緩沖區(qū) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 Inputlen 設(shè)置并返回一次從接收緩沖區(qū)中讀取字節(jié)數(shù) InBufferSize 設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省值為 1024 字節(jié) InBufferCount 設(shè)置并返回接收緩沖區(qū)中等待接收的字符數(shù) InputMode 設(shè)置并返回接收數(shù)據(jù)的類型。下面介紹 MSComm 控件的一些主要屬性，如表 。其實(shí)，查詢方式實(shí)質(zhì)上還是事件驅(qū)動(dòng)，但 在有些情況下，這種方式顯得更為便捷 。適用于自保持的應(yīng)用程序較小的編程。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。在許多情況下，在事件發(fā)生時(shí)程序得到通知，例如，在串口接收緩沖區(qū) 中有一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)，程序都可以利用 MSComm控件的 OnComm事件捕獲并處理這些通信事件， OnComm事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。 它提供下列兩種處理通信的方式。使用它可 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 以建立與串行端口的連接，通過串行端口連接到其它通信設(shè)備（如調(diào)制解調(diào)器），發(fā)出命令，交換數(shù)據(jù)，以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤。 Visual Basic 擁有強(qiáng)大的插件，為用戶編寫程序簡(jiǎn)化了很多復(fù)雜的程序，其中有一個(gè)用于串口通信的控件 MSComm， MSComm控件全稱為 Microsoft Communications Control，是 Microsoft公司提供的 ActiveX 控件，目的是為了簡(jiǎn)化 Windows 下串行通信編程，它既可以用來提供簡(jiǎn)單的串口端口通信功能，也可以用來創(chuàng)建功能完備的、事件驅(qū)動(dòng)的高級(jí)通信工具。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 收到 上位測(cè)控系統(tǒng) 發(fā)送的握手信號(hào)后，就依次命令傳感器 進(jìn)行 溫度濕度光照 轉(zhuǎn)換； 上位測(cè)控系統(tǒng) 依次接收 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 上傳過來的數(shù)據(jù)，并顯示在特定區(qū)域。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 PC與硬件 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 的連接電路圖 為使數(shù)據(jù)在 上位測(cè)控系統(tǒng) 和 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 之間無差錯(cuò)的傳送，本文采用通信協(xié)議來規(guī) 定 數(shù)據(jù)的傳輸。由于 RS232電平與 TTL電平不兼容，本系統(tǒng)通過 MAX232 芯片實(shí)現(xiàn) TTL 電平到 RS232 電平的轉(zhuǎn)換， MAX232 芯片是包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的 RS232 電平轉(zhuǎn)換芯片，適用于各種 232 通信接口。本系統(tǒng)波特率采用 9600bps。本系統(tǒng)是采用 MAX232 芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的。而 RS232C電平是負(fù)邏輯的，與 TTL 電平不兼容，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 不帶負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平 0U 25V~25V 負(fù)載電阻 LR 范圍 3~7k 歐 驅(qū)動(dòng)器輸出電阻 0R 300 歐 負(fù)載電容（包括線間電容） LC 2500pF 邏輯“ 0”時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平 5~15V 邏輯“ 0”時(shí)負(fù)載端接收電平 +3V 邏輯“ 1”時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平 15~5V 邏輯“ 1”時(shí)負(fù)載端接收電平 3V 輸出短路電流 500mA 驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率 30 usV 表 RS232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性 由表 可以看出 RS232C 電平采用負(fù)邏輯，邏輯“ 0”： +5~+15V，邏輯“ 1”：5~15V。這是最常用最簡(jiǎn)單系統(tǒng)連接法。表 給出了 DB9 連接器的信號(hào)引腳功能。 RS232C 是數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE 與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 DCE 之間的接口， RS232C 的 系統(tǒng)械標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 DTE 應(yīng)配置 DB25 插頭，即 25針連接器， DEC 應(yīng)配置 DB25 的插座，即 25孔連接器。RS232C 適用于 短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場(chǎng)合，目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算 系統(tǒng) 與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。 RS232 總線標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) MAX232 MSComm 控件 上位測(cè)控系統(tǒng) RS232 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 在串行通信時(shí)，要求雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通信。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳輸快慢的重要指標(biāo)。 （ 2） 串行通信的傳送速率 在串行通信中，用“波特率”來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。串行通信有兩種基本工作方式：異步傳送和同步傳送。計(jì)算 系統(tǒng) 與外界的數(shù)據(jù)傳送大多數(shù)都是 串行的，通常把計(jì)算 系統(tǒng) 與外界的數(shù)據(jù)傳送稱之為通信，因此提到的通信大多數(shù)都是指串行通信。并行通信速度快、實(shí)時(shí)性好，但占用的口線多、成本高、通信距離短，不適用于小型化產(chǎn)品。 串行通信流程圖如圖 所示： 圖 串行通信流程圖 串行通信 隨著計(jì)算 系統(tǒng) 系統(tǒng)的應(yīng)用和微 系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算 系統(tǒng) 的通信功能顯得尤為重要。綜上所述：本次課題中 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)的硬件選擇 PC 機(jī) ，軟件選擇 VB 語(yǔ)言，來實(shí)現(xiàn)所需要的功能。 對(duì)于編程語(yǔ)言 PLC主要用于工業(yè)上自動(dòng)化控制，沒有數(shù)據(jù)庫(kù)功能，故沒有很好的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的模塊，不利于研究人員進(jìn)行分析。 同時(shí)也有很好的兼容性，能很好的兼容 VB 等編程語(yǔ)言。 PC機(jī) 的優(yōu)點(diǎn)之二： 能實(shí)現(xiàn)原來 PLC 的控制功能。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) (Data Base Management System,DBMS）則是能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行加工、管理的系統(tǒng) 軟件 。比如用戶鍵入一條簡(jiǎn)單的命令就能 自動(dòng)完成復(fù)雜的功能，這就是 操作系統(tǒng) 幫助的結(jié)果；二是統(tǒng)一管理計(jì)算 系統(tǒng) 系統(tǒng)的全部資源，合理組織計(jì)算 系統(tǒng) 工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計(jì)算 系統(tǒng) 的效率。下面 簡(jiǎn)單 介紹一下 PC機(jī) 的優(yōu)缺點(diǎn)： 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 PC 機(jī) 是管理、控制和監(jiān)督計(jì)算 系統(tǒng) 軟、硬件資源協(xié)調(diào)運(yùn)行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運(yùn)行在 計(jì)算 系統(tǒng) 硬件 上的、最基本的系統(tǒng) 軟件 ，是系統(tǒng)軟件的核心。 完整的 PC 機(jī) 包括兩大部分，即 硬件系統(tǒng) 和 軟件系統(tǒng) 。 PLC 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。 PLC 的技術(shù)條件能在一般高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作。 （ 4）抗干擾能力和可靠性能力都強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種 系統(tǒng) 型。 （ 2） 使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯 形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無需計(jì)算 系統(tǒng) 知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。 PLC 具有以下鮮明的特點(diǎn)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的 系統(tǒng)械或生產(chǎn)過程。 下位測(cè)控系統(tǒng) 的操作硬件可以使用 PLC、 PC 機(jī) 等， 軟件可以使用 PLC編程軟件、VB等。當(dāng)光照度過低時(shí)，就打開遮陽(yáng)幕，增加光照度。如果開始檢測(cè)的土壤濕度在適宜的范圍，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)則維持現(xiàn)有狀態(tài)不變。如果開始檢測(cè)的空氣溫度在適宜范圍，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)將維持現(xiàn)有狀態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)的方案選擇如下： （ 1）選擇 AT89C52 單片機(jī)，了解其基本特性和功能，使用 AT89C52 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、光照量的智能控制?？梢暬阌诓僮鞯哪康?。 并通過 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)與 RS232 接口連接起來，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)與上位測(cè)控系統(tǒng)的通信。其中涉及了 上位測(cè)控系統(tǒng) 與 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 串口通信，溫度數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用查詢，溫度曲線繪制等一系列理論方法，并對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示分析實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的監(jiān)測(cè)等方面的研究設(shè)計(jì)進(jìn)行探討 ,提出解決方案。這就要求計(jì)算 系統(tǒng) 具有能從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出控制命令或獲取實(shí)際數(shù)據(jù)的能力 ,這些功能 的實(shí)現(xiàn)可以通過對(duì)計(jì)算 系統(tǒng) 串口的操作完成的 ,簡(jiǎn)單來說就是 智重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 能溫室 測(cè)控系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)計(jì)算 系統(tǒng) 對(duì)串口的控制與訪問。隨著 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 技術(shù)與計(jì)算 系統(tǒng) 技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，利用 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 與 上位測(cè)控系統(tǒng) 的串口通信，實(shí)現(xiàn)溫度 濕度光照 數(shù)據(jù)采集并對(duì) 其 數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在科研及生產(chǎn)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。生產(chǎn)管理主要靠經(jīng)驗(yàn)和單因子定性調(diào)控。但沒有形成國(guó)家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和工廠系列的產(chǎn)品，且應(yīng)用率僅占設(shè)施栽培面積的 10％，而絕大部分由農(nóng)民自行建造的塑料日光溫室也只能起到一定的保溫作用，根本不能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的調(diào)控。 5) 設(shè)施水平低，抵御自然災(zāi)害的能力差。 4) 缺少基于農(nóng)業(yè)專家知識(shí)的 上位測(cè)控系統(tǒng) 管理系統(tǒng)。我國(guó)溫室測(cè)控系統(tǒng)的通信主要有 485總線以及 CAN總線等有線方式。這樣降低了生產(chǎn)管理的效率。從設(shè)施裝備到栽培技術(shù)的生產(chǎn)管理不配套，生產(chǎn)不規(guī)范，難以形成大規(guī)模商品生產(chǎn)?！熬盼濉逼陂g，國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金均首 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 次增設(shè)了工廠化農(nóng)業(yè) (設(shè)施農(nóng)業(yè) )研究項(xiàng)目，并且在項(xiàng)目中加大了計(jì)算 系統(tǒng) 應(yīng)用研究的力度，其中“九五”國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程“工廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程”中，直接設(shè)置了“智能型連棟塑 料溫室結(jié)構(gòu)及調(diào)控設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)施” （ 3） 我國(guó)溫室存在的主要問題 1)科技含量和總體發(fā)展水平較低。 20 世紀(jì) 90 年代初期，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究所和作物花卉研究所，研制開發(fā)了溫室控制與管理系統(tǒng)，并開發(fā)了基于 Windows 操作系統(tǒng)的控制軟件；90 年代中后期，江蘇理工大學(xué)毛 罕平等人研制開發(fā)了溫室軟硬件控制系統(tǒng)，能對(duì)營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照、 CO2 、施肥等進(jìn)行綜合控制，是目前國(guó)產(chǎn)化溫室計(jì)算 系統(tǒng) 控制系統(tǒng)較為典型的研究成果。溫室專家系統(tǒng)的應(yīng)用給種植者帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益，提高了決策水平，減輕了技術(shù)管理工作量，同時(shí)也為種植帶來了很大方便。環(huán)境控制計(jì)算 系統(tǒng) 主要用來對(duì)溫室環(huán)境 (氣象環(huán)境和栽培環(huán)境 )進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。 美國(guó)是最早發(fā)明計(jì)算 系統(tǒng) 的國(guó)家，也是將計(jì)算 系統(tǒng) 應(yīng)用于溫室控制和管理最早、最多的國(guó)家之一。 本系統(tǒng)采取傳感器的技術(shù)采集溫度、濕度的信號(hào)，經(jīng) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng) 對(duì)信號(hào)的處理，傳入 上位測(cè)控系統(tǒng) 系統(tǒng)進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)以隨時(shí)了解溫室大棚的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。了解植物對(duì)光照度的生態(tài)類型，在藥用重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 智能溫室 — 上位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 植物合理栽培、兼做套種、引 種馴化等方面，都是非常重要的。幼苗期最耐陰，但栽后第四年則可除去遮陰物，在強(qiáng)光下生長(zhǎng)，利于根部生長(zhǎng)。當(dāng)參幼苗喜陰，成株則喜陽(yáng)。 同一種植物在不同的發(fā)育階段對(duì)光的要求也不一樣。 （ 3） 光照度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 光是植物進(jìn)行光合作用的能量來源。 濕度 另一方面決定于空氣溫度。 （ 2） 濕度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 影響濕度的因子主要取決于水汽的來源、輸送與空氣保持水汽的能力等。 （ 1） 溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響是綜合的，它既可以通過影響光合、呼吸、蒸騰等代謝過程，也可以通過影響有 系統(tǒng) 物的合成和運(yùn)輸?shù)却x過 程來影響植物的生長(zhǎng)，還可以直接影響土溫、氣溫，通過影響水肥的吸收和輸導(dǎo)來影響植物的生長(zhǎng)。 經(jīng)調(diào)試 表明，該設(shè)計(jì)性能 較 穩(wěn)定，界面 較 美觀，該 智能溫室 上位測(cè)控系統(tǒng) 系統(tǒng)擁有 較 良好的人 系統(tǒng) 界面，通用性好，操作簡(jiǎn)單、方便、易于實(shí)現(xiàn)溫度的集中 監(jiān)控和管理等特點(diǎn)， 理論上 具有較廣泛的應(yīng)用前景。 16 MSComm控件處理通信的方式 ......................................................................... 16 MSComm控件的常用屬性 .................................................