【正文】 時鐘系統(tǒng)更好的讓用戶設(shè)計調(diào)試和定時，合理的安排溫室環(huán)境溫度。在溫度傳感器中雖然 AD590 溫度傳感器要求的精度和適應(yīng)環(huán)境比 DS18b20 更高一點(diǎn)，但 是后續(xù)的模擬電路較為復(fù)雜，反而引入了不確定量， DS18b20 后續(xù)電路簡單占用的 I/O 口數(shù)量少，為整體留出了足夠的 I/O 口資源。 溫室監(jiān)控系統(tǒng)比較重要的兩個指標(biāo)是采集的數(shù)據(jù)的精度和控制的準(zhǔn)確度。 現(xiàn)代溫室中需要考慮到系統(tǒng)的可移植和可擴(kuò)展性，用戶可以根據(jù)自身的環(huán)境因素和需求更改相應(yīng)的參數(shù)。方案二中使用傳感器較便宜成本低，也能夠達(dá)到設(shè)計的要求，只是在程序上比較復(fù)雜。其原理框圖如圖 22所示。控制部分采用繼電器控制加熱、加濕、通光窗、排風(fēng)扇等外圍電器。在光照傳感器上采用 GY30數(shù)字光模塊， IIC 總線接口占用 I/O 口較少，線性度好。溫度傳感器采用 DS18B20 溫 度傳感器 ，可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度信號的采集 ，只有一根信號線作為單總線與 CPU 連接。 方案二 圖 22 方案二的原理框圖 上位機(jī) RS232 人機(jī)交互系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 檢測系統(tǒng) 溫度 濕度 二氧化碳 光照強(qiáng)度 報警 LED 時鐘 液晶 排風(fēng) 通光 加熱 加濕 下位機(jī)（ STC12C5A60S2） 鍵盤 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 方案二：本方案中采用上位機(jī)與下位機(jī)通訊的方式，將下位機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時傳回上位機(jī)中，上位機(jī)也可以將控制命令傳遞下位機(jī)。 溫度 濕度 光照強(qiáng)度 二氧化碳濃度 檢測系統(tǒng) 單片機(jī) 89S52 鍵盤 LCD 液晶顯示 加熱 加濕 光照 釋放 CO2 控制系統(tǒng) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)根據(jù)預(yù)先由鍵盤設(shè)定的閥值作出相應(yīng)的控制動作，控制外圍電器的開啟和關(guān)閉，并且 LCD 液 晶顯示屏將實(shí)時顯示環(huán)境參數(shù)。二氧化碳濃度檢測傳感器采用紅外二氧化碳傳感器 6004。 濕度傳感器采用 HOS201 濕敏傳感器，該傳感器為高濕度開關(guān)傳感器 ，工作電壓在交流 1V以下 頻率為 50HZ～ 1KHZ，測量范圍為 0%～ 100%RH，工作溫度為 0～ 50℃ ，阻抗在 75%RH(25℃) 時為 1MΩ ?！?，當(dāng)電源電壓在 5— 10V 之間，穩(wěn)定度為 1﹪時，誤差只有 177。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 總體方案設(shè)計 方案比較 方案一 圖 21 方案一的原理框圖 方案一：本方案采用 STC89S52 單片機(jī)為控制器，處理由傳感器傳回的數(shù)據(jù)并根據(jù)鍵盤輸入的環(huán)境參數(shù)閥值來控制外部控制器的開啟和關(guān)閉，通過液晶實(shí)時顯示出環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。 1 月 — 2 月，查閱和收集文獻(xiàn)資料； 2 月 20 日 — 3 月 15 日，提出設(shè)計方案并對方案進(jìn)行比較和論證，并最終確定方案。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中較為重要的一個環(huán)節(jié)就是對環(huán)境參數(shù)的檢測和控制，例如：溫 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 度、濕度、光照、二氧化碳的濃度等。傳感器將采集到的信號傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)將采集的信號處理后由 LCD1602 液晶實(shí)時顯示，便于觀察。 本設(shè)計主要以單片機(jī)為核心來實(shí)現(xiàn)溫室監(jiān)控系統(tǒng)。 現(xiàn)在的溫室管理系統(tǒng)在 利用計算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代控制理論對溫室的內(nèi)部和外部的各種環(huán)境因素的監(jiān)控，包括溫度、濕度、光照、 CO2 以及養(yǎng)料等，并且進(jìn)行自動的控制和調(diào)節(jié)。 90 年代中后期，在對國外溫室設(shè)備配置、溫室栽培品種、栽培技術(shù)等各個方面進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，我國自主開發(fā)了一些研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng) 。 我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于 20 世紀(jì) 80 年代。目前正開發(fā)和研制計算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。溫室監(jiān)控系統(tǒng)基于現(xiàn)代科技技術(shù)對溫室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測與控制，使得環(huán)境參數(shù)符合既定要求。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度 ,解放生產(chǎn)力 。 基于單片機(jī)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 目 錄 ....................................................... 4 設(shè)計背景 ................................................... 4 實(shí)施計劃 ............................................... 5 2 總體方案設(shè)計 ................................................ 6 方案比較 ................................................... 6 方案一 ............................................... 6 方案二 ............................................... 7 方案論證 ................................................... 8 方案選擇 ................................................... 8 3 單元模塊設(shè)計 ................................................ 9 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 ............................... 9 主控制器設(shè)計 ......................................... 9 溫度檢測模塊設(shè)計 .................................... 10 濕度檢測模塊設(shè)計 .................................... 11 光照檢測模塊 ........................................ 12 二氧化碳濃度檢測模塊設(shè)計 ............................ 13 鍵盤模塊設(shè)計 ........................................ 14 DS1302 時鐘電路設(shè)計 ................................ 15 顯示電路設(shè)計 ........................................ 16 繼電器控制電路設(shè)計 .................................. 17 電源電路設(shè)計 ....................................... 18 I/O 口擴(kuò)展電路 ..................................... 19 MAX232 通訊電路設(shè)計 ................................ 20 電路參數(shù)的計算及元器件的選擇 .............................. 21 555 振蕩電路 ........................................ 21 電源電路 ............................................ 22 時鐘電路 ............................................ 24 特殊器件的介紹 ............................................ 24 DS18B20............................................. 24 HS1101.............................................. 26 LCD1602............................................. 29 BH1750FVI.......................................... 31 ................................................... 35 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 軟件設(shè)計原理及設(shè)計所用工具 ................................ 35 軟件結(jié)構(gòu)圖 ................................................ 36 軟件流程框圖 .............................................. 37 總體流程圖 .......................................... 37 4x4 矩陣鍵盤的軟件設(shè)計： ............................ 38 DS18B20 的軟件程序設(shè)計 .............................. 40 二氧化碳濃度傳感器 6004 程序設(shè)計 ..................... 41 上 /下位機(jī)程序設(shè)計 ................................... 42 5. 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................. 43 硬件調(diào)試 .................................................. 43 軟件調(diào)試 .................................................. 45 軟硬件整體調(diào)試 ............................................ 45 6結(jié)論 ....................................................... 49 7 總結(jié)與體會 ................................................. 51 8謝辭 ....................................................... 52 9 參考文獻(xiàn) ................................................... 53 附 1 系統(tǒng)的原理電路圖 ......................................... 54 附 2 系統(tǒng)的相關(guān)軟件 ........................................... 57 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊?。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長發(fā)育，防治病蟲害及提高 質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。 溫室中比較重要的環(huán)境參數(shù)包括有：溫度、濕度、光照、 CO2濃度等，這幾個環(huán)境參數(shù)都對植物的生長起到了比較關(guān)鍵的作用。 國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70 年代。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)?，F(xiàn) 在世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和 CO2 濃度等單項環(huán)境因子的控制。利用現(xiàn)代科技技術(shù)將原來的人工種植與管理到現(xiàn)在的自動化的過渡。利用各種傳感器將數(shù)據(jù)采集，監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時檢測環(huán)境變化及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，良好的人機(jī)效果使得操作過程簡便。以 STC12C5A60S2 芯片為核心的單片機(jī)小系統(tǒng)，用它來實(shí)現(xiàn)整個溫室監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯控制。用戶可以通過鍵盤輸入環(huán)境參數(shù)的閥值 ，單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動控制外圍設(shè)備狀態(tài)，例如繼電器的開合，加熱、加濕器的開始和停止，使得環(huán)境參數(shù)符合既定要求。傳統(tǒng)的方法是用毛發(fā)溫度表等簡易器材和經(jīng)驗(yàn)來對溫室大棚環(huán)境參數(shù)的檢測，