【正文】 ......................................................................................................... 17 系統(tǒng)總流程圖 ................................................................................................................ 17 溫度控制流程圖 ............................................................................................................ 19 光照度控制流程圖 ........................................................................................................ 20 鍵盤(pán)掃描流程圖 ............................................................................................................ 21 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 22 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 1 花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)生：鮑麗（指導(dǎo)老師：王?。? （淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院） 摘 要 ：隨著現(xiàn)在我們生活質(zhì)量的快速提高，溫室已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本設(shè)備。本設(shè)計(jì)系統(tǒng) 以單片機(jī)為核心 通過(guò)數(shù)字溫度傳感器、光敏電阻對(duì)花房的溫度和 光照度進(jìn)行數(shù)據(jù) 采 集 經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量，其值由單片機(jī)處理， 后由單片機(jī)控制如果超過(guò)我們預(yù)先設(shè)定的溫度、光照度限制范圍，報(bào)警模塊將進(jìn)行報(bào)警 。 temperature sensor。 relay 花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 2 前言 隨著社會(huì)發(fā)展 ，中國(guó)的農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和應(yīng)用，使農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速， 但是溫室花房 是其 一個(gè)重要的組成部分。 我們知道， 溫室花房?jī)?nèi)花的生長(zhǎng)與 空氣的溫度 、 二氧化碳的含量 、 土壤水分 、光照強(qiáng)度有很大的關(guān)系。 在溫室溫度和濕度、光技術(shù)設(shè)施園藝工程由于其廣泛的密切紀(jì)律 ,技術(shù)含量高 ,得到了越來(lái)越多的關(guān)注世界各地 ,尤其是在一些發(fā)達(dá)國(guó)家 ,溫室溫度和濕度、光照度幾乎是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控 制。中國(guó)的溫室 的目前現(xiàn)狀是 ， 大多數(shù)溫室 主要依靠手工管理 與控制溫室的環(huán)境，缺乏立體的科學(xué)的指導(dǎo)技術(shù) 。為了克服上述缺點(diǎn)，我們需要一個(gè) 容 易使用的自動(dòng)檢測(cè)與 自動(dòng) 控制系統(tǒng)。 隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù) 和傳感器技術(shù) [1]的 快 速發(fā)展，在自動(dòng)檢測(cè)與 自動(dòng) 控制系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)溫室的重要產(chǎn)品的實(shí)施，已被廣泛應(yīng)用在中國(guó)的大部分地區(qū)。 農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)自動(dòng)化管理的基本保證。 本系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 是基于單片機(jī)的溫度 、 光強(qiáng)度 自動(dòng) 檢測(cè) 及自動(dòng)控制原理 設(shè)定的。 1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)以溫度、光照度作為主要的控制參數(shù)，來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其主要功能有： （ 1）實(shí)現(xiàn)對(duì)花房溫度、光照度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、采集，測(cè)量空間的多點(diǎn)溫度、光照度數(shù)值。 （ 3）能夠根據(jù)不同地點(diǎn)、時(shí)間、花卉種類(lèi)的不同，設(shè)定不 同的參數(shù)值，可以使花卉在最佳適宜的環(huán)境下生長(zhǎng)?？煞譃闇囟?、光照度 采集系統(tǒng)及液晶顯示模塊，報(bào)警系統(tǒng)， 以及溫度、光照度控制模塊，復(fù)位電路和晶振模塊。當(dāng)花房的溫度、光照度不在設(shè)定適宜范圍情況時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)向溫度光照度調(diào)節(jié)器發(fā)送信息，控制調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)花房溫度光照度，使其回歸正常范圍。光照度高 與設(shè)定值范圍 時(shí)，系統(tǒng) 光照度控制電路自動(dòng)控制打開(kāi)花房 頂部的遮陽(yáng) 網(wǎng) ，避免陽(yáng)光直射作物， 減小光照度， 以 減少?gòu)?qiáng)光對(duì)作物生長(zhǎng)的影響。 2硬件簡(jiǎn)介 STC89C52RC 單片機(jī) [2]是新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單 片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 ： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） ；單片機(jī)工作頻率范圍： 0～ 40MHz， 而對(duì)于 普通 8051 的 0～ 80MHz。 I/O 口 （ 32 個(gè)）復(fù)位后為 ： P P P P4 是 并行雙向 I/O 接口 ， P0 口輸出是漏極開(kāi)路 電路 ， 當(dāng)用為 總線擴(kuò)展時(shí)， 不需要外接 上拉電阻， 而 作為 I/O 口用時(shí)，則 需 外接 上拉電阻。 EEPROM 功能 ； 具有看門(mén)狗功能 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。當(dāng)輸入連續(xù) 24 個(gè)時(shí)鐘 周期以上高電平 時(shí) ， 系統(tǒng)開(kāi)始 用來(lái)完成單片機(jī) 內(nèi)部 的復(fù)位初始化操作。 XTAL1（ 19 引腳） ：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 ALE/ ROG （ 30 引腳） 地址鎖存控制信號(hào) 輸出端 ：在 訪問(wèn) 片 外程序存儲(chǔ)器 期間，下降沿用于 鎖存 P0 輸出的 低 8 位地址的輸出脈沖 [3]。 復(fù)位電路 復(fù)位引腳（ Reset）為第 9 腳， 當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò) 2 個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。 而對(duì)于 上電復(fù)位， 在 復(fù)位引腳上 外 接了一個(gè)電容，當(dāng)復(fù)位引腳接 +5 V 電壓時(shí)， 此時(shí)的 電花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 6 容 是作為 短路 的 ，經(jīng)過(guò)一 小 段時(shí)間后 ， 電容 就將會(huì) 處于充電 的 狀態(tài)， 此刻的電路是 相當(dāng)于斷開(kāi) 的 。 在當(dāng)開(kāi)關(guān) 沒(méi) 有 按下 去的 時(shí)候 ， 此時(shí)的 電容 是 處于充電狀態(tài) 的 ；而 當(dāng) 在 按鈕按下時(shí) 候 ， 此時(shí)的 電容 就將開(kāi)始 放電， 因此， 在 復(fù)位 引腳上產(chǎn)生 了 高電平，達(dá)到 了電路 復(fù)位的 作用 。晶振有兩種其中包含有源晶振與無(wú)源晶振，是時(shí)鐘電路中最重要的部件之一，晶振的作用是向 IC 等部件提供相應(yīng)的基準(zhǔn)頻率。當(dāng)我們?cè)趯?shí)際的應(yīng)用中使用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件時(shí)，此時(shí)的 XTAL2 是需要不接的 [4]。 圖 4 晶振電路原理圖 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 7 電源電路 圖 5 電源電路原理圖 系統(tǒng)的電源電路由電源和二極管組成，為整個(gè)電路提供電源，使整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作。 花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 8 溫度傳感器 DS18B20溫度傳感器的特性 DS18B20 數(shù)字溫度 傳感器 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire， 被我們稱(chēng)之為 單總線器件， 其特點(diǎn)是 線路 非常的 簡(jiǎn)單 、外形也是很小的 。 DS18B20 溫度傳感器 的特點(diǎn) 1. 只 需要 一個(gè)端口 I/O 就能夠 實(shí)現(xiàn)通信。 實(shí)際 的 應(yīng)用中實(shí)現(xiàn) 檢 測(cè)溫 度是 不 用 任何外部元器件 的 。 － 55oC 到＋ 125oC 之間 ，精確度在 度。 內(nèi)部 可以 有溫度上、下限設(shè)置 報(bào)警 。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 其的內(nèi)部是由 3 部分組成的： 1. 具有 64 位激光只讀存貯器，在這里存放著每個(gè) DS18B20 的唯一的序號(hào) ,開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào) (DS18B20 為 10H） ,接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào) ,共有 48 位 ,最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 的存貯器，它由高速存貯器 RAM 和 EERAM(高溫 TH 和低溫 TL報(bào)警觸發(fā)器）組成 ,數(shù)據(jù)首先寫(xiě)入高速存貯器 RAM 中 ,然 后通過(guò)復(fù)制命令將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 EERAM 中。最低位先讀出。表 2 是溫度和數(shù)字量的關(guān)系。接下來(lái)兩個(gè)字節(jié)沒(méi)用 ,若讀它應(yīng)全為 1 。最后一個(gè)字節(jié)為 CRC 校驗(yàn)。 1602 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功 耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。 它 還 有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 LCD1602引腳 VSS： 為電源地 。 VL：是作為 LCD1602 液晶顯示器 的 對(duì)比度調(diào)整端， 當(dāng) 接正 電源時(shí) 此刻的 對(duì)比度最 小的 ， 當(dāng) 接地電源時(shí) 此刻的 對(duì)比度最 大 。 R/W：是作為 讀寫(xiě)信號(hào) 使用 ， 當(dāng)為 高電平 1 時(shí) 是 讀操作 功能 ， 當(dāng)為 低電平 0時(shí) 是 寫(xiě)操作 功能 。 E： 端為使能端。 BLA～ BLK:空腳或背燈電源。 指令 1：清除顯示， 指令碼 01H,作用是使光標(biāo)在 00H 地址位置進(jìn)行復(fù)位。 指令 3：使用顯示模式方式和光標(biāo)移動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行設(shè)置 I/D：光標(biāo)是表示移動(dòng)方向的，高電平 1 是右移的，低電平 0 是左移的； S:是用來(lái)決定屏幕上全部的文字是否進(jìn)行選擇左移或是選擇右移。 指令 4：是用來(lái)作為顯示開(kāi)關(guān)控制的作用 其中 D：是用來(lái)控制顯示整個(gè)電路的開(kāi)與關(guān)作用，高電平 1 是開(kāi)顯示的表示，低電平 0 是關(guān)顯示的表示； C：是用來(lái)作為光標(biāo)開(kāi)花房溫度 、 光照度控制電路設(shè)計(jì) 12 與關(guān)的控制作用，高電平 1 表明是有光標(biāo)的，低電平 0 表示沒(méi)有光標(biāo) B：是用來(lái)作為光標(biāo)是否閃爍的控制，高電平 1 表明是閃爍，低電平 0 則表示不閃爍。 S/C：高電平 1 時(shí)是用來(lái)顯示文字的，低電平 0 時(shí)是用來(lái)移動(dòng)光標(biāo)的。 DL：高電平 1 時(shí)是表示有總線的數(shù)量是 4 位，低電平 0 時(shí)是表明有總線的數(shù)量是 8 位的； N：低電平 0 時(shí)表示為顯示單行，高電平 1 時(shí)表示為顯示雙行； F: 低電平 0 時(shí)表示顯示的點(diǎn)陣字符是 5x7 形式的，高電平 1 時(shí)表明顯示點(diǎn)陣字符是 5x10 形式的。 指令 8：是用來(lái)設(shè)置 DDRAM 的地址。 BF：是讀取忙碌信號(hào)的標(biāo)志位，高電平 1 是表示忙碌，此刻的模塊是不能收到命令或接收到數(shù)據(jù)的，低電平 0 則表示不忙的，此時(shí)的模塊式可以接收數(shù)據(jù)或者接收命令的。 指令 11：是表示讀數(shù)據(jù)的。其在沒(méi)有光照射的 情況下 ,表現(xiàn)出來(lái)的是高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí) ,其電阻值是會(huì)快速減小的。 該系統(tǒng)可通過(guò)光敏電阻將光照強(qiáng)弱信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)發(fā)光二極管顯示以及通過(guò)蜂鳴器報(bào)警從而成為光照強(qiáng)度自動(dòng)顯示檢測(cè)系統(tǒng)。因此可以通過(guò)光敏傳感器將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào) ,并可以利用光照傳感器受光照不同阻值不同產(chǎn)生的電信號(hào)不同從而顯示不同的信號(hào)。光敏電阻器在一定的外加電壓下 ， 當(dāng)有光照射時(shí) ， 流過(guò)光敏電阻器的電流被我們稱(chēng)之為光電流 ，其 外加在光敏電阻器的電壓和光電流之比被我們稱(chēng)之為亮電阻 ， 常用“ 100LX”來(lái)進(jìn)行表示。當(dāng)有一定數(shù)量的外在電壓加在光敏電阻器下時(shí) ， 也沒(méi)有光照射的情況下 ，此時(shí) 流過(guò)光敏電阻器的電流被我們稱(chēng)之為暗電流。 。 ，其 光敏電阻的光電流和光通量之間的相互關(guān)系如下所示：雖不同類(lèi)型的光敏電阻有不同的光照特性 ， 但是光照特性的曲線表現(xiàn)出來(lái)是非線性特性。光敏電阻通常在自動(dòng)化控制的系統(tǒng)中作為光電開(kāi)關(guān)來(lái)使用。在有一定的光照度情況下 ，連接 加在光敏電阻兩端之間的電流與電壓之間的相互關(guān)系，這種關(guān)系被稱(chēng)之為伏安特性。當(dāng)在給定的光照度下 ，當(dāng) 其加的電壓較大時(shí) ， 光電流也是較大的 ， 且是沒(méi)有飽和現(xiàn)象的。 當(dāng)光敏電阻接受脈沖光照射時(shí)候 ， 光電流是需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才可以到達(dá)穩(wěn)定值 ， 但是當(dāng)光照停止以后 ， 光電流 是不會(huì)立刻表現(xiàn)為 0 值得 ， 這就是被我們稱(chēng)之為光敏電阻的時(shí)延特性。 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 溫度及光照度測(cè)試電路 由于在本系統(tǒng)中采用了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 [9]，所以后續(xù)電路簡(jiǎn)單，只需將傳感器的數(shù)據(jù)輸入 /輸出管腳直接接到單片機(jī) I/O 口，通過(guò)單片機(jī)的控制 DS18B20 傳感器并實(shí)時(shí)讀取花房空氣溫度。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 RD：當(dāng) CS 、 RD 皆為低位準(zhǔn) (low) 時(shí)， ADC0804 會(huì)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字訊號(hào)經(jīng)由 DB7 DB0 輸出至其它處理單元 [10]。當(dāng) CS 、 WR 皆為低位準(zhǔn) (low) 時(shí) ADC0804 做清除的動(dòng)作，系統(tǒng)重置