基于單片機(jī)的大棚溫濕度設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-07 19:42本頁(yè)面
【正文】 指導(dǎo)教師 2022 年 6 月 28 電子 104 班 蘇宇寧 大棚溫濕度設(shè)計(jì)I摘 要以 ATMEL S52 單片機(jī)為核心,并通過(guò) DHT11 溫濕度傳感器的工作原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)前環(huán)境中溫度與濕度的測(cè)量，并且通過(guò)設(shè)置好的溫度與濕度的上限、下限的值對(duì)當(dāng)前環(huán)境下的溫度和濕度實(shí)施監(jiān)控，超過(guò)預(yù)警值則實(shí)施自動(dòng)報(bào)警。該系統(tǒng)由溫度傳感器模塊、濕度傳感模塊和液晶顯示模塊組成，應(yīng)用溫濕度傳感器的工作原理對(duì)當(dāng)前環(huán)境實(shí)施監(jiān)控，定時(shí)采集數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)溫濕度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再將接收的數(shù)據(jù)顯示到 12864 液晶顯示屏上，若是超過(guò)預(yù)期設(shè)置的上限和下限，采用二極管模擬報(bào)警，由于制作和組合上的精細(xì)，使得本設(shè)計(jì)顯得智能化、實(shí)用化。但目前我 國(guó)溫室大棚的溫濕度測(cè)量和設(shè)備的操作大多還是由人工來(lái)完成,當(dāng)溫室較大時(shí),操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大本溫濕度控制系統(tǒng)是 以單片機(jī)控制為核心, 以瑞士生產(chǎn)的SHT11單片集成溫濕度傳感器作為溫濕度檢測(cè)元件,初步實(shí)現(xiàn)了溫室大棚的自動(dòng)化管理，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)在種植植物的大棚內(nèi)，下位機(jī)中的溫濕度傳感器可以將環(huán)境中的溫濕度非電量參數(shù)轉(zhuǎn)化成電量信號(hào)，再將這些信號(hào)進(jìn)行處理后送至下位機(jī)中的單片機(jī)，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)內(nèi)，通過(guò) LED 數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。用戶(hù)直接通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)溫濕度的上下限值和預(yù)置值進(jìn)行設(shè)置后，如果環(huán)境的實(shí)時(shí)參數(shù)超越上下限值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)濕度和溫度狀態(tài)，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值以?xún)?nèi)為止。電子 104 班 蘇宇寧 大棚溫濕度設(shè)計(jì) 2 第 2 章 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述 方案設(shè)計(jì)溫濕度的測(cè)量模塊 經(jīng)過(guò)溫濕度傳感器 DHT11 采集數(shù)據(jù)，再通過(guò) 51 單片機(jī)對(duì)其內(nèi)部數(shù)字進(jìn)行分析后，將其數(shù)值送到 12864 液晶模塊上進(jìn)行顯示，本系統(tǒng)可以設(shè)定溫度范圍 0~50 攝氏度，最小區(qū)分度為一度，設(shè)定濕度范圍為 20%90%RH，最小區(qū)分度為 1%RH。 ，從而減少用戶(hù)信號(hào)的預(yù)處理負(fù)擔(dān)。并且，不需要額外電器元件。 。 二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出。其中，濕度為高16位。 ，超低功耗。 。溫度傳感器選擇了 DS18B20；DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線器件。因此，用它組成的測(cè)溫系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單。芯片還具有以下一些特點(diǎn)：（1）僅需一個(gè)端口即可完成數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入；（2）每個(gè) DS12B20 芯片都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)（3）測(cè)量溫度范圍在55℃到 125℃之間；（4）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率可以選擇 9 到 12 位；（5）可以設(shè)置告警溫度的上下限。 電子 104 班 蘇宇寧 大棚溫濕度設(shè)計(jì) 3 圖 21 DS18B20 溫度傳感電路 方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了系統(tǒng)的總體方案，整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)、溫濕度傳感器、顯示模塊、報(bào)警器、溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及鍵盤(pán)等 6 部分組成。用戶(hù)預(yù)先輸入溫濕度報(bào)警值到程序中，該值作為系統(tǒng)閾值。溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括加濕模塊、除濕模塊、加溫模塊和制冷模塊。濕度測(cè)量范圍 1%～99%；最小進(jìn)步為 1%；電子 104 班 蘇宇寧 大棚溫濕度設(shè)計(jì) 4 第 3 章 設(shè)計(jì)部分 硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。這種設(shè)計(jì)方法可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。本系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、LCD 顯示電路以及溫濕度傳感器電路。AT89S52 是一種低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器，采用的工藝是 Atmel 公司的高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)；片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器；在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案；價(jià)格低廉、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)。 AT89S52 外圍電路簡(jiǎn)述單片機(jī) AT89S52 作為主控芯片，控制整個(gè)電路的運(yùn)行。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 10UFC310KR1S1VCCRST位位位位 圖 31 復(fù)位電路圖 圖 32 時(shí)鐘電路112MC130pC230pXTAL2XTAL1位位位位電子 104 班 蘇宇寧 大棚溫濕度設(shè)計(jì) 5 AT89S52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別為該反向放大器的輸入端和輸出端。外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容 CC2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。如果使用石英晶體,電容應(yīng)該使用 30pF。這種情況下,外部時(shí)鐘脈沖接 XTAL1 端,即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端, XTAL2 應(yīng)懸空。 液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì)這部分設(shè)計(jì)液晶屏顯示，包括顯示溫度、顯示濕度以及設(shè)置溫濕度上下限值。字符顯示是通過(guò)將字符顯示編碼寫(xiě)入該字符顯示 RAM 實(shí)現(xiàn)的。三種不同字符/字型的選擇編碼范圍為：0000～0006H（其代碼分別是0000、0000000006 共 4 個(gè)）顯示自定義字型，02H～7FH 顯示半寬 ASCII 碼字符，A1A0H～F7FFH 顯示 8192 種 GB2312 中文字庫(kù)字形。字符顯示的 RAM 的地址與 32 個(gè)字符顯示區(qū)域有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 3 所示。電子 104 班 蘇宇寧 大棚溫濕度設(shè)計(jì) 6 圖 33 MPU 寫(xiě)資料到 ST7920（8 位數(shù)據(jù)線模式） 圖 34 MPU 從 ST7920 讀資料（8 位數(shù)據(jù)線模式）模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴(kuò)充指令如下表 表 5：指令表 4：（RE=0：基本指令）指 指 令 碼 功 能令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 將 DDRAM填 滿(mǎn) 20H,并 且 設(shè) 定DDRAM的 地 址 計(jì) 數(shù) 器 (AC)到 00H地址歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X設(shè) 定 DDRAM的 地 址 計(jì) 數(shù) 器 (AC)到00H,并 且 將 游 標(biāo) 移 到 開(kāi) 頭 原 點(diǎn) 位置 。這個(gè)指令不改變 DDRAM 的內(nèi)容 功能 設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X RE X XDL=0/1：4/8 位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作電子 10
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