【正文】 控系統(tǒng)的組成框圖 3 3 硬件電路設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)的選擇 3 單片機(jī)的概述 3 AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介 3 AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) 3 AT89C52的引腳功能 3 AT89C52存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 3 AT89C52定時(shí)器 3 AT89C52中斷系統(tǒng) 3 傳感器的選擇 3 3 DHT11的簡(jiǎn)介 3 DHT11引腳說(shuō)明 3 DHT11數(shù)據(jù)的傳輸與時(shí)序 3 液晶顯示器LCD1602 3 LCD1602引腳說(shuō)明 3 LCD1602指令的使用 3 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)時(shí)鐘電路 3 單片機(jī)復(fù)位電路 3 報(bào)警電路 3 執(zhí)行控制電路 3 LC1602顯示電路 3 電源電路 3 總電路圖 3 4 農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3 3 Keil uvision4軟件概述 3 Protel DXP 2004 3 Proteus 7 3 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)主程序部分 3 監(jiān)控系統(tǒng)整體流程圖 3 顯示電路部分 3 按鍵電路部分 3 傳感器電路部分 3 參 考 文 獻(xiàn) 3 附錄 程序 3 471 緒 論 農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)與應(yīng)用的研究越來(lái)越受到重視，國(guó)家很多方針都明確農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的社會(huì)地位的重要性。農(nóng)業(yè)大棚作為高效農(nóng)業(yè)的一部分，其產(chǎn)生的影響是越來(lái)越大。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要對(duì)溫度、濕度、CO2含量、土壤酸堿度等一些環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)控[1]。同時(shí)現(xiàn)階段對(duì)于發(fā)展農(nóng)業(yè)上，缺少相關(guān)先進(jìn)設(shè)備以及人才，因此我們都需要引進(jìn)，需要學(xué)習(xí)，這樣無(wú)疑增加了成本，也不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可持續(xù)發(fā)展的理念 農(nóng)業(yè)是人類發(fā)展的基礎(chǔ)，是各行各業(yè)的根基，作為我們賴以生存的源泉，然而由傳統(tǒng)的粗放農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代集約經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，那就要要求我們?cè)谵r(nóng)業(yè)技術(shù)上有大的發(fā)展，進(jìn)行一次技術(shù)的革命[2]。農(nóng)業(yè)大棚不但有高的準(zhǔn)確性，同時(shí)也降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者本身的要求，不需要高強(qiáng)度的體力，能定量、定時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的溫濕度等的控制與檢測(cè)，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)旨基于51單片基礎(chǔ)上，進(jìn)行對(duì)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫濕度的檢測(cè)與控制，方法是通過(guò)高可靠性、高精度的溫濕度傳感器來(lái)監(jiān)控溫濕度參數(shù)，并通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)大棚內(nèi)溫濕度的檢測(cè)與調(diào)節(jié)。將DHT11所測(cè)得的溫濕度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理之后，與我們?cè)O(shè)定的限定值進(jìn)行相互比較。要是超過(guò)預(yù)設(shè)值，電路將會(huì)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，并啟動(dòng)相應(yīng)的燈，同時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)這時(shí)候做出相應(yīng)的操作來(lái)啟動(dòng)如：吹風(fēng)機(jī)、暖風(fēng)機(jī)、噴霧器等設(shè)備，從而來(lái)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度。 本設(shè)計(jì)的意義在過(guò)去的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們主要使用溫度計(jì)、濕度計(jì)等等，以此來(lái)采集溫濕度等數(shù)據(jù)，然后通過(guò)人工的辦法來(lái)改變一些設(shè)備來(lái)控制這些參數(shù)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了溫濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)操作，用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單，再一個(gè)所用器材，價(jià)格低、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、安裝方便。2 農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的基本要求如下：1．實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)的溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控。2℃相對(duì)濕度20%～90%RH177。3．預(yù)設(shè)值可以根據(jù)不同的環(huán)境要求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。系統(tǒng)設(shè)定在溫度在低于20176。以上都會(huì)報(bào)警。系統(tǒng)設(shè)定濕度在低于35%或者高于85%以上都會(huì)報(bào)警。調(diào)節(jié)控制目標(biāo)：當(dāng)溫度、濕度超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)報(bào)警，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警并顯示相應(yīng)顏色的燈，制冷就顯示綠燈，加熱顯示紅燈，增濕顯示黃燈，干燥顯示藍(lán)燈，并啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器來(lái)控制以上所需要的操作。居于實(shí)物性上面的考慮，本設(shè)計(jì)的執(zhí)行調(diào)節(jié)電路用LED燈替代，但是在仿真中插入三極管跟繼電器控制高電壓電器來(lái)達(dá)到控制現(xiàn)實(shí)農(nóng)業(yè)大棚中的其他設(shè)備。 系統(tǒng)組成框圖Fig . System’s Block diagram3 硬件電路設(shè)計(jì)對(duì)于硬件電路的設(shè)計(jì)上，我們一般會(huì)考慮所選硬件是否利于功能的實(shí)現(xiàn)、價(jià)格高低、使用是否簡(jiǎn)單、是否通用等幾個(gè)主要方面。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的概述單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的一種較為準(zhǔn)確的說(shuō)法，也叫做微控制器等[3]。其具有體積小、成本低、功耗小、可控性高等許多特點(diǎn)。 現(xiàn)在單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、通信技術(shù)、各種終端及計(jì)算機(jī)外設(shè)、汽車(chē)和節(jié)能設(shè)備、制導(dǎo)和導(dǎo)航設(shè)備、家用設(shè)備等主要領(lǐng)域。該單片機(jī)擁有眾多的優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)，應(yīng)用也是相當(dāng)?shù)膹V泛，在市面上經(jīng)常買(mǎi)到，價(jià)格也很合理，適合本設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)與使用。集成時(shí)鐘、計(jì)數(shù)器等多功能于一身，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。含有32個(gè)I/O口，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)時(shí)鐘電路，以及6個(gè)中斷向量?？臻e模式時(shí)候，CPU會(huì)凍結(jié)，但是定時(shí)器等會(huì)維持工作狀態(tài)；在掉電模式時(shí)候，保存RAM數(shù)據(jù)，停止其他功能。 AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。s internal structure AT89C52的引腳功能該單片機(jī)每個(gè)引腳。GND：接地端。內(nèi)部振蕩器，晶體振蕩器和一個(gè)電容器連接；采用外部晶振的時(shí)候，引腳接地。內(nèi)部振蕩器，晶體振蕩器和一個(gè)電容器連接；采用外部時(shí)鐘時(shí)候，該腳為空。當(dāng)作為地址與數(shù)據(jù)口的時(shí)候，控制信號(hào)為高電平，接外部設(shè)備，包括存儲(chǔ)器。P1口：P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向I/O口，用作一般外設(shè)接口。接收低8位地址的時(shí)候，可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL邏輯門(mén)電路，不用上拉電阻也可驅(qū)動(dòng)MOS的輸入。P2口：P2口為準(zhǔn)雙向口，既可以作為通用外設(shè)接口，也可以是擴(kuò)展的高8位地址線接口，具有上拉電阻，能夠驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。作為8位的地址的輸出。與其他I/O端口不同的是，P3口還有第二功能，這點(diǎn)十分重要，[3]。此外，P3 口也會(huì)用于程序檢驗(yàn)控制信號(hào)。高電平持續(xù)時(shí)間在兩個(gè)機(jī)器周期以上，將會(huì)使其有效復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存的允許輸出端。PSEN：訪問(wèn)外部ROM讀選通信道輸出端。EA/VPP：外部訪問(wèn)允許端。 AT89C52存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)AT89C52存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)[6]有四種，其中程序存儲(chǔ)空間：程序讀取從外部存儲(chǔ)器開(kāi)始時(shí)候，EA需要接地。注意一點(diǎn)，有6個(gè)地址單位是被保留使用的，只能用于某種情況下的地址中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：有內(nèi)、外兩部分。雖然高128 Byte與SFR重疊。也就是說(shuō)當(dāng)指令訪問(wèn)高于128Byte的地址時(shí)候，由于尋址方式不同，其結(jié)果就會(huì)不一樣，直接尋址方式才能直接訪問(wèn)SFR。特殊功能寄存器：實(shí)際上是單片機(jī)片內(nèi)各部分外圍部件的控制寄存器及狀態(tài)寄存器。 AT89C52定時(shí)器單片機(jī)定時(shí)器主要用于控制、延時(shí)、計(jì)數(shù)等功能上[7]，其操作形式、定時(shí)形式等都一樣。定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，可以用作定時(shí)，也可以用作對(duì)外部事件的計(jì)數(shù)器，運(yùn)行模式?jīng)Q定于T2CON上C/T2的位選擇上。要明確一點(diǎn)，不管定時(shí)器是在那種運(yùn)行模式或者計(jì)數(shù)方式下，定時(shí)器T0、T1都不占用處理器的時(shí)間。 AT89C52中斷系統(tǒng)單片機(jī)中斷系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。AT89C52 中有6 個(gè)中斷向量，其狀態(tài)都由TCON和SCON進(jìn)行對(duì)應(yīng)狀態(tài)位的鎖存。當(dāng)碰到幾個(gè)中斷源同時(shí)向CPU發(fā)出請(qǐng)求的時(shí)候，CPU將判斷哪個(gè)是最優(yōu)先級(jí)別，進(jìn)而一個(gè)一個(gè)處理這些中斷程序，于是就有每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別的比較，由高到低排列。對(duì)于該組合來(lái)說(shuō)， 作為一線連接的數(shù)字溫度傳感器，DS18B20擁有十分出眾的優(yōu)點(diǎn)[9]。其分辨率也是十分出眾的，℃。對(duì)于在濕度采集上，我們采用經(jīng)常使用的CHR01濕敏電阻[10]。5%之間，一般的工作溫度在0~+85℃。方案二：采DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。2℃；濕度的測(cè)量范圍：20% ~ 90%相對(duì)濕度，相對(duì)濕度5%的177?？芍苯优c高性能單片機(jī)相連，使用起來(lái)十分方便[11]。 DHT11的簡(jiǎn)介本系統(tǒng)所用的傳感器為數(shù)字溫濕度傳感器DHT11[11]。2℃；濕度的測(cè)量范圍：20% ~ 90%相對(duì)濕度，相對(duì)濕度5%的177。它包含很多先進(jìn)技術(shù)，使其具有好的穩(wěn)定性與實(shí)用性]?？梢灾苯优c8位高性能單片機(jī)相連，免除數(shù)模轉(zhuǎn)換的煩惱。 DHT11引腳說(shuō)明DHT11的引腳說(shuō)明如下：引腳1：VDD供電+。引腳3：NC為空腳，懸空。 DHT11通訊過(guò)程 DHT11 munication process其通訊基本過(guò)程如下：當(dāng)檢測(cè)到總線空閑狀態(tài)為高電平時(shí)，此時(shí)會(huì)將總線電平改為低電平，并且等待傳感器的響應(yīng)，此過(guò)程中持續(xù)時(shí)間要大于18ms。想要讀取傳感器的響應(yīng)信號(hào)，那就需要等到開(kāi)始信號(hào)的結(jié)束才行，在這個(gè)過(guò)程，我們需要延時(shí)等待2040us的時(shí)間，這樣才能接收。在信號(hào)傳送的過(guò)程中，每一數(shù)據(jù)都限定以50us低電平為間隙進(jìn)行傳送，信號(hào)究竟表示是“0”還是“1”，決定在該信號(hào)的電平時(shí)間長(zhǎng)短上，根據(jù)間隙長(zhǎng)度來(lái)解釋數(shù)據(jù)。有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)為高，但是傳感器無(wú)響應(yīng)的情況，這就可能是我們電路接線出現(xiàn)問(wèn)題。 數(shù)字0的表示 Represents of number 0。16根線多出來(lái)的兩個(gè)引腳分別是：一個(gè)是15腳的背光電源線，一個(gè)是16腳地線。但是對(duì)于背光與不背光的問(wèn)題，都不會(huì)對(duì)使用有很大的影響。引腳2：VDD接+5V電源。此引腳可以接地，也可以接正電源，但是接地的時(shí)候，對(duì)比度最高，接電源就是最弱的，因此為避免“鬼影”的發(fā)生，在該引腳上加一個(gè)10K左右的電阻。當(dāng)RS是高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，當(dāng)RS是低，選擇指令存儲(chǔ)器。當(dāng)該引腳等于0時(shí)，進(jìn)行寫(xiě)的操作；反之是讀操作。引腳6： E端使結(jié)束。引腳7～14：D0～D7這8個(gè)引腳，作為雙向數(shù)據(jù)端。引腳16：BLK為背光源負(fù)極。 LCD1602實(shí)物圖 LCD1602 physical map LCD1602指令的使用該液晶顯示器中有11條控制指令4]。光標(biāo)復(fù)位到顯示屏左上方位置，將地址計(jì)數(shù)器（AC）的值設(shè)為0。光標(biāo)返回到地址為00H，位置在左上方，AC為0，DDRAM內(nèi)容不變。當(dāng)I/D為0時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移；為1時(shí)