【正文】 H，溫度 1℃ ； 互換性：可完全互換 。 長期穩(wěn)定性： 177。1%RH/年； 本次設計采用溫濕度傳感器 DHT11。它具有測量精度高，電路連接簡單等特點。具體接口如下： 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 10 引腳 1： VDD 供電 3～ DC； 引腳 2： DATA 串行數(shù)據(jù) ,單總線； 引腳 3： NC 空腳 ,請懸空； 引腳 4： GND 接地 ,電源負； 有一點必須注意，在引腳 2 在接單片機時，同時要在數(shù)據(jù)線接一上拉電阻，接到電源上。 DHT11 典型應用電路如下圖所示，連接電路簡單，僅需要占用控制器一個 I/O 口即可完成上下位的連接。一般建議連接線長度短于 20 時用 5K上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。 圖 DHT11 溫濕度傳感器外型及管腳 DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式，即單個數(shù) 據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。一次通訊時間最大 3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出。 方案一：采用 12864 液晶顯示屏。液晶顯示模塊是 12864 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置 8192 個中文漢字（ 16X16 點陣）、128 個字符（ 8X16 點陣）以及 64X256 點陣顯示 RAM（ GDRAM）?？膳c CPU直接相接，提供兩種界面來連接微處理機： 8 位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、 畫面移位、睡眠模式等。 方案二：采用 LCD1602 液晶顯示屏。 LCD1602 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符。 LCD1602 只能顯示字母、數(shù)字和符號能顯示 16*2 個字符，但寄存器不止 32 個，有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單。 總結：在編程使用方面，兩者難度差不多，原理差不多，都是寫指令、寫地址、蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 11 寫數(shù)據(jù)等等。當然 12864液晶屏顯示更全面、字符更多。相比于 1602液晶屏、 12864能更形象具體的實現(xiàn)顯示功能。不過 1602 液晶屏也能實 現(xiàn)設計的要求。網(wǎng)上買比較廉價，最低的六塊錢左右。而 12864液晶顯示屏最便宜的也要四十塊錢。從造價方面考慮，當然是價格低廉的優(yōu)先。而 LCD1602就是最好的選擇。 LCD1602概述 顯示器使用最多的是發(fā)光二極管顯示器 ( LED )和液晶顯示器 ( LCD )。由于它們都具有結構簡單、耗電少、價格低廉、接口簡單、壽命長等優(yōu)點，被廣泛應用于智能儀表場合，尤其是單片機系統(tǒng)中大量應用。 LCD 以其功耗低、視覺范圍廣等特點也被廣泛應用。對于溫濕度測控系統(tǒng)的設計而言，顯示電路的設計也是不可缺少的。 在本設計系 統(tǒng)中，不僅需要顯示測量的溫濕度值，而且還要顯示不同的溫濕度報警參數(shù)，顯示模塊的設計是十分必要的?？紤]到本設計的特點 (工作溫濕度、顯示行列數(shù)、光線等因素 )，設計中選用的是 LCD1602 顯示器。該顯示器的大屏幕顯示具有顯示清晰、視覺范圍廣、價格低等優(yōu)點。 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別。 使用的單片機系統(tǒng)液晶顯示器作為輸出設備具有以下優(yōu)點 : 由于液晶顯示接收信號中的每個點保存后的顏色和亮度，恒定的光，而不是作為一個陰極射線 管 (CRT)顯示需要不斷刷新新的亮點。因此，液晶顯示器顯示效果好、質量高。 液晶顯示器都是數(shù)字式的，接口與單片機系統(tǒng)相接更加穩(wěn)定，從而使得操作更加便捷。 LCD1602 顯示器主要是由顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)，通過液晶分子的組合來達到顯示的目的，顯示特性比以往的顯示器高，性價比也比較高。 相對來說，液晶顯示器內部的電極和驅動 IC 是主要的功耗來源，因此耗電量比其它顯示器要小得多。 LCD1602基本參數(shù)及引腳功能 LCD1602 技術參數(shù)如下： 顯示容量： 162 個字符； 芯片工作電壓： ～ ； 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 12 工作電流： ()； 模塊工作電壓： ； 字符尺寸： (WH)mm； LCD1602 引腳說明： 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫 操作。當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 與單片機接口電路如圖 所示。 圖 LCD 與單片機接口電路 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 13 液晶顯示的原理主要是利用液晶的物理特性，由電壓對其顯示區(qū)域進行有效控制，上電就會顯示出來，也可以顯示出設定的圖形及其文字 與字母。液晶顯示器的特點：厚度比較薄、能夠被大規(guī)模集成電路直接驅動、能夠便捷的實現(xiàn)全彩色顯示，近些年來，它已經(jīng)被廣泛應用在筆記本電腦、數(shù)碼攝像機、手機移動通信等領域。電路中液晶接口如圖 所示： 12345678910111213141516J2P 27P 26P 25P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07R9R 1010K+ 5VGNDGND 圖 1602 顯示模塊 該模塊主要是結合溫濕度采集模塊，通過采集模塊部分采集的信息轉化電信號，經(jīng)單片機系統(tǒng)處理后，進入顯示模塊。 所測溫濕度與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值或低于下限值則報警燈亮，否則就作為正常的采樣值，進行顯示和控制。溫濕度傳感器采集來的溫濕度與單片機設定的 溫濕度值相比較。報警電路中加了兩個發(fā)光二極管，一個與單片機的 連接，另一個與單片機的 連接，只要其中任何一個過限，報警燈就會亮。當溫度大于設定值，其中一只二極管發(fā)光；當濕度大于設定值，另一只發(fā)光二極管亮。兩個發(fā)光二極管的顏色不同，這樣可以通過顏色的不同來判斷是溫度超出范圍還是濕度超出范圍，這樣以來是操作者比較方便管理與判斷。 單片機 IO 引腳輸出的電流較小，因此需要增加一個電流放大的電路，即通過三極管來放大驅動報警燈（不同顏色的發(fā)光二極管）。 繼電器是電子控制元器件，通常被應用于自 動控制電路中。它具有控制系統(tǒng) (又稱輸入回路 )和被控制系統(tǒng) (又稱輸出回路 )，本質上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關 ”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 14 本電路采用常開繼電器組成控制電路，本次設計只是降低溫室數(shù)值。降溫設備工作原理：當溫度高于設定上限溫度時，與單片機連接的引腳將送入低電平，三極管將導通，繼電器有電流通過將吸合，則降溫裝置將進行降溫工作，使溫度降低。當溫度下降到設定范圍之內時，置其引腳為高電平，三極管將截止，繼電器停止工作，處于常開狀態(tài)，降溫裝置停止工作。降溫等其他繼 電器控制設備原理與加溫設備原理相似。 溫濕度閾值存儲在 EEPROM 芯片 AT24C02 中，并可以通過 K1—K4 按鍵調節(jié)并保存，其中 K1 為溫度上限增加， K2 為溫度上限減小， K3 為濕度上限增加， K4 為濕度上限減小。 AT24C02 是 IIC 芯片，其電路如圖 所示： R410kA01A12A23V s s4V cc8WP7S C L6S D A5U22 4 C 0 2 AR310kGND2 4 0 2 _ S C L2 4 0 2 _ S D A+ 5 V 圖 AT24C02 的芯片引腳 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 15 4 系統(tǒng)軟件程序的設計 軟件的設計是本次設計中最重要的環(huán)節(jié)之一，是此次設計的重點，軟件設計將直接影響本次設計的測控系統(tǒng)能否成功。與硬件設計相對應，軟件設計也是采用的模塊化 程序設計的方式，模塊包括主程序模塊，初始化參數(shù)設置模塊，讀出溫濕度子程序、按鍵處理子程序、 LCD1602 顯示子程序等。系統(tǒng)進行軟件設計時，必須先知道系統(tǒng)的組成，數(shù)據(jù)的讀取，數(shù)據(jù)的傳輸，信號的控制的與顯示，以及信號的傳輸處理和控制系統(tǒng)的運轉。然后進行軟件設計時，先搞清楚各個部分的子程序及它們的流程圖，然后進行 C 語言編程，最后將它們系統(tǒng)的編程。 本系統(tǒng)設計的工作流程 是，開始并初始化后，先從鍵盤上輸入要設定的溫度和濕度的上限值；傳感器讀取設定的溫濕度值，讀取成功后，線性擬合數(shù)據(jù)，然后 LCD 顯示讀取的數(shù)據(jù)，如果 溫濕度數(shù)值過限，則報警燈就會亮，然后通過繼電器啟動控制設備；直到讀取的數(shù)據(jù)在溫濕度上限范圍內，控制設備停止工作，顯示屏顯示當前的溫濕度值。 設計軟件主程序流程圖如圖 ： 數(shù) 據(jù) 初 始 化定 時 器 初 始 化顯 示 初 始 化進 入 后 臺 w h i l e 循 環(huán)溫 濕 度 轉 換超 過 閾 值 嗎 ？有 鍵 按 下 嗎 ？ 按 鍵 處 理溫 濕 度 數(shù) 值 顯 示報 警是是否否有 轉 換 標 志 嗎 ？是否 圖 主程序流程 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 16 主程序編寫、管腳定義程序以及各子程序編寫見附錄 3。 本設計用到 了 Proteus 和 Keil c51 兩種軟件，兩者能完美的結合在一起，實現(xiàn)虛擬的實物效果，為以后的實物焊接 提供了保障。 Proteus 簡介 Proteus 軟件是 由英國 Labcenter electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件，Proteus 軟件有者三十多多年的歷史，在世界范圍內被廣泛使用，除了具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動布線以及電路仿真的功能外，其最大的功能是，它的電路仿真是互動的，主要是針對微處理器應用，除此之外，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調試，如有顯示及輸出， 還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等 。 Keil C51 編譯器簡介 本次設計是在 Keil C 環(huán)境下開發(fā)的， Keil C 軟件支持 C 語言的編程及調試，運用方便，是做 C 語言畢業(yè)設計者的首選。設計的首要任務是安裝和學習使用這個軟件，在簡單的學習和了解 Keil C 后，便可以在此環(huán)境下開始了進行設計工作。在編譯完 Keil C 后，再運用 STC_ISP_V480 軟件燒錄到開發(fā)板上，實現(xiàn)實物與程序的連接。在燒錄前要對 STC_ISP_V480 進行一些必要的設置。第一步：設置 MCU Type 為 STC89C52RC；第二步：打開編寫好并編譯的程序文件，它是以 .hex為后綴的文件；第三步：選擇對應的 COM 端口（可在我的 電腦的設備管理處查看 COM 選項）；第四步：點擊 Download 下載。 Keil C51 軟件提供豐富的 庫函數(shù) 和功能強大的集成開發(fā)調試工具。 C51 工具包的整體結構， uVision與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE），可以完成編輯、 編譯 、連接、調試、仿 真等整個開發(fā)流程。 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型 軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。與匯 編相比， C 語言在 功能上、結 構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體 會更加深刻。 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設計 17 USB轉串口驅動安裝 打開 USB 驅動文件夾下的 安裝文件，按提示安裝 USB 轉串口驅動程序。安裝完成后，插入 USB 下載線后，在 [開始 ][控制面板 ][打印機和其他硬件 ][設備管理器 ]，在 “端口 ”分支下有（ Prolific USBtoSerial Comm Port(COMX)。 X 表示串口號，如果沒有說明 USB 轉串口驅動沒有安裝，須重新安裝。記住括號里的 COM 口號。 打 開 STC 單片機下載軟件文件夾，點擊運行 程序，出現(xiàn)如下界面如下圖。正確選擇 MCU 類型， COM 口（與剛才安裝的 COM 號一致），最高波特率和最低波特率都選 2400bps 或者 1200bps（下載線內 PL2303芯