大棚溫濕度測控系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、摘 要 隨著計算機應用技術的發(fā)展，用計算機控制的方面也涉及到各個領域，其中在塑料大棚內(nèi)用單片機控制溫度、濕度是應用于實踐的主要方面之一。這對于農(nóng)作物的生長發(fā)育有非常大的促進作用，它可以避免因為外面氣候的劇烈變化對農(nóng)作物造成的傷害，而使農(nóng)作物能夠在一個最適合它的溫度、濕度的環(huán)境中生長發(fā)育，從而可以促進作物健康生長，抑制微生物的危害，提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟效益。 本設計由AT89S52單片機，溫度檢測電路，濕度檢測電路，土壤檢測電路，控制系統(tǒng)，報警電路，采用LCD12864作為顯示電路組成；溫度檢測和濕度檢測采用DHT90溫濕度傳感器采集信息，將其采集到的數(shù)字信號傳入AT89S52單片機，單片機通過比

2、較輸入溫度與設定溫度來控制風扇或電爐驅動電路，當棚內(nèi)溫度在設定范圍內(nèi)時，單片機不對風扇或電爐發(fā)出動作，實現(xiàn)了對大棚里植物生長溫度及土壤和空氣濕度的檢測、監(jiān)控，并能對超過正常溫度、濕度范圍的狀況進行實時處理，使大棚環(huán)境得到了良好的控制。 該設計還具有對溫度和濕度的顯示功能，對大棚內(nèi)環(huán)境溫度和濕度的預設功能。關鍵詞： 溫度檢測、濕度檢測、控制系統(tǒng)、報警系統(tǒng)Abstract With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, includin

3、g the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and h

4、umidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm c

5、ircuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming AT89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive

6、 circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time proc

7、essing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default.Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.第一章 緒 論我國南方溫度嚴熱而漫長，大力推廣大棚蔬菜的種植來滿足人們?nèi)粘Ｉ顚κ卟说男枰?。隨著人們生活水

8、平的日益增長，對蔬菜的要求也較高，對大棚蔬菜的溫度控制就是一個重要因素。溫度過高，蔬菜就會停止生長或者糜爛。1.1 課題研究的背景 塑料大棚即日光溫室可以養(yǎng)花、種菜，即使是在寒冷的冬天，人們也可以吃到很多新鮮的蔬菜,植物的生長都是在一定的環(huán)境中進行的，其在生長過程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中對植物生長影響最大的是環(huán)境中的溫度和濕度。環(huán)境中晝夜的溫度和濕度變化大，其對植物生長極為不利。因此必須對環(huán)境的溫度和濕度進行監(jiān)測和控制，使其適合植物的生長，提高其產(chǎn)量和質量。現(xiàn)在大多數(shù)農(nóng)民還是沿用人工值守的方法來看管大棚，浪費了大量的人力和物力，而且大棚的溫濕度控制并不理想，往往因為溫濕度控制不當造成作

9、物的減產(chǎn)，從而給菜農(nóng)帶來了極大的損失，為此，在這里設計了一種大棚溫濕度測控系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，對日光溫室的要求越來越高，溫室控制系統(tǒng)的應用也越來越廣，需要監(jiān)控的對象亦趨于多樣化，所以必須使用具有統(tǒng)一規(guī)范、可靠性高、組建靈活、擴展性好、維護簡便、性價比高的方式來組建系統(tǒng)。因此，作為日光溫室的一個重要組成部分溫度濕度測控裝置的研制具有極其重要的意義。在日光溫室中，由于溫度過高、過低或環(huán)境濕度過大等都會影響農(nóng)作物正常生長，該測控裝置能夠有效地將溫度控制在作物所需溫度范圍之內(nèi)，也可以很好的改善大棚濕度，為農(nóng)作物的生長提供一個良好的環(huán)境，并可以針對我國南方、北方的溫度、濕度差異進行

10、適當?shù)恼{整。因此設計這樣一種大棚溫濕度測控系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。本系統(tǒng)采用現(xiàn)代化的科學管理方式，采用微機監(jiān)控系統(tǒng)，微機監(jiān)控系統(tǒng)是針對大棚現(xiàn)代化技術管理的新近研制成功的設備，它具有測溫、測濕、控溫、控濕、報警條件判定等多項功能。系統(tǒng)由AT89S52單片機，溫度檢測電路，濕度檢測電路，控制系統(tǒng)，報警電路，采用LCD2864作為顯示電路等構成，從而更好的控制溫濕度，滿足作物生長的最佳條件，并能大大縮短農(nóng)作物的成熟期，提高效率。1.2 課題研究的意義隨著大棚技術的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制成為一個難題。目前應用于溫室大棚的溫度檢測系統(tǒng)大多采用由模擬溫度傳感器、多路模擬開關、

11、A/D轉換器及單片機等組成的傳輸系統(tǒng)。這種溫度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測溫電纜，才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜，成本也高。同時線路上傳送的是模擬信號，易受干擾和損耗，測量誤差也比較大，不利于控制者根據(jù)溫度變化及時做出決定。在這樣的形式下，開發(fā)一種實時性高、精度高，能夠綜合處理多點溫度信息的測控系統(tǒng)就很有必要。1.3 研究的主要內(nèi)容 本設計主要針對溫室大棚內(nèi)溫度、濕度，研制了單片機控制的溫室大棚自動控制系統(tǒng),綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟性要求三個方面因素之后，最終確定以單片機為控制核心，選用性價比較高的溫濕度傳感器（可以選取分立式的溫度傳感器和濕度傳感器，也可以

12、選用集成的溫濕度傳感器），實現(xiàn)了對溫濕度的精確測量與準確控制。當單片機檢測到溫濕度有任何一個參數(shù)越限時，則會進行報警。提示工作人員溫濕度過限。本文完成了系統(tǒng)的軟硬件設計。 在系統(tǒng)設計過程中充分考慮到性價比，選用價格低、性能穩(wěn)定的元器件。該溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)具有檢測精度高、使用簡單、成本較低和工作穩(wěn)定可靠等特點，不僅可以應用在農(nóng)業(yè)大棚，也可以用在倉庫的溫濕度檢測，恒溫濕的機械加工廠、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測等方面。應用范圍廣，所以具有一定的推廣應用價值。第二章 系統(tǒng)設計的整體思路 本次需要設計一個大棚溫濕度測控系統(tǒng)，這里選用單片機為執(zhí)行器（核心器件），通過溫度檢測電路，濕度檢測電路，控制系統(tǒng)，報警電路，

13、顯示電路等做成這樣一個系統(tǒng)。2.1 方案論證 方案一：其系統(tǒng)功能圖如圖1所示。選用AT89S51單片機做主控芯片，溫度傳感器選擇DB18S20，濕度傳感器選擇HIH-3610，通過集成溫度傳感器以及濕度傳感器，把檢測到的溫度傳輸?shù)絾纹瑱C，進行處理。看是否超過了上下限的界限。用LED指示電路，同時選用蜂鳴器進行報警。鍵盤用來設置上下限，如果當溫度超過了上下限，則LED起指示作用，同時蜂鳴器進行報警。圖1方案一總體結構框圖LED鍵盤掃描AT89S51光耦隔離報警溫濕度傳感器復位電路圖2 方案二總體結構框圖12864LCD鍵盤掃描AT89S52光耦隔離報警DHT90溫濕度檢測復位電路 方案二：選用A

14、T89S51單片機做主控芯片，選用溫濕度傳感器DHT90，DHT90是一款高度集成、低功耗、高精度 、抗干擾能力強的數(shù)字溫濕度傳感器芯片，它既可以進行溫度檢測，也可以進行濕度檢測。選用12864LCD做顯示，可以將實時溫度以及實時濕度顯示在LCD屏上。當然也可以顯示其他信息。同時選用蜂鳴器作為報警電路。鍵盤用來設置上下限，如果當溫度超過了上下限，12864LCD屏顯示報警信息，同時蜂鳴器進行報警。綜合比較兩個方案，兩個方案的處理器都選用AT89S52單片機，因為單片機價格便宜，控制簡單，且能完成此次課題，故都選用單片機。而AT89S52相比其他單片機，具有抗干擾性強，穩(wěn)定性強的特點。在顯示模塊

15、方面，方案二相比方案一的LED電路，選擇了1286LCD顯示屏，這樣可以顯示出實時的溫度以及實時的濕度，還有其他相關信息。這樣人機界面更加友好方便。在檢測電路方面，方案一的溫度檢測選擇的溫度數(shù)字傳感器DS18B20，濕度傳感器選擇的是HIH-3610。而方案二，選擇的DHT90，DHT90是一款高度集成、低功耗、高精度 、抗干擾能力強的數(shù)字溫濕度傳感器芯片，它既可以進行溫度檢測，也可以進行濕度檢測。這樣集成度更高，所占用的I/O口更少。綜上所述，選擇方案二。2.2 系統(tǒng)設計方案的最終確定 綜合上各方案所述,對此次系統(tǒng)的方案選定: 采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)；液晶顯示模塊LCD12864作

16、為本次系統(tǒng)的顯示；DHT90溫濕度傳感器作為本次系統(tǒng)溫度和濕度的信息采集；蜂鳴器作為報警電路的主要元器件。通過論證擬采用的設計方案內(nèi)容包括以下幾點： 1、選擇AT89S52單片機作為整個系統(tǒng)的核心器件，發(fā)送并時時處理系統(tǒng)信息。 2、傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質量。在這個系統(tǒng)的設計中我們選用的集成溫濕度傳感器。 3、信號采集通道的選擇：

17、本設計中用到的溫濕度傳感器，輸出的是數(shù)字量，不需要進行模數(shù)轉化在本設計系統(tǒng)中，溫度輸入信號為多路的模擬信號，這就需要多通道結構。 4、顯示電路的設計：這里采用液晶LCD-12864進行顯示。 5、報警電路的設計：在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)通過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換，這些已經(jīng)在軟件程序里邊處理過，所以顯示溫濕度即為外界采集的溫濕度，和設定的值比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。 本設計采用聲光報警電

18、路。溫度和濕度任何一個超過設定范圍，蜂鳴器均報警。這里我們選用二極管的亮滅顯示溫度或者濕度是否過限，這樣便于觀察，可以更加直接的確定是要升降溫還是要增減濕度，給工作人員減少了工作量。蜂鳴器報警電路是通過MCS-52的1根口線經(jīng)驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。6、溫度控制主程序的設計應考慮以下問題：（1）溫濕度采樣，數(shù)字濾波；（2）越限報警和處理；（3）溫度標度轉換。2.3 溫室控制系統(tǒng)的設計原則l、可靠性高可靠性是單片機系統(tǒng)應用的前提，在系統(tǒng)設計的每一個環(huán)節(jié)，都應該將可靠性作為首要的設計準則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設計電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾

19、措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進行軟硬件濾波：系統(tǒng)自診斷功能等。2、操作維護方便在系統(tǒng)的軟硬件設計時，應從操作者的角度考慮操作和維護方便，盡量減少對操作人員專用知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設計時，要盡可能減少人機交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。同時系統(tǒng)應配有現(xiàn)場故障診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。3、性價比單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機應用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關鍵因素。因此，在設計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能

20、等。第三章 硬件電路的設計本文設計了一個智能化的溫濕度測量應用系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)由單片機應用單元、人機接口電路、數(shù)據(jù)采集電路、驅動電路和電源電路組成。硬件設計的好壞直接決定了系統(tǒng)的好壞。3.1 系統(tǒng)電路設計框圖DHT90溫度采集DHT90濕度采集LCD12864顯示溫度過限電路濕度過限電路報警電路AT89S523.1 系統(tǒng)電路設計框圖3.2 單片機主控模版的設計 20世紀70年代中期，微型計算機家族中分裂出一個小小的派系單片機。隨著4位單片機出現(xiàn)之后，又推出了8位的單片機。MCS48系列，特別是MCS52系列單片機的出現(xiàn)，確立了單片機作為微控制器MCU(Micro Control Unit)的地位

21、，引起了微型計算機領域新的變革。在當今世界上，微處理器MPU(Micro Processor Unit)和微控制器形成了各具特色的兩個分支，它們互相區(qū)別，又互相融合，互相促進。微處理器以運算性能和速度為主要特征，而微控制器則是以其控制功能的不斷完善為發(fā)展標志。3.2.1 單片機的功能特性描述圖3.2 AT89S52引腳圖AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(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

22、CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。其引腳圖如圖3.2所示。3.2.2 引

23、腳功能說明 P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。其第二功能表如表3.1所示。表3.1 I/O口第二功能表引腳號第二功能T2（定時器/計數(shù)

24、器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向）控制MOSI（在系統(tǒng)編程用）MISO（在系統(tǒng)編程用）SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入

25、 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。其第二功能如表3.2所示。表3.2 I/O口第二功能表引腳號第二功能RXD（串行輸入）TXD（串行輸出）INT0（外部中斷0）INT0（外部中斷0）T0（定時器0外部輸入）T1(定時器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RST復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ALE/PROG當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它

26、可對外輸出時鐘或用于定時目的。注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。3.2.3 單片機的最小系統(tǒng)圖3.3 主控電路單片機的最小系統(tǒng)如圖3.3所示,18引腳和19引腳接時鐘電路

27、,XTAL1接外部晶振和微調電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。3.2.4 時鐘電路圖3.4 時鐘和復位電路 單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的，在單片機的XTAL1和XYAL2兩個管腳接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路，電路中電容器和對振蕩頻率有微調作用，通常取(30±10)pF石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。時鐘電路如圖3.4所示。 復位電路單片機的RST管腳為主機提供了一個外部復位信號輸入口。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間為2個機器周期以上。單片機的復位方式可由

28、手動復位方式完成。復位電路如圖3.4所示。3.3 溫濕度檢測電路溫濕度檢測電路主要是通過DHT90芯片對環(huán)境的溫濕度進行檢查，并將檢測到的數(shù)據(jù)傳送到單片機進行處理。溫濕度檢測電路在整個系統(tǒng)中起了重要作用，是整個系統(tǒng)的核心。3.3.1 溫濕度傳感器簡介1數(shù)字溫濕度傳感器 特點： 全標定； 數(shù)字輸出； 低能耗； 卓越的長期穩(wěn)定型； 插針封裝，易于安裝。2產(chǎn)品概述 DHT9x（包括 DHT90,DHT91,DHT95)是數(shù)字溫濕度傳感器系列中插針型的傳感器。傳感器把傳感元件和信號處理集成起來，輸出全標定的數(shù)字信號。傳感器采用專利的 CMOS技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括

29、一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D轉換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。因此，該產(chǎn)品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、極高的性價比等優(yōu)點。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標定，校準系數(shù)以程序形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，在標定的過程中使用。傳感器在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使 DHT9x 成為各類應用的首選。DHT9x 提供 4 針單排引腳封裝，易于集成與替換。其接口說明如表3.3所示。表3.3 DHT90引腳結構Pin

30、NameComment1SCK時鐘信號2VDD電源3GND地4DATA數(shù)據(jù)輸出3材質傳感器采用環(huán)氧 LCP（液晶高分子聚合物）帽，下層為 FR4（環(huán)氧樹脂玻璃纖維板）。插針采用銅/鈹合金制作，外層鍍有鎳和金。傳感器符合 ROHS和 WEEE 標準，因此不受 Cr(6+),PBB,PBDE的影響。3.3.2 DHT90電氣特性電氣特性，如能耗，低、高電平，輸入、輸出電壓等，都取決于電源。表詳細解釋了 DHT90的電氣特性。表 3.3 DHT I/O 信號特性參數(shù)條件Min.Typ.Max.UnitsFSCKSCK 頻率05MHz01MHzTSCKxSCK 高/低時間100nsTR/TFSCK 升

31、/降時間1200*ns TFODATA 下降時間OL= 5 pF1020nsOL= 100 pF3040200nsTRODATA 上升時間*nsTVDATA 有效時間200250*nsTSUDATA 設定時間100150*nsTHOTHOTA 保持時間1015*ns3.3.3 硬件連接圖如圖3.4所示。采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT90，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測量精度高，電路連接簡單特點，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸，另外SCK端用于微處理器與 DHT90 之間的通訊同步，我們這里采用AT89S52的P3.7與DHT90的SCK相連，用P3.6與DATA端相連，Vcc接電源,Vss

32、接地。圖3.4 DHT90溫濕度采集電路3.4 顯示電路 液晶顯示模塊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。FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯

33、著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 基本特性: 低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V） 顯示分辨率:128×64點 內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選) 內(nèi)置 128個16×8點陣字符 2MHZ時鐘頻率 顯示方式：STN、半透、正顯 驅動方式：1/32DUTY，1/5BIAS 視角方向：6點 背光方式：側部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10 通訊方式：串行、并口可選 內(nèi)置DC-DC轉換電路，無需外加負

34、壓 無需片選信號，簡化軟件設計 工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20 - +603.4.1 LCD12864引腳說明 LCD引腳說明如下表3.4所示。表3.4 LCD-12864引腳說明引腳號引腳名稱方向功能說明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端3V0-LCD驅動電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號；串行的同步時鐘7DB0H/L數(shù)據(jù)08DB1H/L數(shù)據(jù)19DB2H/L數(shù)據(jù)210DB3H/L數(shù)據(jù)311DB4H/L數(shù)據(jù)412DB5H/L數(shù)據(jù)513DB6

35、H/L數(shù)據(jù)614DB7H/L數(shù)據(jù)715PSBH/L并/串行接口選擇：H-并行；L-串行16NC空腳17/RSTH/L復位 低電平有效18NC空腳19LED_A-背光源正極（LED+5V）20LED_K-背光源負極（LED-OV）3.4.2 主要技術參數(shù)表3.5 LCD12864的工作參數(shù)顯示容量:128X64 點陣點尺寸:0.48X0.48(WXH)mm工作電壓:模塊最佳工作電壓:工作電流:4.0mA(5.0V)背光源顏色:白色(5.0V)背光源工作電流:藍膜負顯 STN3.4.3 顯示電路原理圖圖3.5 顯示電路圖3.5 報警電路在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)

36、部位，都設有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或經(jīng)過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換之后，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）則進行報警，否則就作為正常的采樣值，進行顯示和控制。圖3.6 報警電路本設計采用聲光報警電路。蜂鳴音報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過單片機AT89S52的1根口線經(jīng)驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。在圖3.8中，蜂鳴器的正極接電源，負極接單片機的P3.0口。報警電

37、路中加了兩個發(fā)光二極管，一個與單片機的P2.5連接，另一個與單片機的P2.6連接。溫濕度傳感器采集來的溫度，濕度與單片機設定的溫度，濕度值相比較，只要其中任何一個過限，蜂鳴器就會發(fā)出蜂鳴音報警。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。這樣便于觀測是哪一個量過限。使得工作人員的工作量減少。其電路圖如右圖3.6所示。3.6 執(zhí)行控制電路 繼電器是具有隔離功能的自動開關，廣泛用于遙控、遙測、通信、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。如下圖3.7所示。圖3.7 輸出控制電路圖繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執(zhí)行部件，它實際上是一種

38、可以用低電壓、小電流來控制大電流、高電壓的自動開關。在本設計中，繼電器控制的自動溫度調節(jié)和AT89S51單片機中程序構成溫度自動檢測電路，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的監(jiān)測與自動調節(jié)。繼電器與單片機要通過光耦6N135連接，高速光禍6N135/6N135是日本東芝公司生產(chǎn)的具有優(yōu)良特性的光電禍合器件。6N135和6N136內(nèi)封裝一個高度紅外發(fā)光管和光敏三極管。6N135/6N136具有體積小、壽命長、抗干擾性強、隔離電壓高、高速度、與TTL邏輯電平兼容等優(yōu)點，可用于隔離線路、開關電路、數(shù)模轉換、邏輯電路、長線傳輸、過流保護、高壓控制、電平匹配、線性放大等方面。Ø 6N136的主要性能參數(shù)：

39、3;最大工作電流IF=25 mA；·正向壓降VF= 1.65 V；·輸出最大電流IO=8 mA；·工作電壓VCC=15V；·傳輸比CTR=18%；·隔離阻抗RIO=1012；·隔離耐壓BVS=2500Vnma；·極間電容CIO=0.6PF。3.7 電源電路 開關穩(wěn)壓器LM2576（1）LM2576簡介LM2576系列是美國國家半導體公司產(chǎn)生的3A電流輸出降壓開關型集成穩(wěn)壓電路。它內(nèi)含有固定頻率振蕩器（52kHz）和基準穩(wěn)壓電路（1.23V），并具有完善的保護電路，包括電流限制及熱光斷電路等，利用該器件只需要極少的外圍器件便可

40、以構成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列包括LM2576（最高輸入電壓40V）及LM2576HV（最高輸入電壓60V）二個系列。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12V）、15（-15）及可調（ADJ）等多個電壓檔次產(chǎn)品。LM2576系列開關穩(wěn)壓集成電路的主要特性：最大輸出電流：3A；最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V； 輸出電壓：、5V、12V、15V、ADJ（可調）可選；振動頻率：52kHz；轉換頻率：75%88%；控制方式：PWM；工作溫度范圍：-40+125；工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制；工作模式控制：TTL電平兼容；

41、所需外部元件：四個（不可調）或六個（可調）；（2）開關穩(wěn)壓電源的優(yōu)勢開關穩(wěn)壓電源調節(jié)器件則以完全導通或關斷的方式工作。因此，工作時要么是大電流流過低導通電壓的開關管、要么是完全截止無電流流過。因此，開關穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達70%90%。在相同電壓降的條件下，開關電源調節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開關穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加散熱片，從而減少了對MCU工作環(huán)境的有害影響。采用開關穩(wěn)壓電源來代替線性穩(wěn)壓電源作為MCU 電源的另一個優(yōu)勢：開關管的高頻通斷特性以及串聯(lián)濾波電感的使用對來自于電源的高頻干擾具有較強的

42、抑制作用，此外，由于開關穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設計時還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。其電路圖如下圖3.8所示。圖3.8 電源電路第四章 軟件系統(tǒng)設計4.1 主程序軟件設計整個系統(tǒng)的軟件設計采用模塊化編程，主要的功能子程序有：系統(tǒng)初始化，DHT90的初始化，LCD-12864的初始化。開始讀取溫濕度蜂鳴器報警LCD12864顯示數(shù)據(jù)顯示溫濕度值DHT90通訊重啟線性擬合數(shù)據(jù)初始化讀取成功否？溫濕度是否過限？NNYY圖4.1 主程序流程圖4.2 DHT90溫濕度控制子程序 DHT90軟件系統(tǒng)設計框圖如下圖4.2所示。發(fā)送啟動傳輸“輸輸”發(fā)送測量指令判斷指令？令

43、？讀出測量值值測量值線性化NY顯示測量值設置傳感器分辨率狀態(tài)發(fā)送測量指令圖4.2 DHT90測量時序圖4.2.1 啟動傳感器指令 首先，選擇供電電壓后將傳感器通電，上電速率不能低于 1V/ms。通電后傳感器需要 11ms 進入休眠狀態(tài)，在此之前不允許對傳感器發(fā)送任何命令。表4.1 DHT90命令集命令代碼預留0000x溫度測量00011濕度測量00101讀狀態(tài)寄存器00111寫狀態(tài)寄存器00110預留0101x-1110x軟復位，復位接口、清空狀態(tài)寄存器，即清空為默認值，下一次命令前等待 至少 11ms111104.2.2 發(fā)送命令 用一組 “啟動傳輸”啟動，來表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟?。它包括：?/p>

44、 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉為低電平,緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖剑S后是在 SCK 時鐘高電平時 DATA 翻轉為高電平。圖4.3 發(fā)送命令時序圖 “啟動傳輸”時序 后續(xù)命令包含三個地址位，DHT9x 會以下述方式表示已正確地接收到指令：在第 8個 SCK 時鐘的下降沿之后，將 DATA下拉為低電平（ACK 位）在第 9個 SCK 時鐘的下降沿之后，釋放 DATA（恢復高電平）。4.2.3 測量時序 發(fā)布一組測量命令（ 00000101表示相對濕度 RH，00000011表示溫度 T）后，控制器要等待測量結束。這個過 程需要大 約20/80/320ms ，分別對應 8/12/14bi

45、t 測量。確切的時間隨內(nèi)部晶振速度，最多可 能有-30%的變化。DHT9x通過下拉 DATA至低電平并進入空閑模式，表示測量的結束?？刂破髟谠俅斡| 發(fā) SCK 時鐘前，必須等待這個“數(shù)據(jù)備妥”信號來讀 出數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)可以先被存儲，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務在需要時再讀出數(shù)據(jù)。 接著傳輸 2個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和 1個字節(jié)的 CRC奇偶校驗。Uc需要通過下拉 DATA為低電平，以確認每個字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)從 MSB開始右值有效（例如：對于 12bit 數(shù)據(jù)，從第 5個 SCK 時鐘起算作 MSB，而對于8bit 數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無意義）。用CRC數(shù)據(jù)的確認位，表明通訊結束。如果不使用CRC-8校驗

46、，控制器可以在測量值 LSB后，通過保持確認位 SCK高電平，來中止通訊。在測量和通訊結束后，DHT9x自動轉入休眠模式。4.2.4 通訊復位時序 如果與 DHT9x 通訊中斷，下列信號時序可復位串口：當 DATA 保持高電平時，觸發(fā) SCK 時鐘 9 次或更多，參閱圖 4.4。在下一次指令前，發(fā)送一個“傳輸啟動”時序。這些時序只復位串口，狀態(tài)寄存器內(nèi)容仍然保留。圖4.4 通訊復位電路4.2.5 狀態(tài)寄存器在讀狀態(tài)寄存器或寫狀態(tài)寄存器之后，8 圖4.5 狀態(tài)寄存器寫圖4.7 測量時序圖圖4.6 狀態(tài)寄存器讀圖4.8 相對濕度測量時序示例“0000100100110001”=2353=75.79

47、%RH（未包含溫度補償）。4.2.6 相對濕度為了補償濕度傳感器的非線性以獲取準確數(shù)據(jù)，請參閱表4.2,建議使用如下公式修正讀數(shù)表4.2 濕度轉換系數(shù)12bit8bit對高于 99%的那些測量值則表示空氣已經(jīng)完全飽和，必須被處理成顯示值均為 100%RH。請 注意濕度傳感器對電壓基本上沒有依賴性。圖4.9 從 SORH 轉化到相對濕度4.3 顯示子程序液晶顯示模塊流程圖如圖4.10所示，首先啟動顯示，選擇顯示屏，設定起始位，設定行列，最后顯示數(shù)據(jù)，延時。圖4.10 顯示模塊流程圖結束清屏延時寫入數(shù)據(jù)選擇顯示器設定列設定行設置起始位啟動顯示開始 鍵盤子程序輸入是通過鍵盤來實現(xiàn)的。其流程圖如圖4.

48、11所示：函數(shù)定義Kbscan()Delay()圖 矩陣鍵盤流程圖P1=0xf0列線輸入NY返回鍵碼逐行掃描開始Delay()有無鍵按下Return()第五章 系統(tǒng)的仿真 本章是對基于單片機技術的蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)進行仿真設計。借助Proteus 仿真軟件對所設計系統(tǒng)的部分功能進行仿真分析，并簡單介紹調試的過程和調試結果。5.1 Proteus仿真開發(fā)系統(tǒng) Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功

49、能是電路仿真具有互動性，針對微處理器的應用，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，且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。 具有如下特點： ·支持許多通用的微控制器，如LPC，PIC，AVR，HC11以及8051； ·交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示，RS232終端，通用鍵盤； ·強大的調試工具，包括寄存器和存儲器，斷點和單步模式； ·IAR C-SPY和Keil Vision2等開發(fā)工具的源層調試； ·應用特殊模型的DLL界面-提供有關元件庫的全部文件。

50、仿真步驟 ·軟件調試：在KeilC51環(huán)境中進行軟件調試，編譯通過后，生成HEX文件； ·硬件調試：在PROTUES 中連接電路，將通過編譯的HEX文件調入到單片機中； ·按照模擬電子技術實驗步驟進行相應仿真并分析仿真結果。5.2 電路圖的仿真通過PROTUES 對整個原理圖進行仿真，其仿真圖如下圖5.1所示。圖5.1 總圖仿真5.3 顯示電路仿真 電路原理圖如圖5.2所示，系統(tǒng)上電之后，液晶屏初始化之后，就會出現(xiàn)在如圖5.2液晶屏上，說明液晶屏運行正常。5.2 顯示電路仿真示電路仿真原理圖總 結 三個月的畢業(yè)設計，在老師的指導下已經(jīng)順利結束了。通過對本課題的研究

51、和設計，從中了解到進行一項工程設計的大體過程，了解了如何根據(jù)項目的指標要求，分析能實現(xiàn)的設計方案，并且優(yōu)選，了解如何通過硬件、軟件設計實現(xiàn)這一方案。在設計的過程中，我學到了好多在書本里沒有的知識，知道了接手一個新項目時應該如何去考慮它，采取什么樣的方法，如何去確定，如何去取舍。我不僅較好的完成了畢業(yè)設計的任務要求，而且積累了一些實踐經(jīng)驗，具有一定的實用價值。 在實踐過程中，發(fā)覺自己過去所學在實際應用中還是遠遠不夠的，且有時軟件的理論設計是可行的，但在客觀的仿真實踐中往往會出現(xiàn)或是人為或是干擾等一系列不可預知的問題。但通過自己不斷的查閱資料和詢問老師和同學，并不斷實踐，這樣，理論與實際就很好的聯(lián)

52、系起來，最終克服了困難。這點我感受頗深。最后，這次設計可以說是對自己在大學四年中所學知識的一次總結和檢驗，所學的東西基本上用到了，從而才覺得原來所學的每門功課都是有聯(lián)系的，在實際設計與操作中增加了新知識。但是因此也讓自己了解到自己的一些薄弱環(huán)節(jié)，這就促使我必須彌補它們。這對以后的工作學習，也是很有益處的。 總之，這次設計從軟件編寫到硬件功能的理論分析論證，我傾注了大量的時間和心血。真是曾經(jīng)為程序的編寫而冥思查找過，曾經(jīng)為自己的知識積累不足而郁悶苦惱過，也曾經(jīng)為硬件的性能是否最優(yōu)而猶豫彷徨過，但最終我走過了這一切。我明白了過程的彌足珍貴，更品味到了努力后的喜悅，因為一切的一切，只有走過才會懂。參

53、考文獻l于海業(yè)，馬成林，陳曉光. 發(fā)達國家蔬菜大棚設施自動化研究的現(xiàn)狀J.農(nóng)業(yè)工程學報，1997，(13)(增)：253257.2吳軍輝，徐立鴻. 蔬菜大棚環(huán)境集散控制系統(tǒng)中現(xiàn)場控制器的設計與開發(fā)J.自動化儀表，2001，(5)：4547.3董喬雪，王一鳴. 蔬菜大棚計算機分布式自動控制系統(tǒng)開發(fā)J.農(nóng)業(yè)工程報，2002(18).4沙占友. 智能化集成溫度傳感器原理與應用M. 北京：機械工業(yè)出版社，2002，(6).5金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應用J. 電子技術應用，2000，(6)：6668.6王仲生，智能檢測與控制技術(第1版).西安：西北工業(yè)大學出版社，2002.7胡乾斌.單片微型

54、計算機原理與應用(第1版) M. 武漢：華中科技大學出版社，1997.8沙占友，王彥朋，孟志永.單片機外圍電路設計M.北京：電子工業(yè)出版社， 2003：135137，222226.9Ljung, Lennard. Theory And Practice of Recursive Identification M.The MIT Press,198351系列單片機原理及接口技術M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，200511尚玉沛，石林鎖，張振仁.最小二乘法在高精度溫度測量中的應用J.傳感器技術，2000年第1期12過潤秋，解寶輝.基于Fuzzy-PID的MOCVD溫度控制方法.西安電子科技大學學報(自然科學版)，第32卷第4期，2005年8月：50513房小翠，王金鳳，單片機實用系統(tǒng)設計技術，國