蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 蔬菜大棚溫濕度 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等一主要內(nèi)容： 1. 檢測(cè)，選擇溫度和濕度環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。2. 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1）溫濕度采樣系統(tǒng)； （2）單片機(jī)控制系統(tǒng)； （3）顯示系統(tǒng)； （4）報(bào)警控制系統(tǒng)。3. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1）單片機(jī)系統(tǒng)初始化； （2）對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，通過單片機(jī)控制溫度和濕度； （3）顯示模塊以及報(bào)警控制模塊。二基本要求：1 查閱相關(guān)書籍、資料，確定合理的方案。2 詳細(xì)敘述工作原理，以及各功能模塊。3 采用溫濕度傳感器測(cè)

2、量大棚內(nèi)溫度以及濕度。4 顯示模塊顯示測(cè)量的溫度和濕度數(shù)值。三主要參考資料： 1 譚浩強(qiáng)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)m.北京：清華大學(xué)出版社，19892 張毅剛單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19903 郭天祥新概念51單片機(jī)c語言教程m.電子工業(yè)出版社，2009完 成 期 限： 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 填 表 日 期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課題來源教師擬定課題類型by指導(dǎo)教師學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)專 業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)開題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)的目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排；完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因

3、素等。）1、 調(diào)研資料的準(zhǔn)備 1、了解選題背景：蔬菜的生長對(duì)于溫濕度具有一定的要求，因此需要對(duì)環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也要求利用現(xiàn)代化儀器，更方便的測(cè)試蔬菜大棚內(nèi)的溫濕度以及控制系統(tǒng)，從而進(jìn)一步提高蔬菜產(chǎn)量和數(shù)量。 2、查閱了相關(guān)書籍及參考資料 （1）艾運(yùn)階. mcs_51單片機(jī)項(xiàng)目教程. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2012 （2）譚浩強(qiáng). c語言程序設(shè)計(jì)（第三版) m. 北京：清華大學(xué)出版社，2005 （3）程國鋼，陳躍琴，崔荔蒙.51單片機(jī)典型模塊開發(fā)查詢手冊(cè). 北京：電子工業(yè)出版社，2012 （4）白延敏. 51單片機(jī)典型系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例精講. 北京：電子工業(yè)出版

4、社，2009二、設(shè)計(jì)目的、要求 為了更好的利用溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需運(yùn)用科學(xué)的、先進(jìn)的管理方法，用以對(duì)不同種類蔬菜生長的各個(gè)時(shí)期所需的溫度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。這種自動(dòng)控制的方法，可以準(zhǔn)確的監(jiān)控與調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的環(huán)境，從而提高蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)量。1. 采用溫濕度傳感器測(cè)量大棚內(nèi)溫度以及濕度。2. 顯示模塊顯示測(cè)量的溫度和濕度數(shù)值。三、設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)主要采用由單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)方案，主要有傳感器、a/d轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、電源和顯示電路幾部分組成。1. 溫濕度傳感器：傳感器是一種可以將重量轉(zhuǎn)化成電量的轉(zhuǎn)換元件，從而可以把溫濕度轉(zhuǎn)換成適合于計(jì)量求值的信號(hào)。2. a/d轉(zhuǎn)換器：a/d轉(zhuǎn)換器是將輸入的模擬信息

5、轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。3. 控制部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)將a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理，并送往顯示電路顯示。 4. 顯示單元：使用1602液晶顯示屏來顯示控制模塊送來的數(shù)字量，即被測(cè)環(huán)境溫度及濕度。 5. 電源：電源為電路提供直流電源。四、預(yù)期成果1. 外文文獻(xiàn)翻譯、開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。2. 按設(shè)計(jì)要求完成實(shí)作，實(shí)現(xiàn)可以檢測(cè)并顯示室內(nèi)溫濕度數(shù)值，當(dāng)超過設(shè)定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。五、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排：根據(jù)進(jìn)度要求完成。 六、完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素1. 學(xué)校為我們提供的實(shí)驗(yàn)室包括：電子產(chǎn)品組裝實(shí)驗(yàn)室、單片機(jī)室等。2.使用 keil、protes等軟件。

6、指導(dǎo)教師簽名： 日期： 注：課題來源要填寫明確（如教師擬定、學(xué)生建議、某企事業(yè)單位項(xiàng)目等）課題類型：（1）a工程設(shè)計(jì)；b技術(shù)開發(fā)；c軟件工程；d理論研究；e制作（作品）（2）x真實(shí)課題；y模擬課題；z虛擬課題；要求（1）、（2）均要填，如ay，by等。目 錄摘要iabstractii前言iii1設(shè)計(jì)概述11.1國內(nèi)外智能控制系統(tǒng)的發(fā)展概況11.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景22系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 33系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1單片機(jī)模塊53.1.1單片機(jī)的選擇53.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)63.2溫濕度采集模塊73.3液晶顯示模塊103.3.1 lcd1602概述113.3.2 lcd1602基本參數(shù)及引腳功能12

7、3.4報(bào)警模塊133.5控制模塊133.6閥值模塊144系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)154.1軟件程序設(shè)計(jì)154.2仿真軟件介紹164.2.1 proteus簡(jiǎn)介164.2.2 keil c51編譯器簡(jiǎn)介164.3整體下載與調(diào)試174.3.1 usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝174.3.2下載程序174.3.3調(diào)試185 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)19結(jié)論21致謝22參考文獻(xiàn)23附 錄24附錄1：實(shí)物照片24附錄2：原理圖25附錄3：程序編寫26附錄4：元器件清單31蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要溫濕度控制已成為當(dāng)今社會(huì)研究的熱門項(xiàng)目。是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中必須考慮的因素，作為最常見的被控參數(shù)?，F(xiàn)在國外有很多農(nóng)場(chǎng)對(duì)于溫室

8、的智能控制系統(tǒng)有了一定的應(yīng)用，但其成本高昂，針對(duì)國內(nèi)大棚的特點(diǎn)是不能做到全面的普及。正對(duì)這一實(shí)際情況，研發(fā)一套低價(jià)格、高性能的溫室溫濕度控制系統(tǒng)，在我們國內(nèi)具有非常廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)際意義。本文以stc89c52單片機(jī)為核心控制器，結(jié)合dht11電容式數(shù)字溫濕度傳感器，液晶顯示屏1602顯示以及模擬調(diào)節(jié)模塊，完成電路硬件設(shè)計(jì)。通過軟件編程控制數(shù)據(jù)下載到單片機(jī)完成溫濕度顯示、閥值設(shè)置。此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能如下：通過四個(gè)按鍵方便地實(shí)現(xiàn)溫濕度上限的調(diào)整，液晶顯示屏能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境溫濕度。芯片at24c04使存儲(chǔ)的溫度上限和濕度上限可以掉電永久保存。當(dāng)溫度或濕度超限后，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。結(jié)

9、合三極管和繼電器，該信號(hào)也可以驅(qū)動(dòng)繼電器打開或切斷排風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。文中提出了設(shè)計(jì)方案，討論了蔬菜大棚溫濕度巡回檢測(cè)與控制的基本原理，進(jìn)行了可行性論證。給出了電路圖和程序流程圖并附有源程序。關(guān)鍵詞：傳感器；溫濕度；單片機(jī)；智能控制idesign of control system in temperature and humidity for vegetable greenhouseabstractin today's social studies, temperature and humidity control has become a hot item .

10、 is a factor that must be considered in the industrial and agricultural production process. as the control parameters of the most common. now there are a lot of farms for overseas greenhouse intelligent control system has a certain application, but its high cost, accord

11、ing to the characteristics of domestic greenhouse is can't do the comprehensive popularization. is the actual situation, developed a set of low price, high performance of the greenhouse temperature and humidity control system, in our country has a very broad application prospects and practical s

12、ignificance. stc89c52 single-chip microcomputer as the core controller, this paper combined with digital temperature and humidity sensor dht11 capacitance type, lcd display and 1602 simulation adjustment module, complete the design of hardware circuit. through software programming control data downl

13、oaded to the single-chip microcomputer temperature and humidity display, threshold settings. the design system can realize the function is as follows: through four buttons easily realize the adjustment of the upper limit of temperature and humidity, lcd screen can display the current environmental t

14、emperature and humidity in real time. chip at24c04 storage limit the maximum temperature and humidity can be permanent when power supply drop. when temperature or humidity transfinite alarm signal light lamp accordingly. combined with the transistor and relay, the signal can also drive the relay on

15、or cut off the fan rotation. this paper puts forward the design scheme, and discusses the vegetable greenhouses, the basic principle of the temperature and humidity measurement and control circuit. the circuit diagram and program flow chart are given with the active program.keywords : sensor；tempera

16、ture and humidity；mcu；intelligent controlii蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)前 言 目前，隨著蔬菜大棚數(shù)量的迅速增多，人們對(duì)其性能要求也越來越高。特別是為了提高生產(chǎn)效率，對(duì)大棚的自動(dòng)化程度要求也越來越高。傳統(tǒng)的蔬菜大棚只是依靠人工來控制，一般是在棚內(nèi)懸掛溫度計(jì)，通過觀察溫度計(jì)的實(shí)數(shù)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來判斷室內(nèi)的溫濕度。而這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大以及測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成很大的的損失。這種傳統(tǒng)的方法不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力物力，而且很難達(dá)到預(yù)期的成果。因此為了實(shí)現(xiàn)高效科學(xué)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并提高農(nóng)業(yè)研究方向的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)

17、展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)備與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境因素。這就需要研發(fā)價(jià)格適中的、自動(dòng)化程度高，便于管理的自動(dòng)化控制設(shè)備，提高管理效率，增加蔬菜產(chǎn)量和質(zhì)量。本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)是利用價(jià)格便宜的一般電子器件來設(shè)計(jì)一個(gè)參數(shù)精度高、操作便捷、性價(jià)比高的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)。iii1設(shè)計(jì)概述1.1國內(nèi)外智能控制系統(tǒng)的發(fā)展概況現(xiàn)代社會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是農(nóng)業(yè)方面，更多技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和開發(fā)越來越受到重視。眾所周知，溫室大棚已經(jīng)成為現(xiàn)代高效經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的快速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電子產(chǎn)品的結(jié)合性應(yīng)用，使得現(xiàn)代

18、化農(nóng)業(yè)發(fā)展，正走向一種專業(yè)化、自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，這種模式必將是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向?，F(xiàn)代化智能控制系統(tǒng)是一種智能化管理大棚內(nèi)部環(huán)境的科學(xué)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需要相應(yīng)的感應(yīng)設(shè)備來保證其正常運(yùn)行，智能控制系統(tǒng)就是將科學(xué)信息技術(shù)運(yùn)用到農(nóng)業(yè)的體現(xiàn)，通過系統(tǒng)軟硬件結(jié)合，設(shè)定的各種指令，自動(dòng)化的完成管理工作，不需要大量的人工操作，是一種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要便捷工具。應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。近幾年隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來了大棚溫室控制與管理技術(shù)方面的一場(chǎng)革命。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、花卉種植、動(dòng)植物養(yǎng)殖等方面有著廣泛的運(yùn)用，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量與質(zhì)量有著巨大的經(jīng)濟(jì)

19、效益與社會(huì)效應(yīng)。溫室大棚就是建立一個(gè)模擬適合植物生長的氣環(huán)境條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來減小溫濕度對(duì)植物生長的約束。而且溫室大棚能夠擺脫環(huán)境對(duì)植物生長的限制，使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，從而也使得季節(jié)的變化對(duì)農(nóng)作物的生長不再產(chǎn)生過度影響。由于溫室大棚能帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，所以溫室大棚越來越普及，并且早已成為農(nóng)民增收的主要手段。現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)能夠有效、便捷的對(duì)溫室大棚內(nèi)部環(huán)境控制，這種系統(tǒng)控制過程科學(xué)管理，可以提高操作的準(zhǔn)確性，同時(shí)也降低了對(duì)農(nóng)民體力勞動(dòng)的強(qiáng)度。除此之外，它還能準(zhǔn)確、定時(shí)、高效的進(jìn)行溫濕度控制與調(diào)節(jié)，可以節(jié)省人力、物力，從而可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量?，F(xiàn)代化智能溫室大棚控制

20、系統(tǒng)主要應(yīng)用于西方先進(jìn)國家，尤其是美國。然而在我國農(nóng)業(yè)中的使用卻不多，同發(fā)達(dá)國家相比，有著較大的差距。國內(nèi)即使有些使用的了現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，但一方面由于缺乏足夠管理經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，不能創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益，另一方面由于它本身價(jià)格昂貴，使得不能在國內(nèi)普遍推廣。結(jié)合我國實(shí)際情況，只有提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能化，使溫室控制系統(tǒng)更加智能、方便。采用廉價(jià)的電子產(chǎn)品使其價(jià)格能被廣大農(nóng)民所接受，才能使智能溫室大棚控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景 本文主要是應(yīng)用stc89c52單片機(jī)來設(shè)計(jì)的絲瓜大棚溫濕度控制系統(tǒng)。絲瓜是喜溫喜光耐熱性的作物。但是在排水不良的情況下，結(jié)瓜少，瓜身短，瓜莖小，產(chǎn)量低。所以在生

21、產(chǎn)上必須選擇適宜絲瓜所適應(yīng)的生長環(huán)境條件。絲瓜種子發(fā)芽的適宜溫度為2830，3035時(shí)發(fā)芽迅速，氣溫高于35時(shí)，生長勢(shì)減弱，甚至出現(xiàn)凋萎而影響花蕾和結(jié)實(shí)，絲瓜生長發(fā)育的最適宜適宜溫度為2836。絲瓜喜濕、怕干旱，在土壤濕度含水量70%以上的環(huán)境下生長最好，低于50%時(shí)生長緩慢，空氣濕度不應(yīng)小于52%，在75%85%時(shí)，生長速度快、結(jié)瓜多，短時(shí)間內(nèi)空氣濕度達(dá)到飽和時(shí)，仍可正常地生長發(fā)育。在瓜類中以絲瓜最耐濕，開花結(jié)果盛期要求溫度更高，在炎熱的夏秋只要不缺水肥，開花結(jié)果就會(huì)一直很旺盛。一般在溫濕度適宜，風(fēng)較小的天氣是最有利于絲瓜的生長。絲瓜也有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。絲瓜中含有豐富的維生素b1能防止皮膚老

22、化，維生素c能增白皮膚等成分，能夠使皮膚潔白、細(xì)嫩。故絲瓜汁有“美人水”之稱。除此之外，還有很大的藥用價(jià)值，古籍記載 ，絲瓜具有清熱化痰、行血脈等功效。此次設(shè)計(jì)的溫濕度的控制系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面：感應(yīng)環(huán)境溫濕度，判斷溫濕度是否異常；若感應(yīng)到的溫濕度異常，報(bào)警燈發(fā)出報(bào)警；同時(shí)相應(yīng)的控制設(shè)備工作，如本次設(shè)計(jì)利用繼電器和排風(fēng)扇組成的控制系統(tǒng)；除濕設(shè)備工作后，單片機(jī)系統(tǒng)判斷異常是否處理完畢；以及若異常處理完畢，解除報(bào)警。本次設(shè)計(jì)就是利用價(jià)格便宜的一般電子器件來設(shè)計(jì)一個(gè)參數(shù)精度高，操作便捷、性價(jià)比高的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的絲瓜大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 在傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)中,往往

23、只是采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳感器采用熱電阻、熱電偶等模擬器件。溫濕度測(cè)控系統(tǒng)還需要額外加補(bǔ)償電路，電路安裝復(fù)雜，價(jià)格昂貴,而且必須經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換后才可以被微處理器識(shí)別和處理，這樣就可能會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤或者誤差，例如引線誤差補(bǔ)償、多點(diǎn)測(cè)量中的切換誤差和信號(hào)調(diào)理電路的誤差等問題，從而影響到測(cè)控系統(tǒng)的精確性，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，更多的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中，溫濕度測(cè)控系統(tǒng)也正在朝著集成化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，尤其是蔬菜大棚的推廣，也要求要有現(xiàn)代化設(shè)施來控制棚內(nèi)溫濕度等含量，便于自動(dòng)化管理。然而目前應(yīng)用于溫室大棚的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)大多數(shù)采用模擬溫度傳感

24、器、多路模擬開關(guān)、a/d轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)等組成的傳輸系統(tǒng)。這種溫濕度度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測(cè)溫電纜，才能把傳感器采集的信號(hào)送到采集卡上，這種系統(tǒng)成本高。同時(shí)線路上傳送的都是模擬信號(hào)，易受干擾和損耗，測(cè)量誤差也比較大。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)是采用stc89c52單片機(jī)和dht11的低成本的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括單片機(jī)、顯示模塊、報(bào)警燈、溫濕度傳感器、按鍵、排風(fēng)扇等六部分，系統(tǒng)顯示模塊由dht11溫濕度傳感器及l(fā)cd1602字符型液晶模塊構(gòu)成，該電路系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、集成度高、調(diào)試方便，具有一定的實(shí)用價(jià)值，很容易在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中推廣實(shí)施。此次

25、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是可以通過下位機(jī)中的按鍵輸入溫濕度的上限值和預(yù)置值，溫濕度傳感器可以將環(huán)境中檢測(cè)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，然后送至下位機(jī)中的單片機(jī)，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)內(nèi)，通過進(jìn)lcd1602行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)與預(yù)先設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較處理；同時(shí)可以根據(jù)比較的結(jié)果對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，并通過繼電器的控制對(duì)相應(yīng)的設(shè)備如排風(fēng)扇進(jìn)行操作，以保證大棚的溫濕度范圍能夠在預(yù)置的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度狀態(tài)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)處理模塊（stc89c52單片機(jī)）、信息采集模塊（dht11溫濕度傳感器）、液晶顯示模塊、設(shè)置模塊、報(bào)警模塊、調(diào)控模塊設(shè)計(jì)而成。數(shù)據(jù)處理模塊是采用

26、微處理器芯片stc89c52，其可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，來完成溫濕度數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和邏輯控制的功能。溫濕度采集模塊使用的是dht11數(shù)字溫濕度傳感器，溫度測(cè)量范圍050，濕度測(cè)量范圍20%rh90%rh?？梢詽M足一般的檢測(cè)需要,它使用單總線方式，接口簡(jiǎn)單，并且無需另外校準(zhǔn)。分辨率為8bit，完全能夠滿足日常環(huán)境溫濕度的檢測(cè)要求。假如要求更寬測(cè)量范圍，只需更換溫濕度傳感器型號(hào)，硬件電路及軟件程序全兼容。配用eeprom芯片at24c04，使存儲(chǔ)的溫度上限和濕度上限可以掉電永久保存?？梢酝ㄟ^四個(gè)按鍵方便地實(shí)現(xiàn)溫濕度上限的調(diào)整。當(dāng)溫度或濕度超限后，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。該信號(hào)也可以通過三極管驅(qū)動(dòng)

27、繼電器打開或切斷風(fēng)機(jī)、加熱器等外部設(shè)備。其系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示：圖中stc89c52單片機(jī)每2秒就會(huì)從dht11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即時(shí)顯示。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值，該上限值保存外部eeprom存儲(chǔ)器中，掉電不失，并且可以通過四只按鍵上調(diào)或下調(diào)。當(dāng)溫度或濕度值超過上限值時(shí)，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。該報(bào)警信號(hào)可以通過三極管驅(qū)繼電器，以控制外部風(fēng)機(jī)或加熱器。圖2.1 系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)模塊3.1.1單片機(jī)的選擇方案一：at89c52是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos型8位單片機(jī)，該單片機(jī)器件是采用atmel公司的高密度、非易失性

28、存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，可以兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器( cpu )與flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。其片內(nèi)的8k程序存儲(chǔ)器是flash工藝的，這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。對(duì)于寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)我們的勞動(dòng)成果。其次，at89c52目前的售價(jià)比8031還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。at89c52可以構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于8k，四個(gè)i/o口全部提供給用戶?？捎?v的電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅僅需要l0ms。并且at89c51芯片可以提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了簡(jiǎn)捷

29、而又可靠的加密手段，可以完全保證程序或者系統(tǒng)不被仿制。po口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作。方案二：stc89c52系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和at89c52系列的完全兼容，但實(shí)際操作起來卻存在很多問題：（1）at89c52不帶isp下載，但是要用下載器才行，stc89c52可以用usb轉(zhuǎn)串口下載，下載軟件可以到stc廠家網(wǎng)上去下。（2）stc單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快，大約是at的330倍。雖然快是好事，但是這樣一來，在at上好使的程序在stc上不一定好用，最典型的例子就是那些對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格要求的模塊，用stc時(shí)注意得加長延時(shí)，大約是at的1030倍就差不

30、多，這一點(diǎn)可以通過調(diào)試驗(yàn)證。（3）stc89c52單片機(jī)對(duì)工作環(huán)境的要求比較低，電壓低于5伏時(shí)仍然能夠正常工作，甚至3伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下at肯定不行，所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)用stc單片機(jī)好用，但用at的單片機(jī)不工作時(shí)，直接查最小系統(tǒng)，看單片機(jī)的供電是否正常。比較這兩種方案，由于在學(xué)校期間學(xué)過數(shù)字電路、單片機(jī)原理、c語言程序設(shè)計(jì)，綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源，經(jīng)過對(duì)比此次設(shè)計(jì)要求，我選擇用stc系列芯片完成。而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平臺(tái)，實(shí)際操作起來比較方便，故本系統(tǒng)選擇stc89c52單片機(jī)作為主控芯片。足夠本設(shè)計(jì)運(yùn)行，且價(jià)格便宜，下載程序方便。3.

31、1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要是由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。對(duì)于一個(gè)完整設(shè)計(jì)來講，首要問題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠性是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。此次最小系統(tǒng)中的電源供電模塊電源是通過計(jì)算機(jī)的usb口供給，當(dāng)然也可使用外部穩(wěn)定的5v電源供電模塊供給。振蕩電路（時(shí)鐘電路）最重要的是stc89c52單片機(jī)正常工作需要的時(shí)鐘電路提供一個(gè)穩(wěn)定的工作頻率。一般情況下，根據(jù)stc89c52單片機(jī)時(shí)鐘周期的要求，回路需要選用頻率為12mhz的晶振。內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳xtal1和xtal2，在xtal1

32、和xtal2端口接上時(shí)鐘電源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式。在xtal1和xtal2兩端跨接晶振，與內(nèi)部的反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入單片機(jī)內(nèi)定時(shí)控制部件。電容對(duì)頻率有微調(diào)作用。單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳rst上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)在stc89c52單片機(jī)的rst引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。其數(shù)值可以由rc電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。復(fù)位電路是由上電復(fù)位和按鍵復(fù)位

33、兩部分組成。上電復(fù)位：stc89系列單片為高電平復(fù)位，通常情況下在復(fù)位引腳rst上連接一個(gè)電容到vcc，再連接一個(gè)電阻到gnd，由此形成一個(gè)rc充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)rst腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10k和10uf。按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、rst也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。如圖3.1為單片機(jī)最小系統(tǒng)原理。圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理3.2溫濕度采集模塊方案一：選用ds18b20溫度傳感器作為溫度檢測(cè)模塊。ds18b20是一線式數(shù)字溫

34、度傳感器。它具有獨(dú)特的單線式接口方式。測(cè)量范圍在-55125，-1085，誤差范圍在-+0.5。最高精度可達(dá)0.0625。hs1101是電容式濕度傳感器?？蓽y(cè)量相對(duì)濕度范圍在0%100%rh。方案二：選用dht11作為設(shè)計(jì)的溫濕度檢測(cè)模塊。dht11是一種集成型的數(shù)字溫濕度一體傳感器。dht11采用的是數(shù)字模塊采集技術(shù)與溫濕度傳感技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)確保產(chǎn)品具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。傳感器是由一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)ntc測(cè)溫元件組合而成，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)較快、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量范圍20%90%rh，050。測(cè)溫精度為-+2，測(cè)濕精度為-+5%rh

35、。完全符合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)上述分析，方案一雖然精度更精確，卻稍顯復(fù)雜。方案二即便不能實(shí)現(xiàn)方案一的高精度測(cè)量。卻也能滿足設(shè)計(jì)要求。且簡(jiǎn)便易行、可靠穩(wěn)定。具有超高的性價(jià)比，因此選擇方案二。傳統(tǒng)的溫濕度傳感器需要處理的是模擬信號(hào)，容易受到外界環(huán)境和溫漂的影 響 ，造成測(cè)量精度較低和可靠性較差；此外，溫室內(nèi)除了裝有測(cè)量溫濕度的傳感器外，還需多個(gè)傳感器、放大器和信號(hào)傳輸線。這些都將使得系統(tǒng)安裝和維護(hù)的難度增大，從而使故障率增大。選用數(shù)字型溫濕度傳感器dht11，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能和微處理器的信息處理功能有機(jī)地結(jié)合在一起。采用的是線制串行接口，使得系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易便捷。超小的體積

36、、極低的功耗，信號(hào)的傳輸距離可達(dá)20米以上，在很多條件下可以選擇它作為傳感器，除此之外它采用的是使4針單排引腳封裝，連接方便，其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。數(shù)字型溫濕度傳感器的特點(diǎn)是直接輸出數(shù)字量。將溫度感測(cè) 、濕度感測(cè) 、信號(hào)變換 、a/d 轉(zhuǎn)換和加熱器等功能都集成到一個(gè)芯片上，dht11傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有可靠性高與穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用日常生活中。dht11通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單。dht11溫濕度數(shù)字傳感器采用的是4針單排引腳封裝，傳感器通電后，需要等待1s，這是因?yàn)樾枰竭^不穩(wěn)定的狀態(tài)，在此期間

37、不需發(fā)送指令，電源引腳（vdd，gnd）之間可增加一個(gè)100nf 的電容，用以去耦濾波。dht11實(shí)物圖如圖3.2：圖3.2 dht11實(shí)物dht11傳感器模塊的軟件流程如圖3.3所示：圖 3.3 dht11傳感器模塊程序流程dht11的技術(shù)參數(shù)如下：供電電壓：3.35.5v dc；輸出：?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào)；測(cè)量范圍：濕度2090%rh，溫度050；測(cè)量精度：濕度±5%rh，溫度±2；分辨率：濕度1%rh，溫度1；互換性：可完全互換;長期穩(wěn)定性：<±1%rh/年；本次設(shè)計(jì)采用溫濕度傳感器dht11。它具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。具體接口如下：引

38、腳1：vdd 供電35.5v dc；引腳2：data 串行數(shù)據(jù),單總線；引腳3：nc 空腳,請(qǐng)懸空；引腳4：gnd 接地,電源負(fù)；有一點(diǎn)必須注意，在引腳2在接單片機(jī)時(shí)，同時(shí)要在數(shù)據(jù)線接一上拉電阻，接到電源上。dht11典型應(yīng)用電路如下圖所示，連接電路簡(jiǎn)單，僅需要占用控制器一個(gè)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(shí)用5k上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。 圖3.4 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(gè)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(shí)間最大3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)

39、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。 3.3液晶顯示模塊方案一：采用12864液晶顯示屏。液晶顯示模塊是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16x16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8x16點(diǎn)陣）以及64x256點(diǎn)陣顯示ram（gdram）?？膳ccpu直接相接，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)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(shí)顯示16x02 即32個(gè)字符。lcd1602只能顯示字母、數(shù)字和符號(hào)能顯示16*2

40、個(gè)字符，但寄存器不止32個(gè)，有一些顯示效果，如字符一個(gè)個(gè)顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡(jiǎn)單?？偨Y(jié)：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、寫數(shù)據(jù)等等。當(dāng)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(shí)現(xiàn)顯示功能。不過 1602 液晶屏也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求。網(wǎng)上買比較廉價(jià)，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(jià)方面考慮，當(dāng)然是價(jià)格低廉的優(yōu)先。而lcd1602就是最好的選擇。3.3.1 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

41、有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電少、價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于智能儀表場(chǎng)合，尤其是單片機(jī)系統(tǒng)中大量應(yīng)用。lcd以其功耗低、視覺范圍廣等特點(diǎn)也被廣泛應(yīng)用。對(duì)于溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，顯示電路的設(shè)計(jì)也是不可缺少的。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，不僅需要顯示測(cè)量的溫濕度值，而且還要顯示不同的溫濕度報(bào)警參數(shù)，顯示模塊的設(shè)計(jì)是十分必要的。考慮到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(工作溫濕度、顯示行列數(shù)、光線等因素)，設(shè)計(jì)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(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)用中并無差別。

42、使用的單片機(jī)系統(tǒng)液晶顯示器作為輸出設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn):由于液晶顯示接收信號(hào)中的每個(gè)點(diǎn)保存后的顏色和亮度，恒定的光，而不是作為一個(gè)陰極射線管(crt)顯示需要不斷刷新新的亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器顯示效果好、質(zhì)量高。液晶顯示器都是數(shù)字式的，接口與單片機(jī)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(dá)到顯示的目的，顯示特性比以往的顯示器高，性價(jià)比也比較高。 相對(duì)來說，液晶顯示器內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)ic是主要的功耗來源，因此耗電量比其它顯示器要小得多。3.3.2 lcd1602基本參數(shù)及引腳功能lcd1602技術(shù)參數(shù)如下： 

43、顯示容量：16×2個(gè)字符； 芯片工作電壓：4.55.5v； 工作電流：2.0ma(5.0v)； 模塊工作電壓：5.0v； 字符尺寸：2.95×4.35(w×h)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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：r/w為

44、讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平r/w為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：d0d7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(fù)極。 與單片機(jī)接口電路如圖3.6所示。圖3.5 lcd與單片機(jī)接口電路液晶顯示的原理主要是利用液晶的物理特性，由電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行有效控制，上電就會(huì)顯示出來，也可以顯示出設(shè)定的圖形及其文字與字母。液晶顯示器的特點(diǎn)

45、：厚度比較薄、能夠被大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、能夠便捷的實(shí)現(xiàn)全彩色顯示，近些年來，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在筆記本電腦、數(shù)碼攝像機(jī)、手機(jī)移動(dòng)通信等領(lǐng)域。電路中液晶接口如圖3.7所示：圖3.6 1602顯示模塊3.4報(bào)警模塊該模塊主要是結(jié)合溫濕度采集模塊，通過采集模塊部分采集的信息轉(zhuǎn)化電信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理后，進(jìn)入顯示模塊。所測(cè)溫濕度與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值或低于下限值則報(bào)警燈亮，否則就作為正常的采樣值，進(jìn)行顯示和控制。溫濕度傳感器采集來的溫濕度與單片機(jī)設(shè)定的溫濕度值相比較。報(bào)警電路中加了兩個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)與單片機(jī)的p2.5連接，另一個(gè)與單片機(jī)的p2.6連接，只要其中任何一個(gè)過限，

46、報(bào)警燈就會(huì)亮。當(dāng)溫度大于設(shè)定值，其中一只二極管發(fā)光；當(dāng)濕度大于設(shè)定值，另一只發(fā)光二極管亮。兩個(gè)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(jī)io引腳輸出的電流較小，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路，即通過三極管來放大驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈（不同顏色的發(fā)光二極管）。3.5控制模塊繼電器是電子控制元器件，通常被應(yīng)用于自動(dòng)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(zhì)上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本電路采用常開繼電器組成控制電路，本次設(shè)計(jì)

47、只是降低溫室數(shù)值。降溫設(shè)備工作原理：當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，與單片機(jī)連接的引腳將送入低電平，三極管將導(dǎo)通，繼電器有電流通過將吸合，則降溫裝置將進(jìn)行降溫工作，使溫度降低。當(dāng)溫度下降到設(shè)定范圍之內(nèi)時(shí)，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(shè)備原理與加溫設(shè)備原理相似。 3.6閥值模塊溫濕度閾值存儲(chǔ)在eeprom芯片at24c02中，并可以通過k1k4按鍵調(diào)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3.8所示：圖3.7 at24c02的芯片引腳4系統(tǒng)

48、軟件程序的設(shè)計(jì)4.1軟件程序設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，是此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，軟件設(shè)計(jì)將直接影響本次設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)能否成功。與硬件設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，軟件設(shè)計(jì)也是采用的模塊化程序設(shè)計(jì)的方式，模塊包括主程序模塊，初始化參數(shù)設(shè)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(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，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(hào)的控制的與顯示，以及信號(hào)的傳輸處理和控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。然后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先搞清楚各個(gè)部分的子程序及它們的流程圖，然后進(jìn)行c語言編程，最后將它們系統(tǒng)的編程。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程是，開始并初始化后，先從鍵盤上輸入要設(shè)定的溫度和濕度的上限值

49、；傳感器讀取設(shè)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(bào)警燈就會(huì)亮，然后通過繼電器啟動(dòng)控制設(shè)備；直到讀取的數(shù)據(jù)在溫濕度上限范圍內(nèi)，控制設(shè)備停止工作，顯示屏顯示當(dāng)前的溫濕度值。設(shè)計(jì)軟件主程序流程圖如圖4.1所示：圖4.1 主程序流程主程序編寫、管腳定義程序以及各子程序編寫見附錄3。4.2仿真軟件介紹本設(shè)計(jì)用到了proteus和keil c51兩種軟件，兩者能完美的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)虛擬的實(shí)物效果，為以后的實(shí)物焊接提供了保障。4.2.1 proteus簡(jiǎn)介proteus軟件是由英國labcenter electronics公司開

50、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(nèi)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(dòng)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(dòng)的，主要是針對(duì)微處理器應(yīng)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(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)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。4.2.2 keil c51 編譯器簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)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(diào)試，運(yùn)用方便，是做c語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這

51、個(gè)軟件，在簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)和了解keil c后，便可以在此環(huán)境下開始了進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。在編譯完keil c后，再運(yùn)用stc_isp_v480 軟件燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。在燒錄前要對(duì)stc_isp_v480進(jìn)行一些必要的設(shè)置。第一步：設(shè)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(duì)應(yīng)的com端口（可在我的電腦的設(shè)備管理處查看com選項(xiàng)）；第四步：點(diǎn)擊download 下載。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。c51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uvision與ishell分別是c51 for wi

52、ndows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境(ide），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。keil c51生成的目標(biāo)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(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。4.3整體下載與調(diào)試4.3.1 usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝打開usb驅(qū)動(dòng)文件夾下的pl2303_prolific_driverinstaller_v130.exe安裝文件，按提示安裝usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。安裝完成后，插入usb下載線后，在開始-控制面板

53、-打印機(jī)和其他硬件-設(shè)備管理器，在“端口”分支下有（prolific usb-to-serial comm port(comx)。x表示串口號(hào)，如果沒有說明usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)沒有安裝，須重新安裝。記住括號(hào)里的com口號(hào)。4.3.2下載程序打開stc單片機(jī)下載軟件文件夾，點(diǎn)擊運(yùn)行stc_isp_v481.exe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(hào)一致），最高波特率和最低波特率都選2400bps或者1200bps（下載線內(nèi)pl2303芯片所限，沒辦法?。?，并打開正確的.hex數(shù)據(jù)文件。按下電路板上的電源按紐，保證其有個(gè)失電至上電的過程，則窗口顯示開始燒錄芯片

54、。在完成對(duì)程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對(duì)其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口，完成供電及下載。下載完成后程序自動(dòng)運(yùn)行，或重上電后程序正常運(yùn)行。圖4.2 下載軟件4.3.3調(diào)試在計(jì)算機(jī)上，利用keil軟件對(duì)第一步輸入的源程序進(jìn)行編譯，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼。如果源程序有語法錯(cuò)誤，則其錯(cuò)誤將顯示出來，然后返回到第一步進(jìn)行修改，再進(jìn)行編譯，直到語法錯(cuò)誤全部糾正為止。在線調(diào)試。對(duì)于與系統(tǒng)、硬件無聯(lián)系的程序，可以借助在線調(diào)試手段，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后，返回到第一步修改，直到邏輯錯(cuò)誤糾正為止。對(duì)于與系統(tǒng)硬件緊密相關(guān)的程序，則需對(duì)軟件和硬件同時(shí)進(jìn)行調(diào)試，將程序燒入cpu，然后將cpu插入系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)硬件故

55、障后應(yīng)排除故障，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后應(yīng)修改程序，消除邏輯錯(cuò)誤。5 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)該系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，主要是靠硬件部分和軟件部分相結(jié)合，兩者相輔相成，缺一不可。其中硬件部分主要是由六個(gè)大的模塊構(gòu)成，分別是單片機(jī)控制模塊、傳感器模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、控制模塊以及閾值設(shè)置模塊。其中單片機(jī)控制模塊是此次設(shè)計(jì)的核心模塊，主要是指stc89c52芯片，它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，利用其各個(gè)口分別控制其他模塊，使其他模塊能夠成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)功能的需要，從dht11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即時(shí)顯示。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值，該上限值保存外部eeprom存儲(chǔ)器中，掉電不失，并且溫濕度上限可以通過四只按鍵上調(diào)或下調(diào)。當(dāng)溫度或濕度值超過設(shè)定上限值時(shí)，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。例如濕度超出上限，報(bào)警信號(hào)可以通過三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，以控制外部排風(fēng)扇。軟件部分也是此次設(shè)計(jì)的核心，系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)程序。將設(shè)計(jì)程序在keil軟件上仿真測(cè)試，并下載到單片機(jī)中。軟硬件結(jié)合，完成系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。電路的總體設(shè)計(jì)如圖5.1所示：圖5.1 電路總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)具體工作方式如下：通過dht11檢測(cè)出當(dāng)前環(huán)境下的溫濕度，將所測(cè)數(shù)據(jù)交給stc89c52單片機(jī)進(jìn)行分析和處理，并分別存入不同數(shù)組以便顯示時(shí)候用。其中，為了顯示穩(wěn)定，系統(tǒng)每間隔2s采集一次數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。如上圖所示，