花房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、花房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc136686075 摘要 PAGEREF _Toc136686075 h 1 HYPERLINK l _Toc136686076 一、簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc136686076 h 1 HYPERLINK l _Toc136686077 1.1學(xué)科背景 PAGEREF _Toc136686077 h 1 HYPERLINK l _Toc136686078 1.2選題的目的和意義 PAGEREF _Toc136686078 h 1 HYPERLINK l _Toc136686079 1.3植被栽培技術(shù)

2、 PAGEREF _Toc136686079 h 1 HYPERLINK l _Toc136686080 溫室環(huán)境條例 PAGEREF _Toc136686080 h 1 HYPERLINK l _Toc136686081 1.4本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc136686081 h 2 HYPERLINK l _Toc136686082 2.整體系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc136686082 h 2 HYPERLINK l _Toc136686083 2.1系統(tǒng)功能及系統(tǒng)組成及工作原理 PAGEREF _Toc136686083 h 2 HYPERLINK l _To

3、c136686084 2.1.1。整體方案 PAGEREF _Toc136686084 h 二 HYPERLINK l _Toc136686085 2.1.2.實(shí)施措施 PAGEREF _Toc136686085 h 2 HYPERLINK l _Toc136686086 2.1.3。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc136686086 h 2 HYPERLINK l _Toc136686087 主機(jī)和主要部件的選擇： PAGEREF _Toc136686087 h 3 HYPERLINK l _Toc136686088 2.2溫濕度采樣控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc136686088

4、 h 3 HYPERLINK l _Toc136686089 2.2.1。溫濕度采樣系統(tǒng) PAGEREF _Toc136686089 h 3 HYPERLINK l _Toc136686090 2.2.2。溫濕度控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc136686090 h 3 HYPERLINK l _Toc136686091 2.3鍵盤(pán)顯示系統(tǒng) PAGEREF _Toc136686091 h 4 HYPERLINK l _Toc136686092 2.4報(bào)警系統(tǒng) PAGEREF _Toc136686092 h 6 HYPERLINK l _Toc136686093 2.5硬件電路設(shè)計(jì) PAGER

5、EF _Toc136686093 h 6 HYPERLINK l _Toc136686094 2.5.1。系統(tǒng)硬件配置 PAGEREF _Toc136686094 h 6 HYPERLINK l _Toc136686095 2.5.2.主要部件介紹 PAGEREF _Toc136686095 h 6 HYPERLINK l _Toc136686096 3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc136686096 h 8 HYPERLINK l _Toc136686097 3.1系統(tǒng)初始化模塊 PAGEREF _Toc136686097 h 8 HYPERLINK l _Toc136686099

6、3.2鍵盤(pán)顯示模塊 PAGEREF _Toc136686099 h 10 HYPERLINK l _Toc136686100 3.3采樣轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc136686100 h 11 HYPERLINK l _Toc136686101 3.4溫濕度控制模塊 PAGEREF _Toc136686101 h 11 HYPERLINK l _Toc136686102 3.5報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc136686102 h 13 HYPERLINK l _Toc136686103 4硬件調(diào)試方案 PAGEREF _Toc136686103 h 14 HYPERLINK l _T

7、oc136686104 4.1硬件電路調(diào)試 PAGEREF _Toc136686104 h 14 HYPERLINK l _Toc136686105 4.2功能模塊調(diào)試方案 PAGEREF _Toc136686105 h 14 HYPERLINK l _Toc136686108 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc136686108 h 16花房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概括摘要：為研究蔬菜大棚的智能溫濕度控制，設(shè)計(jì)了一種基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的蔬菜大棚智能溫濕度控制系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的溫濕度采集、溫濕度顯示、控制系統(tǒng)等軟硬件的設(shè)計(jì)思路。采用DS18B20和HM1500LF作為溫濕度傳感器，以AT89S5

8、2單片機(jī)為系統(tǒng)核心，采用DELPHI軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。本研究設(shè)計(jì)的蔬菜大棚智能溫濕度控制系統(tǒng)，人機(jī)界面好，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度高，成本低，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：溫度采集；濕度采集；液晶顯示器;單片機(jī)引言植物的生長(zhǎng)是在一定的環(huán)境中進(jìn)行的，在生長(zhǎng)過(guò)程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中溫度和濕度影響最大。如果晝夜溫濕度變化很大，對(duì)植物生長(zhǎng)極為不利。因此，必須對(duì)溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，使其適合植物的生長(zhǎng)，以提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。本系統(tǒng)是研究單片機(jī)控制的溫室溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)。綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率和經(jīng)濟(jì)性要求，設(shè)計(jì)了基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的溫室溫濕度控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的溫室溫濕度控制

9、系統(tǒng)的目標(biāo)功能如下： （1）系統(tǒng)可以采集和顯示溫室環(huán)境的溫濕度（現(xiàn)場(chǎng)溫濕度觀測(cè)，軟件記錄）。 (2)可通過(guò)上位機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)定蔬菜生長(zhǎng)季節(jié)適宜的溫濕度。系統(tǒng)時(shí)間和溫濕度校正值由主控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一設(shè)定。 (3)當(dāng)花房環(huán)境溫濕度參數(shù)超過(guò)設(shè)定的上下限值時(shí)，控制相應(yīng)系統(tǒng)啟動(dòng)。 (4)可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度、時(shí)間、報(bào)警閾值等信息，并可查詢(xún)和控制各時(shí)間段的溫濕度情況?；ǚ繙貪穸瓤刂破髡w電路及工作過(guò)程描述智能溫度傳感器DS18B20用于聯(lián)網(wǎng)測(cè)量各采集點(diǎn)的溫度，HM1500LF用于采集濕度，單片機(jī)AT89S52作為系統(tǒng)的處理核心。溫度和濕度存儲(chǔ)并顯示在LCD液晶顯示器上，同時(shí)顯示在PC上。1 簡(jiǎn)介1.1 學(xué)科背景改革開(kāi)放

10、以來(lái)，人們對(duì)生活品質(zhì)的要求顯著提高，對(duì)美麗植被和花卉的需求也急劇上升。這對(duì)于以種植植被為生的園林工作者來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì)，也是對(duì)傳統(tǒng)人工種植植被的挑戰(zhàn)。 ,而基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)對(duì)解決這些問(wèn)題具有重要意義。為了充分利用溫室栽培的高效技術(shù)，需要有一套科學(xué)、先進(jìn)的管理方法來(lái)控制不同類(lèi)型植被在不同生長(zhǎng)時(shí)期所需的溫度和濕度。進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。溫濕度控制對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，它代表了一種自動(dòng)控制方式。而且它的應(yīng)用非常廣泛。1.2 選題的目的和意義8051單片機(jī)是控制中常用的芯片，在智能儀表、工業(yè)檢測(cè)與控制、機(jī)電一體化等方面取得了顯著成果。將其用作溫度和濕度控制系統(tǒng)的例子也很多。使用8051單

11、片機(jī)可實(shí)現(xiàn)溫濕度全過(guò)程的自動(dòng)控制，8051單片機(jī)易學(xué)易掌握，性?xún)r(jià)比高。采用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)，能準(zhǔn)確反映房間溫濕度隨時(shí)間的變化。完成加熱到特定溫度、冷卻到特定溫度、在上下限溫度范圍內(nèi)保持恒溫等各種控制方法，濕度控制也是如此。將該系統(tǒng)應(yīng)用于溫室，無(wú)疑將為植物的生長(zhǎng)提供更適宜的環(huán)境。1.3 植被栽培技術(shù)植被“設(shè)施栽培”，即“保護(hù)栽培”。是指在一定類(lèi)型的保護(hù)設(shè)施（如養(yǎng)氣、溫室、溫室等）措施中，人為創(chuàng)造適合植被生長(zhǎng)發(fā)育的最佳環(huán)境條件的措施1 。設(shè)施栽培是人類(lèi)利用和改造自然的一種創(chuàng)造。由于可以人為控制設(shè)施條件，實(shí)現(xiàn)植被調(diào)節(jié)的年產(chǎn)量。玻璃大棚和地膜大棚問(wèn)世后，植被生產(chǎn)發(fā)生了劃時(shí)代的變化?，F(xiàn)在

12、人們可以根據(jù)自己的意愿，隨時(shí)生產(chǎn)自己需要的各種植被。可以說(shuō)，這就是“設(shè)施培育”的功勞。在不利于植被生長(zhǎng)的自然環(huán)境中，溫室可以創(chuàng)造適合植被生長(zhǎng)發(fā)育的條件。溫室環(huán)境的調(diào)整主要包括陽(yáng)光、溫度和濕度三個(gè)方面。 溫度：溫室的溫度根據(jù)植物生長(zhǎng)的適宜溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果溫度低于下限，則采取加熱措施。通常采用電加熱和熱加熱，熱加熱更方便。如果溫度高于上限，采取降溫措施，一般通過(guò)水管降溫和風(fēng)扇降溫，風(fēng)扇降溫更方便。 陽(yáng)光：遮光是調(diào)整陽(yáng)光強(qiáng)度的最佳方式。具體做法是加遮陽(yáng)網(wǎng)或草席，起到降溫的作用。濕度：為滿(mǎn)足溫室植被的濕度要求，可在地面、臺(tái)階、盆壁等處灑水，并在空氣中掛一塊濕布，以增加水分的蒸發(fā)。最好的辦法是設(shè)置自動(dòng)

13、噴霧裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度9 。如果濕度太高，很容易引起植被病害。通風(fēng)可以用來(lái)降低濕度，最好在室溫與空氣溫度相差不大的時(shí)候進(jìn)行。本系統(tǒng)注重溫濕度的調(diào)節(jié)，不考慮光照強(qiáng)度。1.4 本系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容本系統(tǒng)要完成的任務(wù)有：1.4.1 人性化設(shè)計(jì)。極限溫度值和濕度值可由用戶(hù)根據(jù)不同植被的各種生長(zhǎng)要求，通過(guò)鍵盤(pán)輸入并通過(guò)顯示器顯示。1.4.2 可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確顯示采樣溫度值和濕度值。1.4.3 通過(guò)采集溫濕度值，準(zhǔn)確確定標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值的差值，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括報(bào)警燈提示功能和提示音等），并采取相應(yīng)的計(jì)劃。 .1.4.4 根據(jù)植被不同時(shí)間段對(duì)溫濕度的不同要求，用戶(hù)可隨意改變溫濕度值，以滿(mǎn)足用戶(hù)的不同需求。2、

14、系統(tǒng)整體分析與設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)功能及系統(tǒng)組成及工作原理2.1.1。整體方案 溫度監(jiān)測(cè)：測(cè)量溫室溫度，通過(guò)加熱或冷卻達(dá)到植被的最佳溫度。 濕度監(jiān)測(cè)：測(cè)量溫室濕度，通過(guò)噴灑或除濕達(dá)到植被的最佳濕度。 控制處理：當(dāng)溫濕度超限時(shí)報(bào)警，并根據(jù)報(bào)警信號(hào)提示采取一定的控制措施。顯示：LCD現(xiàn)場(chǎng)顯示輸入值及對(duì)應(yīng)的溫濕度，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)放置數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫濕度。2.1.2.實(shí)施措施 將實(shí)際環(huán)境溫度與給定限值進(jìn)行比較，并執(zhí)行加熱/冷卻措施。 將實(shí)際環(huán)境濕度與給定限值進(jìn)行比較，實(shí)施加濕/除濕措施。 限位報(bào)警：溫濕度超限聲光報(bào)警。鍵盤(pán)顯示：負(fù)責(zé)用戶(hù)輸入及相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，包括LED和LCD顯示。2.1.3。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)在對(duì)總

15、體方案和實(shí)施措施進(jìn)行了上述討論之后，就可以開(kāi)始硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了。硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。主機(jī)及主要部件的選擇：根據(jù)整體功能、性?xún)r(jià)比、運(yùn)行速度等因素，選用MCS-51系列的89C51作為主機(jī)，既滿(mǎn)足上述要求，又便于設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)一步的存儲(chǔ)擴(kuò)展。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片有128B，外部有8279的256B。由于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)隨時(shí)更新，不計(jì)小數(shù)位，所以存儲(chǔ)了8個(gè)16進(jìn)制數(shù)，總需要容量只有16B，夠用了。對(duì)于外部模擬量（溫度、濕度）采樣，ADC0809可以滿(mǎn)足要求。該溫度、室溫、濕度控制系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為中央控制器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809、風(fēng)扇、加熱設(shè)備、加濕設(shè)備、除濕設(shè)備、鍵

16、盤(pán)顯示芯片等，其功能和原理如下：如下： 89C51作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中央操作控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各模塊的工作。四通道采樣溫度信號(hào)采樣的簡(jiǎn)單平均處理，溫度以整數(shù)形式存儲(chǔ)。四通道采樣濕度信號(hào)采樣簡(jiǎn)單平均處理，溫度以整數(shù)形式存儲(chǔ)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。它共有8個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。模數(shù)轉(zhuǎn)換有兩種方法。一種是使用INT0中斷。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ADC0809使INT0產(chǎn)生中斷，通知系統(tǒng)轉(zhuǎn)換完成；另一種采用延遲方式，系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換開(kāi)始后延遲100微秒，等待轉(zhuǎn)換完成。該方案采用延遲轉(zhuǎn)換的方法。鍵盤(pán)顯示芯片：用8729識(shí)別鍵盤(pán)，負(fù)責(zé)用戶(hù)輸入及相關(guān)數(shù)據(jù)的LED顯示。例如，選擇系統(tǒng)的工作模式，

17、用戶(hù)輸入溫濕度限值數(shù)據(jù)，顯示實(shí)時(shí)溫濕度值等。風(fēng)扇：負(fù)責(zé)冷卻系統(tǒng)。加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱。噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕。除濕設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的除濕。雙色燈光、音效模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。若當(dāng)前溫度超過(guò)用戶(hù)設(shè)定的限值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，雙色燈在74LS273控制下定時(shí)閃爍，音效模塊發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶(hù)采取相應(yīng)措施措施。2.2 溫濕度采樣控制系統(tǒng)2.2.1。溫濕度采樣系統(tǒng)為了更準(zhǔn)確地反映溫室的溫濕度，通過(guò)對(duì)溫濕度的4通道信號(hào)采樣進(jìn)行簡(jiǎn)單的平均，將溫室的溫濕度作為溫室的溫濕度。在達(dá)到分辨率的前提下，溫濕度精度為1%。2.2.2。溫濕度控制系統(tǒng)首先，系統(tǒng)啟動(dòng)后，提示用戶(hù)輸入溫度的上下溫度值。用戶(hù)輸入后，系統(tǒng)

18、自動(dòng)查找中間值，根據(jù)實(shí)際溫度采用相應(yīng)方案。如下圖2-2-1所示。下限溫度 中間溫度 上限溫度2832 36圖 2-2-1如果此時(shí)的實(shí)際溫度值低于用戶(hù)給出的下限溫度值，系統(tǒng)立即啟動(dòng)報(bào)警裝置，系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)，直到實(shí)際溫度達(dá)到一定的時(shí)間間隔才停止加熱。用戶(hù)輸入的溫度上限和下限。反之，如果實(shí)際溫度值高于用戶(hù)設(shè)置的上限，系統(tǒng)也會(huì)立即啟動(dòng)報(bào)警裝置，系統(tǒng)處于制冷狀態(tài)，直到實(shí)際溫度達(dá)到上限和上限之間的一定間隔。用戶(hù)輸入的下限溫度并停止冷卻。選擇中間值作為控制參數(shù)，防止加熱-冷卻-加熱的死循環(huán)，因?yàn)楫?dāng)溫度低于下限時(shí)，溫度會(huì)一直升溫，可能導(dǎo)致系統(tǒng)在溫度下降時(shí)重新開(kāi)始冷卻。高于上限，使系統(tǒng)不斷重復(fù)加熱-冷卻-加熱

19、過(guò)程導(dǎo)致設(shè)備在某一溫濕度點(diǎn)附近頻繁啟停，降低設(shè)備使用壽命，沒(méi)有實(shí)際意義。選擇中間值的一定范圍是為了防止達(dá)到中間值時(shí)采取停止加熱或冷卻的措施，一段時(shí)間內(nèi)溫度會(huì)繼續(xù)上升或下降。此時(shí)溫度可能不完全處于中間值，系統(tǒng)仍會(huì)采取加熱或冷卻措施。措施，此時(shí)的溫度值可能已經(jīng)是一個(gè)非常適合植被生長(zhǎng)的溫度值。因此，本方案選擇在中間值的正負(fù)1度區(qū)間內(nèi)，認(rèn)為合適，不會(huì)產(chǎn)生任何控制動(dòng)作變化，可以解決設(shè)備頻繁啟停的問(wèn)題。2.3 鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)采用8279芯片控制16鍵鍵盤(pán)和8個(gè)七段數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。這16個(gè)鍵分別為“0”到“F”，對(duì)應(yīng)的鍵值是0到15，沒(méi)有鍵值轉(zhuǎn)換。七段數(shù)碼管采用共陰極，系統(tǒng)使用的段

20、碼見(jiàn)下表2-3-1。節(jié)目01234567段碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H節(jié)目89一個(gè)乙CD乙F段碼7FH6FH77H7路39H5EH79H71H表 2-3-18279初始化時(shí)，相關(guān)命令字集如下：Z8279 EQU 08701H ;8279 狀態(tài)/命令端口地址D8279 EQU 08700H ;8279 數(shù)據(jù)端口地址LEDMOD EQU 00H ;在左邊輸入八個(gè)字符顯示;外解碼鍵掃描模式，雙鍵互鎖LEDFEQ EQU 38H ;掃描率LEDCLS EQU 0D1H ;清除顯示 RAMLEDWR0 EQU 80H ;設(shè)置要寫(xiě)入的顯示RAM地址系統(tǒng)接線圖如下圖2-3-2所示。圖

21、2-3-2AD0809與89C51連接圖：圖 2-3-22.4 報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)由聲音報(bào)警器和報(bào)警燈報(bào)警器組成。聲音報(bào)警器通過(guò)P1.0口連接到SD口控制系統(tǒng)的音效模塊，通過(guò)CPU控制P1.0產(chǎn)生方波的方波即可實(shí)現(xiàn)音效模塊的發(fā)聲。一定的頻率。聲音模塊是帶有揚(yáng)聲器的放大電路。如圖2-4-1所示。圖2-4-12.5 硬件電路設(shè)計(jì)2.5.1。系統(tǒng)硬件配置采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 P0口用作數(shù)據(jù)線，P0口和P2口共同用作地址。2.5.2.主要組件介紹(1) 89C51芯片89C51是Intel在1980年代初推出的8位嵌入式微控制器（內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為8位，外部數(shù)據(jù)總線為8位）。與MCS-96系統(tǒng)中的其他芯片相比

22、，它具有較高的性能和功能。齊全、價(jià)格低廉、使用方便（48PINDIP）等優(yōu)點(diǎn)。 89C51在工業(yè)應(yīng)用中有很多明顯的特點(diǎn)，它具有靈活方便的8位總線外設(shè)支持?jǐn)U展功能，在數(shù)據(jù)處理方面具有8位微機(jī)的快速功能。由于集成度高，在同一硅片上制作了多個(gè)常駐輸入檢測(cè)和輸出控制通道，極大地彎曲了外部布線，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且具有高速（時(shí)鐘12MHz），即非常適合在工業(yè)環(huán)境中安裝使用。因此本系統(tǒng)的CPU選用89C51芯片。89C51單片機(jī)引腳采用40雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)。 89C51系統(tǒng)CPU中的主要組成部分有：高速寄存器陣列、特殊功能寄存器（SFR）、寄存器控制器和算術(shù)邏輯單元（RALU）。它通過(guò)特殊功能寄存器

23、SFR或存儲(chǔ)器、控制器與外界通信。 8051系統(tǒng)CPU的主要特點(diǎn)是體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用方便。另外，可以通過(guò)SFR直接控制I/O、A/D、PWM、串口等元件的有效運(yùn)行。CPU部分的控制單元連接到兩個(gè)總線寄存器陣列和EALU。這兩條總線分別是：16位地址總線（A-BUS）和8位數(shù)據(jù)總線（D-BUS）。數(shù)據(jù)總線僅在 RALU 和寄存器陣列或 SFR 之間傳輸數(shù)據(jù)，地址總線用作上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂房偩€或作為與寄存器控制器相連的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線 7 。 CPU對(duì)芯片RAM的訪問(wèn)分為直接訪問(wèn)和通過(guò)寄存器R0、R1間接訪問(wèn)。89C51工作時(shí)所需的時(shí)鐘可以通過(guò)其XTALL輸入管腳從外部

24、輸入，也可以使用芯片的振蕩器。其工作頻率為612MHz。本系統(tǒng)使用11.0592MHz的頻率。(2) 74LS273地址鎖存器74LS273是一個(gè)8D鎖存器74LS273，具有三態(tài)緩沖輸出；D7D0：三態(tài)門(mén)輸入端。Q7Q0：三態(tài)門(mén)輸出端。GND：接地端。Vcc：電源端。OE：三態(tài)門(mén)使能端。G（STB）：8D鎖存控制端。(3) 8279可編程鍵盤(pán)/顯示接口芯片8279是英特爾為8位微處理器設(shè)計(jì)的通用鍵盤(pán)/顯示接口芯片。它的功能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：從鍵盤(pán)接收輸入數(shù)據(jù)和預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示管理和數(shù)據(jù)顯示控制。單片機(jī)采用8279管理鍵盤(pán)和顯示器，可減輕軟件程序和負(fù)擔(dān)，顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)單。8279 的引腳功

25、能（采用 40 線雙列直插式封裝）：DB0DB7：雙向外部數(shù)據(jù)總線。用于在 8279 和 CPU 之間傳輸命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。CS：片選信號(hào)線，低電平有效。A0：區(qū)分信息的標(biāo)志。 A0位為1時(shí)，CPU寫(xiě)入8279的信息位命令，CPU從8279讀取的信息為8279的狀態(tài)；當(dāng) A0 為 0 時(shí)，I/O 信息為數(shù)據(jù)。RD、WR：讀寫(xiě)選通信號(hào)線，均為低電平有效。IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。RL7RL0：鍵盤(pán)回送線，通常為高電平，只有當(dāng)一個(gè)鍵關(guān)閉時(shí)，其中一條線才會(huì)變?yōu)榈碗娖健L7SL0：掃描輸出線，用于掃描鍵盤(pán)和顯示器。OUTB3OUTB0 OUTA3OUTA0：顯示段輸出線。BD：顯示滅火控制

26、線，低電平有效。RESET：復(fù)位輸入線，高電平有效。SHIFT,CNTL/STB：控制輸入線，可以通過(guò)外控按鍵拉高，也可以通過(guò)外控按鍵拉低。CLK：外部時(shí)鐘輸入線，其信號(hào)由外部振蕩器提供。Vcc、GND：分別為+5V電源和地。(4) 七段LED顯示LED是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，通常采用七段顯示。該顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。 4以共陰極為例：顯示一位數(shù)“4”致 0d,e 致 0b,c,f,g 致 1接地致04 立即顯示。它由8個(gè)發(fā)光二極管（7段和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）組成，可用于顯示0到9、A、B、C、D、E、F、G（小數(shù)點(diǎn)）。在數(shù)碼管中，如果二極管的陰極連接在一起，則稱(chēng)為共陰極數(shù)碼管；如果二

27、極管的陰極連在一起，稱(chēng)為共陰極數(shù)碼管；如果二極管的陽(yáng)極連在一起，則稱(chēng)為共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)極數(shù)碼管。本系統(tǒng)采用共陰極數(shù)碼管。(5) ADC0809芯片 3 ADC0809 是一個(gè) 28 引腳雙列直插式封裝。D7D0：8位數(shù)字輸出引腳。IN0IN7：8個(gè)模擬輸入引腳。Vcc：+5V工作電壓。GND：地。(6) 液晶顯示引腳功能7 ：D0D7雙向數(shù)據(jù)總線。 LCD 數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式可分為 8 位和 4 位。對(duì)于 8 位數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作，D0D7 均有效。如果使用 4 位數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，則僅使用 D4D7。RS：寄存器選擇控制位。當(dāng)RS=0，進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，可以寫(xiě)指令寄存器。如果RS=0，進(jìn)行讀操作，則可以

28、讀取busy標(biāo)準(zhǔn)和地址計(jì)數(shù)器的內(nèi)容。如果RS=1，則用于讀取數(shù)據(jù)寄存器7 。R/W：LCD讀寫(xiě)控制線。當(dāng)R/W=0時(shí)，LCD進(jìn)行寫(xiě)操作，當(dāng)R/W=1時(shí)，LCD進(jìn)行讀操作。 EN：?jiǎn)⒂每刂凭€。活躍高。VCC：電源端。VO：亮度調(diào)節(jié)電壓輸入控制器。輸入 0V 時(shí)字符顯示最亮。GND：接地。3. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)各組成部分系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度。經(jīng)含有單片機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步分析處理后，通過(guò)通訊線路將信息上傳至PC機(jī)。溫度和濕度信號(hào)可以在PC上進(jìn)行分析和處理。處理。用戶(hù)可以通過(guò)下位機(jī)的鍵盤(pán)輸入溫濕度的上下限值和預(yù)設(shè)值，也可以通過(guò)上位機(jī)輸入，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)溫室作

29、物生長(zhǎng)的遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)。若環(huán)境實(shí)時(shí)參數(shù)超過(guò)上下限值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)溫室溫濕度狀態(tài)，直至溫濕度狀態(tài)達(dá)到上下限值。如果有預(yù)設(shè)初始值且不等于當(dāng)前狀態(tài)，系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)執(zhí)行器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)溫濕度狀態(tài)，直到平衡狀態(tài)等于預(yù)設(shè)值。上位機(jī)是PC機(jī)使用DELPHI軟件編寫(xiě)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，可直接設(shè)置溫度上下限和讀取下位機(jī)數(shù)據(jù)，操作下位機(jī)控制設(shè)備調(diào)節(jié)溫度和溫室的濕度。形成作物生長(zhǎng)趨勢(shì)圖，從而通過(guò)生長(zhǎng)趨勢(shì)圖獲得適合各種作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境參數(shù)條件，為未來(lái)溫室種植提供參考。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)符合串行總線RS 232標(biāo)準(zhǔn)的通訊通道，按照預(yù)先約定的協(xié)議進(jìn)行通訊。系統(tǒng)示意圖如圖所示。3.1 系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主

30、要功能是完成系統(tǒng)的初始化，設(shè)置系統(tǒng)的工作狀態(tài)。初始化部分包括以下幾個(gè)方面：3.1.1 系統(tǒng)啟動(dòng)后，顯示屏顯示兩行，第一行是“WELCOME TO THE SYSTEM”，第二行顯示“開(kāi)始工作”等待用戶(hù)輸入溫度和濕度值。按“B”鍵開(kāi)始輸入。此時(shí)可以依次輸入溫度下限、上限、濕度下限、上限。如果輸入順序錯(cuò)誤，可以按“B”鍵重新輸入，直到輸入正確；輸入完成后按“C”鍵確認(rèn)。系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)整體工作模式如下框圖所示圖 3-1-1初始化程序部分的流程圖如下圖3-1-2所示。圖 3-1-23.2 鍵盤(pán)顯示模塊本系統(tǒng)采用8279芯片完成鍵盤(pán)輸入和溫濕度顯示工作。溫濕度依次輸入，下限和上限依次輸入，溫

31、濕度中間值存入單片機(jī)。清除LED后顯示（分別以0123位顯示），并依次顯示實(shí)時(shí)溫濕度值（以4567位顯示）實(shí)際上，在系統(tǒng)初始化過(guò)程中，除了初始化鍵盤(pán)和顯示器外，還包括調(diào)用8279鍵盤(pán)顯示模塊。 8279鍵盤(pán)顯示模塊部分的基本流程如下圖3-2-1所示。圖 3-2-1顯示鍵值的程序流程圖如下：圖 3-2-13.3 采樣轉(zhuǎn)換模塊本模塊主要采用DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，由單片機(jī)AT89S52控制、顯示和傳輸。具體原理圖如圖所示。采樣轉(zhuǎn)換模塊是本系統(tǒng)的核心模塊之一。它負(fù)責(zé)完成測(cè)量溫度和濕度并將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的整個(gè)過(guò)程，這就是為什么它很重要。系統(tǒng)每次轉(zhuǎn)換前，ADC0809的IN

32、0IN7致一個(gè)任意數(shù)，表示轉(zhuǎn)換開(kāi)始，結(jié)果是一個(gè)數(shù)字量，轉(zhuǎn)換成#BCD碼。致顯示程序進(jìn)行顯示，并將值返回給主函數(shù)。通過(guò)這種方法也可以觀察到濕度，并得出相應(yīng)的結(jié)論。為了更準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的溫濕度，系統(tǒng)對(duì)四通道采樣信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的平均處理，并將處理后的值作為溫室的溫濕度。流程如下圖所示。圖 3-3-1實(shí)時(shí)溫濕度顯示和溫濕度中間值顯示，方便我們實(shí)時(shí)比較和掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)。圖 3-3-23.4溫濕度控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一。所謂判斷控制模塊，就是將用戶(hù)輸入的溫濕度與當(dāng)前溫室的實(shí)際溫濕度進(jìn)行比較，然后做出判斷再控制。控制模塊確定系統(tǒng)。將完成什么工作。例如，當(dāng)溫度高于上限時(shí)，需要降溫，

33、低于下限時(shí)，需要升溫，同時(shí)必須啟動(dòng)警報(bào)。溫度判斷控制部分的程序總體思路如下：圖 3-4-1取中間值作為控制參數(shù)，取中間值的某個(gè)區(qū)間作為控制區(qū)間的原因前面已經(jīng)討論過(guò)，那么根據(jù)（2.2）的思想，控制程序的流程圖如下：圖 3-4-2濕度判斷控制部分和溫度判斷控制部分的功能和過(guò)程相同，此處不再贅述。3.5 報(bào)警模塊報(bào)警模塊具有報(bào)警燈和聲音報(bào)警兩種功能。報(bào)警燈模塊是完成LED的定時(shí)閃爍，以直觀的方式提醒用戶(hù)。 LED由74LS273控制的4個(gè)雙色LED燈組成，閃爍規(guī)律為：1 當(dāng)致到 74LS273 的數(shù)據(jù)為 0F0H 時(shí)，雙色 LED 燈會(huì)發(fā)出綠光。2 當(dāng)致到 74LS273 的數(shù)據(jù)為 0FH 時(shí)，雙色

34、 LED 燈會(huì)發(fā)出紅光。當(dāng)致到74LS273的數(shù)據(jù)為0FFH時(shí)，雙色LED燈熄滅。向74LS273交替致0F0H、0FFH或0FH、0FFH，實(shí)現(xiàn)LED紅燈交替或綠燈交替亮，然后我們看到閃爍的效果。當(dāng)LED燈閃爍時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)聲音報(bào)警器，聲音報(bào)警器的聲音可以通過(guò)延時(shí)的方式延長(zhǎng)。報(bào)警燈由4個(gè)雙色LED燈組成，共需8條數(shù)據(jù)線，由74LS273芯片控制。實(shí)現(xiàn)的功能是使4個(gè)雙色LED燈有規(guī)律的閃爍。當(dāng)用戶(hù)輸入溫度的上下限時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，確定當(dāng)前溫度與用戶(hù)輸入溫度的差值。如果當(dāng)前溫度過(guò)低 如果用戶(hù)輸入的較低溫度值表明當(dāng)前溫度過(guò)低，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)激活報(bào)警燈。此時(shí)報(bào)警燈發(fā)出綠光并有規(guī)律的閃爍。同時(shí)，它開(kāi)始升溫，直到達(dá)到所需的溫度值。離開(kāi)。反之，如果當(dāng)前溫度高于用戶(hù)輸入的上限溫度值，則說(shuō)明當(dāng)前溫度過(guò)高，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)激活報(bào)警燈，但此時(shí)報(bào)警燈會(huì)發(fā)出紅光并定期閃爍，同時(shí)它會(huì)開(kāi)始冷卻，直到它下降。達(dá)到所需溫度值時(shí)，警告燈熄滅。圖 3-5-14 硬件調(diào)試方案4.1 硬件電路調(diào)試這部分的任務(wù)是調(diào)試各組件在系統(tǒng)連接后能否正常工作，是否能達(dá)到軟件設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。步驟如下：4.1.1 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，連接系統(tǒng)所需的所有部件。4.1.2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，了解各元器件的工作原理，開(kāi)始調(diào)試芯片。4.1.3 調(diào)試8279芯片。根據(jù)說(shuō)明撥打 8279。 ASM 匯編器