畢業(yè)設(shè)計(jì)--溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)(含開題報(bào)告)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</b></p><p>　　題 目 名 稱 溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng) </p><p>　　院 （系） 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)

2、 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書3</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告6</p><p>　　長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見10</p><p>　　長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語12<

3、/p><p>　　長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定13</p><p><b>　　中外文摘要14</b></p><p><b>　　前言16</b></p><p><b>　　緒論17</b></p><p>　　1.1課題來源17

4、</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)以及面臨的挑戰(zhàn)17</p><p>　　1.3研究的目的、意義及主要內(nèi)容18</p><p><b>　　2硬件設(shè)計(jì)18</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.2控制模塊的設(shè)計(jì)19</p>

5、;<p>　　2.2.1 STC89C51的主要特性19</p><p>　　2.2.2 AT89C51的管腳說明20</p><p>　　2.2.3震蕩電路22</p><p>　　2.2.4 復(fù)位電路23</p><p>　　2.2.5 單片機(jī)的CPU23</p><p>　　2.2.6 單

6、片機(jī)的中斷系統(tǒng)25</p><p>　　2.2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)29</p><p>　　2.3 傳感器設(shè)計(jì)30</p><p>　　2.3.1 DHT11的簡(jiǎn)介31</p><p>　　2.3.2 引腳說明31</p><p>　　2.3.3 電源引腳32</p><p>　　

7、2.3.4 串行接口（單線雙向）32</p><p>　　2.4 無線模塊的設(shè)計(jì)35</p><p>　　2.4.1 APC220的性能35</p><p>　　2.4.2 無線傳輸模塊APC220的接口說明35</p><p>　　2.4.3 APC220無線模塊的工作參數(shù)的設(shè)置36</p><p>　　2

8、.4.4 APC220無線模塊的技術(shù)指示38</p><p>　　2.5鍵盤和顯示模塊的設(shè)計(jì)39</p><p>　　2.5.1顯示模塊設(shè)計(jì)39</p><p>　　2.5.2鍵盤模塊設(shè)計(jì)39</p><p>　　2.6執(zhí)行模塊的設(shè)計(jì)41</p><p>　　2.6.1調(diào)節(jié)模塊41</p>&

9、lt;p>　　2.6.2 報(bào)警模塊42</p><p><b>　　3.軟件設(shè)計(jì)44</b></p><p>　　3.1 初始化子程序44</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集模塊45</p><p>　　3.3 顯示模塊49</p><p>　　3.4 無線模塊53</p

10、><p>　　3.4.1 無線數(shù)據(jù)接收子程序53</p><p>　　3.4.2 無線數(shù)據(jù)接收處理模塊57</p><p><b>　　4.結(jié)束語60</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)61</b></p><p><b>　　致謝63</b&

11、gt;</p><p>　　3.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)(指導(dǎo)教師選定部分)</p><p>　　[1]盧飛躍．紅外遙控多路搶答器的設(shè)計(jì)[J]．番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003</p><p>　　[2]劉志文. 遙控開關(guān)系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 大學(xué)學(xué)報(bào)(教科文藝) 2003，（3）</p><p>　　[3]黃隴. 實(shí)用型紅外遙

12、控功能開關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 2003，33（2）</p><p>　　[4]黃遵熹． 單片機(jī)原理接口與應(yīng)用[M]．西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000．147—150．</p><p>　　[5]劉文濤. 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例. 清華大學(xué)出版社 2005.</p><p>　　[6]韓太林. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社. 2005.</p><

13、;p>　　[7]張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 高等教育出版社. 2004. </p><p>　　[8]何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[第三版]. 北京航空航天大學(xué)出版社.2003.</p><p>　　[9]付家才. 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù). 北京化學(xué)工業(yè)出版社.2004.</p><p>　　[10]嚴(yán)天峰. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試. 北京航空航天

14、大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[11]裴彥純. 基于單片機(jī)系統(tǒng)的紅外遙控器應(yīng)用，現(xiàn)代電子技術(shù).2007</p><p>　　[12]徐愛鈞. 8051單片機(jī)實(shí)踐教程[M].電子工業(yè)出版社. 2006</p><p>　　4.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容</p><p>　　(1)查閱資料，學(xué)習(xí)相關(guān)元器件的工作原理</p&

15、gt;<p>　　(2)選擇控制芯片與濕度傳感器，制定控制方案，然后利用Protuse畫出硬件電路原理圖</p><p>　　(3)編寫程序并進(jìn)行仿真</p><p>　　(4)在日志上記下每天的設(shè)計(jì)活動(dòng)</p><p>　　5.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求</p><p>　　(1)完整硬件設(shè)計(jì)電路</p>

16、<p>　　(2)軟件框圖及程序清單</p><p>　　6.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求</p><p>　　須proteus仿真，用VC編寫程序，上機(jī)時(shí)數(shù)80小時(shí)</p><p>　　溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　題目來源</b></p><p&

17、gt;　　來源于生產(chǎn)/社會(huì)實(shí)際</p><p><b>　　研究目的和意義 </b></p><p>　　目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到以優(yōu)質(zhì)，高效，高產(chǎn)為目標(biāo)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。而大棚作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)實(shí)施的重要產(chǎn)物，在國(guó)內(nèi)多數(shù)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開環(huán)境控制，農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證。結(jié)合作物生長(zhǎng)規(guī)律，控制環(huán)境條

18、件，使作物在不適宜生長(zhǎng)的反季節(jié)中，可獲得比室外生長(zhǎng)更優(yōu)的環(huán)境條件，從而使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。由于大棚中各種環(huán)境因素是可以人為控制的，因此控制技術(shù)直接決定著大棚中農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。</p><p>　　閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱</p><p>　　[1]黃遵熹． 單片機(jī)原理接口與應(yīng)用[M]．西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000．147—150．</p><p

19、>　　[2]劉文濤. 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例. 清華大學(xué)出版社 2005.</p><p>　　[3]韓太林. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社. 2005.</p><p>　　[4]張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 高等教育出版社. 2004. </p><p>　　[5]何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[第三版]. 北京航空航天大學(xué)出版社.2003.&l

20、t;/p><p>　　[6]付家才. 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù). 北京化學(xué)工業(yè)出版社.2004.</p><p>　　[7]嚴(yán)天峰. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試. 北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[8]徐愛鈞. 8051單片機(jī)實(shí)踐教程[M].電子工業(yè)出版社. 2006</p><p>　　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方

21、向</p><p>　　美國(guó)是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于大棚和管理最早，最多的國(guó)家之一。美國(guó)開發(fā)的大棚計(jì)算</p><p>　　機(jī)控制與管理系統(tǒng)可以根據(jù)作物的特點(diǎn)和生長(zhǎng)所需要的條件，對(duì)大棚內(nèi)的光照，溫度，濕度等諸多因素進(jìn)行自動(dòng)控制。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長(zhǎng)所需的環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計(jì)算編機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測(cè)量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較，以決定大棚溫濕度的控制過程，按照相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱，

22、降溫或者是澆水，通風(fēng)等。目前，我國(guó)絕大部分自主開發(fā)的大棚溫濕度控制或者進(jìn)口的國(guó)外設(shè)備都屬于這種系統(tǒng)。</p><p>　　雖然這種自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，適合規(guī)模化生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，通過改變大棚溫室度的設(shè)定目標(biāo)，可以自動(dòng)的對(duì)大棚內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是這種調(diào)節(jié)對(duì)作物的生長(zhǎng)來說還是相對(duì)滯后的，難以介入作物生長(zhǎng)的內(nèi)在規(guī)律。所以在這種自動(dòng)控制系統(tǒng)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，溫濕度自動(dòng)控制向著適合不同作物生長(zhǎng)的智能化控制發(fā)展。

23、</p><p>　　國(guó)外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測(cè)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中，近幾年各國(guó)溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，朝著網(wǎng)絡(luò)化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路。</p><p>　　主要研究?jī)?nèi)容，關(guān)鍵問題的解決思路 </p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的硬件主要包括：主要是單片機(jī)AT89C51，檢測(cè)系統(tǒng)，顯示電路，A|

24、D電路，報(bào)警電路等。利用傳感器測(cè)量大棚內(nèi)的溫濕度經(jīng)過信號(hào)處理，將傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)送至控制系統(tǒng)（AT89C51），與預(yù)設(shè)的農(nóng)作物最適合生長(zhǎng)的溫濕度值的上下限進(jìn)行對(duì)比，并通過顯示電路將測(cè)得的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。如果不同作物的適合生長(zhǎng)的溫度不一樣，可以通過鍵盤電路修改預(yù)設(shè)值?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)比較的結(jié)果對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，啟動(dòng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備如噴水機(jī)，吹風(fēng)機(jī)，加熱器，降溫等，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度狀態(tài)。如果測(cè)得的數(shù)據(jù)超過了預(yù)設(shè)值的上下限，則報(bào)警電路

25、會(huì)報(bào)警。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚溫濕度的自動(dòng)控制。 本文主要研究?jī)?nèi)容如下：1.進(jìn)行溫濕度控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計(jì)。2.利用鍵盤設(shè)置溫濕度的上下限值。3.利用數(shù)字溫濕度傳感器測(cè)量大棚內(nèi)的溫濕度。4.利用LCD對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　5.當(dāng)大棚溫濕度值超出設(shè)定范圍值時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警，并輸出 驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制繼電器對(duì)大棚溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p

26、>　　大棚溫濕度控制原理圖</p><p>　　完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需具備的工作條件</p><p>　　串口通信、Proteus6 Professional軟件、Keil軟件、CAN總線、PLC、Modem集成電路、計(jì)算機(jī)</p><p>　　工作的主要階段，進(jìn)度與時(shí)間安排</p><p>　　3—4周：寫開題報(bào)告。</p&g

27、t;<p>　　5—6周：查閱相關(guān)技術(shù)資料，熟悉單片機(jī)語言及傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)</p><p><b>　　7—8周：英文翻譯</b></p><p>　　9—10周：硬件設(shè)計(jì)與資料搜集</p><p>　　11—12周：設(shè)計(jì)程序</p><p>　　13—14周：調(diào)試與修改</p><p

28、>　　15—16周：寫畢業(yè)論文</p><p><b>　　指導(dǎo)老師審查意見</b></p><p>　　溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)</p><p>　　【摘要】在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫室大棚的應(yīng)用越來越廣泛，也能為人們創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。在溫室大棚中，最關(guān)鍵的是溫濕度控制方法。傳統(tǒng)的溫濕度控制方法完全是人工的，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效率很低。本文旨在論

29、述一鐘溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工作原理。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)、數(shù)字溫濕度傳感器DHT11、無線通信模塊APC220、液晶顯示LCD1602、鍵盤等組成。采用溫濕度傳感器DHT11來測(cè)量溫濕度，它的精確度高，而且DHT11直接是輸出數(shù)字信號(hào)，可直接與單片機(jī)相連。通過無線傳感器APC220來進(jìn)行信號(hào)傳送，這樣能夠降低布線的麻煩。顯示部分使用的是LCD1602來顯示溫濕度。本系統(tǒng)還有附帶鍵盤，能夠?qū)Υ笈锼枰臏貪穸壬舷孪拗抵苯釉O(shè)定和修改

30、。本系統(tǒng)的核心是單片機(jī)AT89C51，接收傳感器所測(cè)的數(shù)據(jù)并處理，然后執(zhí)行各種操作，如噴水，吹風(fēng)等。</p><p>　　本系統(tǒng)智能度高，可靠性高，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，且綜合性價(jià)比較高，具有較大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 數(shù)字溫濕度傳感器DHT11 無線通信模塊APC220 </p><p>　　顯示模塊LCD1602</p>

31、<p>　　Greenhouse Temperature and Humidity Control System</p><p>　　【Abstract】 In agricultural production, shed greenhouse used more widely, but also can create more economic benefits for the people. In

32、the shed greenhouse ,the most critical factor is the method of temperature and humidity control. The traditional temperature and humidity control method is completely artificial, not only time-consuming, but also ineffic

33、ient. This paper aims to discusses the design and operating principle of shed greenhouse temperature and humidity control system. The system cons</p><p>　　This system intelligent degree is high, high reliabi

34、lity, the system stable work, and comprehensive high cost performance, so it has great application prospect in the market.</p><p>　　【key word】 microcontroller digital temperature and humidity sensor DHT11

35、wireless sensor APC220 display section LCD1602</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　在現(xiàn)代的大棚種植技術(shù)中，溫度、濕度是大棚蔬菜能否茁壯成長(zhǎng)的重要因素?，F(xiàn)在我國(guó)大棚生產(chǎn)規(guī)模雖然空前巨大，但是大棚的設(shè)備比較陳舊，溫度采集方式落后，廣大農(nóng)村采用煤油溫度計(jì)的溫度采集方式，不僅溫度采集較為老套，并且

36、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于大棚生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，也不利于信息化程度的提高，不符合黨中央提出的科技興農(nóng)的戰(zhàn)略目標(biāo)。</p><p>　　農(nóng)業(yè)是人類社會(huì)最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類頓以生存的最重要的行業(yè)，由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，由粗放經(jīng)營(yíng)向集約經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個(gè)大的發(fā)展，進(jìn)行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命?？萍嫉陌l(fā)展促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，溫室大棚在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的溫室大棚的自動(dòng)化程度很低，基本是是粗

37、放型的人工操作，即便對(duì)于所給定的量，在操作中無法進(jìn)行有效的控制，很大程度上限制了溫室大棚的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)是進(jìn)行溫室大棚溫濕度控制的有效手段和工具，它可以提高操作的準(zhǔn)確性，有利于控制過程的科學(xué)管理，也降低了對(duì)操作者本身素質(zhì)的要求和體力勞動(dòng)強(qiáng)度。除此之外，它還能準(zhǔn)確、定時(shí)、定量、高效的進(jìn)行溫濕度控制，可以節(jié)省人力、體力而提高質(zhì)量和產(chǎn)量。智能溫室大棚控制系統(tǒng)在我國(guó)農(nóng)業(yè)中的使用為數(shù)不多，

38、與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有較大的差距，有很多是基本停留在人工操作，即使有些使用的了自動(dòng)控制系統(tǒng)，但是也是以經(jīng)驗(yàn)來自行設(shè)定很多參數(shù)，使得不能物盡其用而又造成浪費(fèi)。只有提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能，使得在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更加智能和方便并采用廉價(jià)的器材使其價(jià)格能被廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所接受，才能促進(jìn)智能溫室大棚溫濕度控制在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用和提高其經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　隨著微型計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，其價(jià)格低、可靠性高，給改造農(nóng)業(yè)

39、帶來了很多便利。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是我國(guó)農(nóng)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的根本大事。本文旨在對(duì)溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一種基于mcs-51單片機(jī)的控制系統(tǒng)，通過高靈敏度的溫濕度傳感器檢測(cè)大棚內(nèi)的溫濕度，并通過控制系統(tǒng)進(jìn)行溫室度調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　1.1課題來源</b></p><p>　　來源于生產(chǎn)/社會(huì)實(shí)踐</p><p>

40、　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)以及面臨的挑戰(zhàn)</p><p>　　美國(guó)是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于大棚和管理最早，最多的國(guó)家之一。美國(guó)開發(fā)的大棚計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)可以根據(jù)作物的特點(diǎn)和生長(zhǎng)所需要的條件，對(duì)大棚內(nèi)的光照，溫度，濕度等諸多因素進(jìn)行自動(dòng)控制。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長(zhǎng)所需的環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計(jì)算編機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測(cè)量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較，以決定大棚溫濕度的控制過程，按照相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱，降溫

41、或者是澆水，通風(fēng)等。目前，我國(guó)絕大部分自主開發(fā)的大棚溫濕度控制或者進(jìn)口的國(guó)外設(shè)備都屬于這種系統(tǒng)。</p><p>　　雖然這種自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，適合規(guī)?；a(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，通過改變大棚溫室度的設(shè)定目標(biāo)，可以自動(dòng)的對(duì)大棚內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是這種調(diào)節(jié)對(duì)作物的生長(zhǎng)來說還是相對(duì)滯后的，難以介入作物生長(zhǎng)的內(nèi)在規(guī)律。所以在這種自動(dòng)控制系統(tǒng)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，溫濕度自動(dòng)控制向著適合不同作物生長(zhǎng)的智能化控制發(fā)展。&l

42、t;/p><p>　　國(guó)外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測(cè)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中，近幾年各國(guó)溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，朝著網(wǎng)絡(luò)化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路。</p><p>　　1.3研究的目的、意義及主要內(nèi)容</p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的硬件主要包括：主要是單片機(jī)AT89C51，檢測(cè)系統(tǒng)，顯示電路，A|D電路

43、，報(bào)警電路等。利用傳感器測(cè)量大棚內(nèi)的溫濕度經(jīng)過信號(hào)處理，將傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)送至控制系統(tǒng)（STC89C51），與預(yù)設(shè)的農(nóng)作物最適合生長(zhǎng)的溫濕度值的上下限進(jìn)行對(duì)比，并通過顯示電路將測(cè)得的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。如果不同作物的適合生長(zhǎng)的溫度不一樣，可以通過鍵盤電路修改預(yù)設(shè)值?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)比較的結(jié)果對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，啟動(dòng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備如噴水機(jī)，吹風(fēng)機(jī)，加熱器，降溫等，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度狀態(tài)。如果測(cè)得的數(shù)據(jù)超過了預(yù)設(shè)值的上下限，則報(bào)警電路會(huì)報(bào)

44、警。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚溫濕度的自動(dòng)控制。 本文主要研究?jī)?nèi)容如下：1.進(jìn)行溫濕度控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計(jì)。2.利用鍵盤設(shè)置溫濕度的上下限值。3.利用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11測(cè)量大棚內(nèi)的溫濕度。4.利用LCD對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　5.利用315M無線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)田與監(jiān)控室之間的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　5.當(dāng)大棚溫濕度值超出設(shè)定范圍值時(shí)，

45、系統(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警，并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制繼電器對(duì)大棚溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　2硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)題目要求和單片機(jī)的工作原理，以AT89c51為控制器，進(jìn)行主要的信息處理。系統(tǒng)只要由檢測(cè)電路、顯示電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、鍵盤電路以及調(diào)節(jié)電路組成?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖

46、1：</p><p>　　圖1 總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.2控制模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　從節(jié)約成本和實(shí)用的角度考慮，本系統(tǒng)采用51單片機(jī)。采用STC89C51作為主控制單片機(jī)。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。</p

47、><p>　　單片機(jī)STC89C52的簡(jiǎn)介及工作原理</p><p>　　2.2.1 STC89C51的主要特性</p><p>　　· 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容</p><p>　　·4K字節(jié)可重復(fù)擦寫閃存儲(chǔ)器</p><p>　　·1000次寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可保存10年</p&

48、gt;<p>　　·全靜態(tài)工作：0HZ-24MHZ</p><p>　　·三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</p><p>　　· 128字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　·32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　·2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p><

49、b>　　·6個(gè)中斷源</b></p><p>　　·可編程UART串行通信口</p><p>　　·低功耗的空閑和掉電模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>　　&#

50、183;片內(nèi)震蕩和時(shí)鐘電路</p><p>　　2.2.2 AT89C51的管腳說明</p><p>　　圖2 AT89C51的管腳圖</p><p>　　·VCC：供電電壓。   · GND：接地。   ·P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可

51、吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。    · P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口

52、</p><p>　　被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　·P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由

53、于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。  · P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)

54、部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3除了作為一般的I／O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表（表1）所示： </p><p>　　表1 P3口的第二功能</p><p>　　·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 </p><p&

55、gt;　　·ALE／PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩</p><p>　　頻率的 l／6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。</p><p>　　·PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PS

56、EN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。</p><p>　　·EA／VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。 如E

57、A端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 </p><p>　　·XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b

58、>　　2.2.3震蕩電路</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　2.2.4 復(fù)位電路&

59、lt;/p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下

60、，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p>　　2.2.5 單片機(jī)的CPU</p><p>　　MCS-51單片機(jī)的CPU由運(yùn)算器、控制器和若干個(gè)特殊功能寄存器組成，運(yùn)算器可以加、減以及各種邏輯運(yùn)算，還可以進(jìn)行乘除運(yùn)算。控制器在單片機(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作，并對(duì)單片機(jī)外部發(fā)出若干控制信息。</p>

61、<p>　　CPU中使用的特殊功能寄存器ACC、B、PSW、SP和DPTR。ACC就是累加器，在指令中一般寫為A。在做乘除運(yùn)算時(shí)，B寄存器用來存放一個(gè)操作數(shù)，也用來存放運(yùn)算后的一部分結(jié)果；若不作乘除操作時(shí)，則B可用做通用寄存器。</p><p>　　程序狀態(tài)字寄存器PSW相當(dāng)于一般微處理器中的狀態(tài)寄存器，其中各位的定義如表2所示。</p><p>　　表2 PSW狀態(tài)寄存器&

62、lt;/p><p>　　其中各位的意義如下：</p><p>　　CY（PSW.7）：高位進(jìn)位標(biāo)志位。常用“C”表示。 </p><p>　　AC（PSW.6）：輔助進(jìn)位標(biāo)志。 </p><p>　　F0（PSW.5）：用戶標(biāo)志位。 </p><p>　　RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：寄存器組選擇控制位。80

63、51共有4個(gè)8位工作寄存器，分別命名為R0～R7。用戶通過改變RS1和 RS0的狀態(tài)可以方便地決定R0～R7的實(shí)際物理地址。RS1和 RS0與寄存器區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示。</p><p>　　表3 RS1、RS2與工作寄存器組的關(guān)系</p><p>　　OV（PSW.2）：溢出標(biāo)志位。</p><p>　?。≒SW.1）：保留位，無定義。 </p>

64、<p>　　P（PSW.0）：奇偶校驗(yàn)位，在每一個(gè)指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)則P＝1，偶數(shù)個(gè)則P＝0</p><p><b>　　單片機(jī)的內(nèi)存空間</b></p><p>　　從物理地址空間看，89C51有4個(gè)存儲(chǔ)器地址空間，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)情況如下：</p>&

65、lt;p>　?。?）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）4K字節(jié)。 </p><p>　　（2）外部程序存儲(chǔ)器（EPROM）64K字節(jié)。 </p><p>　?。?）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）256字節(jié)。 </p><p>　　（4）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（EPRAM）64K字節(jié)。</p><p>　　表4 C51單片機(jī)的特殊功能寄存器地址及符號(hào)表示<

66、/p><p>　　89C51單片機(jī)的片內(nèi)RAM雖然字節(jié)數(shù)雖然不很多，但卻起著很重要的作用。256個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)區(qū)域：11～7FH是真正的RAM區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)；80～FFH是專用寄存器（SFR）區(qū)。對(duì)于51系列單片機(jī)安排里21個(gè)特殊功能寄存器。每個(gè)寄存器均為8位（一個(gè)字節(jié)），所以實(shí)際上這128個(gè)字節(jié)并未全部利用。表4所示為89C51單片機(jī)特殊功能寄存器地址及符號(hào)表。表中帶*號(hào)的為可位尋址的特殊功能寄存器。<

67、;/p><p>　　2.2.6 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)與外部設(shè)備交換信息一般采用兩種方式，即查詢方式和中斷方式。中斷方式具有CPU效率高，適合于實(shí)時(shí)控制，將從現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)通過中斷方式及時(shí)傳送給CPU，經(jīng)過處理后就可立即做出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制。而采用查詢方式就很難做到及時(shí)采集、實(shí)時(shí)控制。從面向用戶的角度來看，8051單片機(jī)的中斷系統(tǒng)就是由如下幾個(gè)殊功能寄存器組成：<

68、;/p><p>　　·定時(shí)器控制寄存器TCON</p><p>　　·中斷允許寄存器IE</p><p>　　·中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP</p><p>　　·串行口控制器SCON</p><p>　　89C51單片機(jī)是一個(gè)多中斷源系統(tǒng)。有5個(gè)中斷源，即兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)外部中斷、兩個(gè)定

69、時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行口中斷。</p><p>　　定時(shí)器控制寄存器TCON</p><p>　　表5 TCON控制位的分布 </p><p>　　·TF1（TCON.7）：計(jì)時(shí)器 1溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為 1，在執(zhí)行相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。</p><p>　　·TR1（TCON.6）：計(jì)時(shí)

70、器1啟動(dòng)控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。TR1時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作，TRl=0 時(shí)關(guān)閉。</p><p>　　·TF0（TCON.5）：計(jì)時(shí)器 0溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為 1，在執(zhí)行相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。 </p><p>　　·TR0（TCON.4）：計(jì)時(shí)器 0啟動(dòng)控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。TR0=1時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作，TR0=時(shí)關(guān)閉。 &l

71、t;/p><p>　　·IE1（TCON.3）：外部中斷 1工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時(shí)，硬件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。</p><p>　　·IT1 （TCON.2）：外部中斷 1工作形式選擇，IT1=1時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷，IT1=0時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。</p><p>　　·IE0（TCON.1）：外部

72、中斷 0 工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時(shí)，硬件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。</p><p>　　·IT0 （TCON.0）：外部中斷 0工作形式選擇，IT1=1時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷，IT1=0時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。</p><p>　　串行口控制寄存器SCON</p><p>　　表6 SCON控制位的分布</p>

73、<p>　　· SM0、SM1為串行口的工作方式選擇位</p><p>　　表7 串行口工作方式 </p><p>　　·SM2 （SCON.5）：允許方式 2 或方式 3 多機(jī)通訊控制位。在方式 2 或方式 3 時(shí)，如SM2=1，REN=1，則從機(jī)處于只有接

74、收到 RB8=1(地址幀)才激發(fā)中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI=1，向主機(jī)請(qǐng)求中斷處理。被確認(rèn)為尋址的從機(jī)復(fù)位SM2=0，才能接收 RB8=0 的數(shù)據(jù)幀；在方式 1 時(shí)，如 SM2=l，則只有在接收到有效停止位時(shí)才置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志位RI=1；在方式0時(shí)，SM2應(yīng)為 0。 </p><p>　　·REN（SCON.4）：REN，允許/禁止串行接收控制位。由軟件置位REN=1為允許串行接收狀態(tài)，可啟動(dòng)串行接收器RXD，開

75、始接收信息。軟件復(fù)位REN＝0，則禁止接收。 </p><p>　　·TB8（SCON.3）：在方式2或方式3，它為要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位。</p><p>　　中斷允許寄存器IE </p><p><b>　　表8 IE控制字</b></p><p>　　·EA（IE.7）：EA＝

76、0時(shí)，所有中斷停用（禁止中斷）。EA＝1時(shí)，各中斷的產(chǎn)生由個(gè)別的允許位決定。</p><p>　　·－（IE.6、IE`5）：保留位，無定義。</p><p>　　·ES（IE.4）：允許串行端口的中斷（ES＝1允許，ES＝0禁止）。 </p><p>　　·ET1（IE.3）：允許計(jì)時(shí)器 1中斷（ET1＝1允許，ET1＝0 禁止）。&

77、lt;/p><p>　　·EX1（IE.2）：允許外部中斷 INT1的中斷（EX1＝1允許，EX1＝0 禁止）。</p><p>　　·ET0（IE.1）：允許計(jì)時(shí)器 0中斷（ET0＝1允許，ET0＝0 禁止）。 </p><p>　　·EX0（IE.0）：允許外部中斷 INT0的中斷（EX0＝1允許，EX0＝0 禁止）。</p>

78、;<p>　　中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP</p><p><b>　　表9 IP控制字</b></p><p>　　·－（IP.7）：保留位，無定義。 </p><p>　　·－（IP.6）：保留位，無定義。 </p><p>　　·－（IP.5）：保留位，無定義。 </p

79、><p>　　·PS（IP.4）：設(shè)定串行端口的中斷優(yōu)先次序。</p><p>　　·PT1（IP.3）：設(shè)定時(shí)／計(jì)時(shí)器 1的優(yōu)先次序。</p><p>　　·PX1（IP.2）：設(shè)定外部中斷 INT1的優(yōu)先次序。 </p><p>　　·PT0（IP.1）：設(shè)定計(jì)時(shí)器 0的優(yōu)先次序。</p>

80、<p>　　·PX0（IP.0）：設(shè)定外部中斷 INT0的優(yōu)先次序。</p><p>　　上述每位IP.*＝1時(shí)，則定義為高優(yōu)先級(jí)中斷，IP.*＝0 時(shí)，則定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部按查詢優(yōu)</p><p><b>　　先順序來。</b></p><p>　　方式控制寄存器

81、TMOD的控制字格式如下：</p><p>　　表10 TMODE控制字</p><p>　　低4位為T0的控制字，高4位為T1的控制字。GATE為門控位，對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)起輔助控制作用。GATE=1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)受外部引腳輸入電平的控制，此時(shí)只有P3口的P3.2（或P3.3）引腳即INT0（或INT1）為1才啟動(dòng)計(jì)數(shù)；GATE=0時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行不受外部輸入引腳

82、的控制。</p><p>　　C/T為方式選擇位。C/T=0為定時(shí)器方式，采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩脈沖的12分頻信號(hào)人作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖，若采用12MHz的振蕩器，則定時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率為1MHz，從定時(shí)器的計(jì)數(shù)值便可得定時(shí)時(shí)間。</p><p>　　M1、M0二位的狀態(tài)確定定時(shí)器的工作方式，詳見下表：</p><p>　　表11 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式選擇</p>

83、<p>　　2.2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　要使用單片機(jī)工作首先要知道單片機(jī)的最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分，單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3</p><p>　　圖3 單片機(jī)的最小系統(tǒng)</p><p><b>　?。?） 振蕩電路</b></p><p>　　單片機(jī)是一

84、種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。如圖3所示，外部時(shí)鐘振蕩電路由晶體振蕩器和電容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，連接在XTAL1、XTAL2腳兩端。對(duì)外部C1、C2的取值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性。C1、C2通常取值C1=C2=30—30PF；8051的晶振最高振蕩頻率為12M，AT89C51的外部晶振最高頻率可到

85、24M。典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12MHz(產(chǎn)生精確的us級(jí)時(shí)歇，方便定時(shí)操作)。</p><p><b>　　（2）電源電路</b></p><p>　　這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負(fù)極（地）接20引腳。</p><p>

86、;<b>　?。?） 復(fù)位電路</b></p><p>　　由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且，這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般教科書推薦C 取10u，R取10K。當(dāng)然也有其他取法的，

87、原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期 的高電平。至于如何具體定量計(jì)算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。</p><p><b>　?。?） EA</b></p><p>　　訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，當(dāng)EA為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限制在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。高電平就是選用內(nèi)部

88、ROM，低電平就是不選用內(nèi)部ROM，8031內(nèi)部根本沒有ROM，需接外接ROM，所以要低電平。</p><p><b>　　2.3 傳感器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　測(cè)量溫濕度所用的傳感器為數(shù)字溫濕度傳感器DHT11.DHT11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。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性

89、。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。

90、產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。</p><p>　　2.3.1 DHT11的簡(jiǎn)介</p><p>　　·相對(duì)濕度和溫度測(cè)量</p><p>　　·全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出</p><p><b>　　·卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性</b></p><

91、;p><b>　　·無需外加器件</b></p><p>　　·超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離</p><p><b>　　·超低能耗</b></p><p><b>　　·4引腳安裝</b></p><p>　　·完全互換

92、 圖4 DHT11 </p><p>　　2.3.2 引腳說明</p><p>　　建議接線長(zhǎng)度短于20米時(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。</p><p>　　引腳1：VDD供電3-5.5V</p><p>　　引腳2：DATA串行數(shù)據(jù)，單總線&l

93、t;/p><p>　　引腳3：NC空腳，懸空</p><p>　　引腳4：GND接地，電源負(fù)極</p><p>　　圖5 典型應(yīng)用電路 </p><p>　　2.3.3 電源引腳</p><p>　　DHT11的供電電壓為3－5.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（V

94、DD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。</p><p>　　2.3.4 串行接口（單線雙向）</p><p>　　1.單總線傳送數(shù)據(jù)位定義</p><p>　　DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操

95、作流程如下:</p><p>　　一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。</p><p>　　數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　+8bit校驗(yàn)和</b></p><p>　　數(shù)據(jù)傳送

96、正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。</p><p><b>　　2.數(shù)據(jù)時(shí)序圖</b></p><p>　　用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀

97、取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。</p><p><b>　　圖6 數(shù)據(jù)時(shí)序圖</b></p><p><b>　　外設(shè)讀取</b></p><p>　　（1）DHT11上電后，測(cè)試環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)

98、，并記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)DHT11的DATA數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平；此時(shí)DHT11的DATA引腳處于輸入狀態(tài)，時(shí)刻檢測(cè)外部信號(hào)。</p><p>　?。?）微處理器的I/O設(shè)置為輸出同時(shí)輸出低電平，且低電平保持時(shí)間不能小于18ms，然后微處理器的I/O設(shè)置位輸入狀態(tài)，由于上拉電阻，微處理器的I/O即DHT11的DATA數(shù)據(jù)線也隨之變高，等待DHT11作出回答信號(hào)，</p><p>　

99、　圖7 主機(jī)發(fā)送起始信號(hào)</p><p>　?。?）DHT11的DATA引腳檢測(cè)到外部信號(hào)有低電平時(shí)，等待外部信號(hào)低電平結(jié)束，延遲后DHT11的DATA 引腳處于輸出狀態(tài)，輸出80us的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，緊接著輸出80us的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)，微處理器的I/O此時(shí)處于輸入狀態(tài)，檢測(cè)到I/O有低電平（DHT11回應(yīng)信號(hào)）后 ，等待80us 的高電平后的數(shù)據(jù)接收。</p><p>

100、<b>　　圖8 發(fā)送信號(hào) </b></p><p>　?。?）由DHT11的DATA引腳輸出40位數(shù)據(jù)，微處理器根據(jù)I/O電平的變化接收40位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)“0”的格式為：50us的低電平和26-28us的高電平；位數(shù)據(jù)</p><p>　　“1”的格式為：50us的低電平加70us的高電平。</p><p>　　圖9 位數(shù)據(jù)“0”的格式

101、 </p><p>　　圖10 位數(shù)據(jù)“1”的格式</p><p>　　2.4 無線模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，無線通訊技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，包括各種無線模塊的設(shè)計(jì)制作，目前應(yīng)用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)非常多，如紅外技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)，RF技術(shù)，GPRS，CDMA等。本系統(tǒng)采用微功率短距離無線通訊技術(shù)，采用APC220-43。</

102、p><p>　　APC220-43模塊是高度集成微功率半雙工無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其嵌入了高速單片機(jī)及高性能射頻芯片，最大可以糾24bits連續(xù)突發(fā)錯(cuò)誤。APC220模塊可以提供多個(gè)頻道的選擇，可在線修改串口速度，射頻速率，發(fā)射功率等各種工作參數(shù)。</p><p>　　2.4.1 APC220的性能</p><p>　　·1000米傳感距離（2400bps）<

103、;/p><p>　　·工作頻率418-455MHZ（ 1KHZ步進(jìn)）</p><p>　　·靈活的軟件編程選項(xiàng)設(shè)置</p><p>　　·內(nèi)置看門狗，保證長(zhǎng)期可靠運(yùn)行</p><p>　　2.4.2 無線傳輸模塊APC220的接口說明</p><p>　　APC220-43模塊內(nèi)設(shè)256B的緩

104、沖區(qū)，在緩沖區(qū)為空的情況下，用戶可以不用考慮空中波特率與串口波特率的大小關(guān)系1次傳輸256B的數(shù)據(jù)，當(dāng)空中波特率大于設(shè)置的串口波特率時(shí)，可1次傳輸無限長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。APC220模塊有UART和USB兩種接口類型可供選擇，支持7種串口波特率設(shè)置。最重要的是它采用透明的數(shù)據(jù)傳輸模式，寫發(fā)送模塊什么，接收模塊就可以讀到什么。收發(fā)模塊采用默認(rèn)的工作參數(shù)就可以正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。</p><p>　　APC220-43模塊

105、共有9個(gè)接腳，具體定義如下表：</p><p>　　表12 APC220無線模塊引腳定義</p><p>　　圖6 APC220與單片機(jī)的連接</p><p>　　2.4.3 APC220無線模塊的工作參數(shù)的設(shè)置</p><p>　　通過SET腳進(jìn)行在線修改。在線軟件設(shè)置是通過模塊的UART/TTL口完成的（4，5PIN）和SET腳完成的

106、，時(shí)序圖見圖7.當(dāng)EN腳置高50ms后，模塊即可正常工作（T1）。設(shè)置時(shí)首先將SET腳置低，此時(shí)無論UART口是何狀態(tài)，模塊自動(dòng)將UART口轉(zhuǎn)變?yōu)?600bps，無校驗(yàn)?zāi)Ｊ?，約1ms后模塊進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)（T2）.用戶可以通過向RXD口發(fā)送設(shè)置命令，模塊校驗(yàn)后，在200ms內(nèi)TXD腳將開始返回參數(shù)信息（T3），用戶在確定設(shè)置信息無誤后置高SET腳，模塊在10ms內(nèi)切換至用戶設(shè)置的參數(shù)模式運(yùn)行（T4）。需注意的是當(dāng)模塊進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)（SET腳為

107、低），用戶只能發(fā)送一次設(shè)置命令 ，如發(fā)送設(shè)置命令出錯(cuò)，或已經(jīng)完成設(shè)置，若需再次設(shè)置必須將SET腳置高，后重新進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。</p><p>　　圖7 APC220在線設(shè)置工作參數(shù)時(shí)序圖</p><p>　　APC220-43設(shè)置時(shí)采用的編碼為ASCII碼，采用的波特率為9600bps，無校驗(yàn)?zāi)Ｊ?，設(shè)置命令有讀寫各一個(gè)，用大寫字母表示，參數(shù)之間用空格間隔開，回車表示換行結(jié)束，格式如下：&l

108、t;/p><p>　　讀命令設(shè)置：RD PARA-頻率-空中速率-發(fā)射功率-串口速率-串口校驗(yàn)</p><p>　　寫命令設(shè)置：WR PARA-頻率-空中速率-發(fā)射功率-串口速率-串口校驗(yàn)</p><p>　　表13 APC220設(shè)置參數(shù)表示方法</p><p>　　2.4.4 APC220無線模塊的技術(shù)指示</p><p&g

109、t;　　表14 APC220無線模塊的技術(shù)指示</p><p>　　2.5鍵盤和顯示模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.5.1顯示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境特別是對(duì)亮度的要求等因素，我們選擇了</p><p>　　LCD1602液晶顯示器進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的顯示。液晶顯示器LCD體積小，質(zhì)量輕，功耗極低。<

110、/p><p>　　圖8 顯示電路原理圖</p><p>　　2.5.2鍵盤模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　鍵盤是數(shù)據(jù)輸入、參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)控制的輸入設(shè)備，它的作用是進(jìn)行十六進(jìn)制字符的輸入。本文采用4×4式鍵盤陣列通過8各I/O口線識(shí)別16各按鍵。該按鍵需要兩組信號(hào)線，一組作為輸出信號(hào)線（稱為行線），另一組作為輸入信號(hào)線（稱為列線）。</p><

111、;p>　　圖9 鍵盤接線電路</p><p><b>　　圖10 鍵盤電路</b></p><p>　　按鍵識(shí)別有兩種方法：一是行掃描法，另一種是線反轉(zhuǎn)法。本系統(tǒng)采用行掃描法，CPU通過輸出鎖存器在某一行線上送出0，通過輸入緩沖器檢查列線是否有0，進(jìn)行按鍵識(shí)別。若有按鍵壓下，則轉(zhuǎn)入逐行掃描，同時(shí)檢測(cè)列線狀態(tài)。</p><p>　　

112、2.6執(zhí)行模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　執(zhí)行模塊包括調(diào)節(jié)設(shè)備如噴水機(jī)，吹風(fēng)機(jī)，加熱器，降溫等，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫濕度狀態(tài)，還有報(bào)警裝置。</p><p><b>　　2.6.1調(diào)節(jié)模塊</b></p><p>　　考慮到單片機(jī)的引腳的驅(qū)動(dòng)能力有限，在本系統(tǒng)中采用了單片機(jī)的I/O口連接三極管的基集控制三極管的通斷，用三極管的集電極電流Ic來驅(qū)動(dòng)控制

113、5V繼電器的吸合，從而控制12V電磁閥的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物滴灌的控制，以調(diào)節(jié)濕度。電路中，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出口的電流很小，無法驅(qū)動(dòng)繼電器，所以在繼電器輸入端應(yīng)該接一個(gè)PNP三極管，用來放大電流，驅(qū)動(dòng)繼電器工作。而為了保護(hù)此三極管的正常工作，還應(yīng)在三極管的輸出端（集電極）加上一個(gè)二極管用來保護(hù)三極管不被過流擊穿。在protuse仿真中找不到電磁閥，用電燈泡代替表示電磁閥。下圖為單片機(jī)的I/O口通過繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥噴水：</p>&

114、lt;p>　　圖11 單片機(jī)通過繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥 </p><p>　　當(dāng)濕度過高時(shí)，單片機(jī)I/O口通過繼電器驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)來降低濕度。</p><p>　　2.6.2 報(bào)警模塊</p><p>　　當(dāng)所測(cè)溫度或濕度超過設(shè)定值的上下限，就會(huì)報(bào)警。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通

115、過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 </p><p>　　圖12 電磁式蜂鳴器</p><p>　　蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過一

116、個(gè)三極管來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，原理圖見下面圖12：</p><p>　　圖13 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器</p><p>　　如圖所示，蜂鳴器的正極接到VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級(jí)B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機(jī)的I/O口控制，當(dāng)該I/O輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)I/O口輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路