花房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、花房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計目錄摘要 21緒論 21.1課題背景 41.2 立題的目的和意義 41.3植被栽培技術(shù) 4溫室環(huán)境的調(diào)節(jié) 41.4本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容 52、系統(tǒng)總體分析與設(shè)計 52.1系統(tǒng)功能及系統(tǒng)的組成和工作原理 52.1.1 總體方案 52.1.2. 實施措施 52.1.3. 硬件系統(tǒng)設(shè)計 5主機與主要部件的選擇： 52.2溫濕度采樣與控制系統(tǒng) 62.2.1. 溫濕度采樣系統(tǒng) 62.2.2. 溫濕度控制系統(tǒng) 62.3鍵盤顯示系統(tǒng) 72.4報警系統(tǒng) 82.5硬件電路設(shè)計 92.5.1. 系統(tǒng)硬件配置 92.5.2. 主要組件簡介 93軟件系統(tǒng)設(shè)計 113.1系統(tǒng)初始化模塊 123.2鍵

2、盤顯示模塊 133.3采樣轉(zhuǎn)換模塊 143.4溫濕度控制模塊 153.5報警模塊 144硬件調(diào)試方案 184.1硬件電路的調(diào)試 184.2 功能模塊的調(diào)試方案 19參考文獻 20電氣工程及其自動化花房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計摘要摘要：針對研究蔬菜大棚智能溫濕度控制，設(shè)計了一種基于計算機自動控制的智能 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的溫濕度采集、溫濕度顯示、控制系 統(tǒng)等系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計思想，以DS18B2和HM1500L作為溫濕度傳感器，以AT89S52 單片機為系統(tǒng)核心，最后利用 DELPHI軟件進行系統(tǒng)仿真。該研究設(shè)計的蔬菜大棚 智能溫濕度控制系統(tǒng)人機界面良好，操作簡單方便，自動化程度高

3、，造價低廉，具 有良好的應(yīng)用前景和推廣價值。關(guān)鍵詞：溫度采集；濕度采集；LCD顯示；單片機引言植物的生長都是在一定的環(huán)境中進行的，在生長過程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中影響最大的是溫度和濕度。若晝夜的溫度和濕度變化很大，其對植物生長極為不利。因此必須對溫 度和濕度進行監(jiān)測和控制，使其適合植物的生長，以提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。本系統(tǒng)就是針對大棚內(nèi)溫度、 濕度，研究單片機控制的溫室大棚自動控制，綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟性要求多方面因素之后，設(shè)計一種基于計算機自動控制的大棚溫濕度控制系 統(tǒng)。本系統(tǒng)實現(xiàn)的花房溫濕度控制系統(tǒng)的目標(biāo)功能如下：(1) 系統(tǒng)能對花房環(huán)境溫濕度進行采集和顯示(現(xiàn)場觀溫、濕

4、度，軟件記錄 )。(2) 能通過上位機端遠(yuǎn)程設(shè)定蔬菜的生長期適宜溫濕度。由主控機統(tǒng)一設(shè)置系統(tǒng)時間和溫度濕 度修正值。當(dāng)花房的環(huán)境溫濕度參數(shù)超過設(shè)定的上下限值時控制相應(yīng)的系統(tǒng)啟動。可實時顯示當(dāng)前溫度、時間、報警閾值等信息，并可查詢各時間段的溫濕度情況，并加以 控制。花房溫濕度控制器總體電路及工作過程說明使用智能溫度傳感器 DS18B20進行組網(wǎng)來測量各個采集點的溫度，HM1500LF來采集濕度，單片機AT89S52作為該系統(tǒng)的處理核心，單片機根據(jù)溫濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)，把各個測量點的溫濕度存儲并顯示在LCD液晶顯示器上，同時顯示在PC機上。、緒論1.1課題背景改革開放以來，人們對生活質(zhì)量要求顯

5、著提高，對美麗的植被和花卉的需求量也急劇上升，這對以種植植被為生計的園林工人是一個機遇，同時也對傳統(tǒng)的手工植被種植 是一個挑戰(zhàn)，而基于單片機的溫濕度控制系統(tǒng)對解決這些問題有著非常重大的意義。前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需有一套科學(xué)的，先進的管理方法，用以對不同種類植被生長的各個時期所需的溫度及濕 度等進行實時的監(jiān)控。溫濕度控制對于單片機的應(yīng)用具有一定的實際意義，它代表了一 類自動控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛。1.2立題的目的和意義8051單片機是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度控制系

6、統(tǒng)的實例也很多。使用8051單片機能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動控制，而且8051單片機易于學(xué)習(xí)、掌握，性價比高。使用8051型單片機設(shè)計溫濕度控制系統(tǒng)，可以及時、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面也是如此。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室當(dāng)中無疑為植被的生 長提供了更加適宜的環(huán)境。1.3植被栽培技術(shù)植被“設(shè)施栽培”，即“保護地栽培”。它是指在某種類型的保護設(shè)施內(nèi)（如陽畦、溫室、大棚等），人為地創(chuàng)造適宜植被生長發(fā)育的最佳環(huán)境條件，在不同季節(jié)內(nèi)，尤其是不利于植被生長的季節(jié)內(nèi)進行植被栽培的一種措施 1。設(shè)施栽培是人類利用

7、自然、改造自然的一種創(chuàng)造。由于設(shè) 施內(nèi)的條件是可以人為控制的，使得植被調(diào)節(jié)的周年生產(chǎn)得以實現(xiàn)。玻璃溫室和塑料薄膜溫室 出現(xiàn)后，植被生產(chǎn)出現(xiàn)了劃時代的變化。現(xiàn)在人們可以根據(jù)自己的意愿，隨時生產(chǎn)出所需要的 各種植被?？梢哉f，這是“設(shè)施栽培”的功勞。在不利于植被生長的自然環(huán)境中，溫室能夠創(chuàng)造適宜植被生長發(fā)育的條件。溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)主要包括日光、溫度、濕度三個方面。 溫度：根據(jù)植被生長的適宜溫度進行溫室溫度調(diào)節(jié)，若低于下限溫度則采取升溫措施，通常采取電熱增溫和火力增溫等，火力增溫比較方便。若高于上限溫度則采取降溫措施，通常通過水管降溫和風(fēng)扇降溫，風(fēng)扇降溫比較方便。日光：遮蔭是調(diào)節(jié)日照強度最好的辦法，其具

8、體做法是加蓋遮陽網(wǎng)或草席，這種方 法兼有降低溫度的效果。 濕度：為滿足溫室植被對濕度的要求，可以在地上、臺階、盆壁灑水，還可以在空 中懸掛濕布，以增加水分的蒸發(fā)，最好的辦法是設(shè)置自動噴霧裝置，自動調(diào)節(jié)濕度 9 。如 果濕度過大，容易導(dǎo)致植被病害，可以采用通風(fēng)的辦法來降低濕度，而且最好在室溫與 氣溫相差不大的時候進行。本系統(tǒng)注重溫度和濕度的調(diào)節(jié)，光照強度沒有考慮其中。1.4 本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：1.4.1 人性化的設(shè)計。 界限溫度值及濕度值能夠由用戶根據(jù)不同植被的各種生長需求由鍵 盤輸入并通過顯示器顯示。1.4.2 能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。1.4.3 通過采

9、集溫度及濕度值， 準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異， 及時的啟動報警 裝置（包括警報燈的提示功能以及提示音等）進行報警，并采取相應(yīng)的方案。1.4.4 能夠根據(jù)植被在不同時間段內(nèi)對溫濕度的不同要求，用戶可隨機更改溫度及濕度 值，以滿足用戶不同的需求。2 、系統(tǒng)總體分析與設(shè)計2.1 系統(tǒng)功能及系統(tǒng)的組成和工作原理2.1.1. 總體方案溫度監(jiān)控：對溫室溫度進行測量，并通過升溫或降溫達(dá)到植被的最佳溫度。濕度監(jiān)控：對溫室濕度進行測量，并通過噴霧或去濕達(dá)到植被的最佳濕度。 控制處理：當(dāng)溫度、濕度越限時報警，并根據(jù)報警信號提示采取一定手段控制。顯示：LCD就地顯示輸入值和相應(yīng)的溫濕度，數(shù)碼管擺放在生產(chǎn)現(xiàn)場

10、用于顯示當(dāng)前的溫濕度。2.1.2.實施措施實際環(huán)境溫度與給定界限比較，執(zhí)行加熱 / 制冷措施。 實際環(huán)境濕度與給定界限比較，執(zhí)行加濕 / 去濕措施。 越限報警：當(dāng)溫濕度越限時聲光報警。鍵盤顯示：負(fù)責(zé)用戶的輸入及相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，其中包括LED和LCD顯示。2.1.3. 硬件系統(tǒng)設(shè)計 經(jīng)過上面的總體方案和實施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用 系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)主機與主要部件的選擇：根據(jù)總體功能和性價比及其運行速度等因素的考慮，選用MCS-51系列的89C51為主機，滿足上面的要求而且設(shè)計方便，不需要再存儲擴展。數(shù)據(jù)存儲片內(nèi)設(shè)有128B，外部有8279的256B,而

11、由于存入的數(shù)據(jù)是隨時更新的且不計小 數(shù)位，存入8個16進制數(shù)字，其總共需要的容量只有 16B,已經(jīng)夠用。對外部模擬量（溫度、 濕度）采樣，選用 ADC0809能夠滿足要求。溫室溫濕度控制系統(tǒng)是以89C51單片機作為中央控制裝置，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809風(fēng)扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備，鍵盤顯示芯片等，其功能和原理如下： 89C51作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個模塊的工作。 四路采樣溫度信號采樣簡單平均處理，溫度保存為整數(shù)。 四路采樣濕度信號采樣簡單平均處理，溫度保存為整數(shù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809即由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。它共有 8個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。模 數(shù)的轉(zhuǎn)換共有2種方

12、法。一種是利用INTO中斷，當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809使 INTO 產(chǎn)生中斷，通知系統(tǒng)轉(zhuǎn)換完畢；另一種使用延時方法，開始轉(zhuǎn)換后系統(tǒng)延時100微秒等待轉(zhuǎn)換完成。本方案采用延時轉(zhuǎn)換的方法。鍵盤顯示芯片：用 8729識別鍵盤，負(fù)責(zé)用戶的輸入及相關(guān)的數(shù)據(jù)的LED顯示。例如選擇系統(tǒng)的工作模式，用戶輸入溫度及濕度的界限數(shù)據(jù)，顯示實時的溫度及濕度值風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。雙色燈，音效模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報警功能。如果當(dāng)前的溫度超過用戶設(shè)定的界限值時 系統(tǒng)將自動報警，雙色燈在74LS273的控制下有規(guī)律的閃爍，同時音

13、效模塊發(fā)出報警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。2.2溫濕度采樣與控制系統(tǒng)2.2.1. 溫濕度采樣系統(tǒng)4路信號采樣簡單平均處理作為溫室的1%為了更精確的反映溫室的溫度和濕度，取溫濕度各 溫度和濕度。在分辨率達(dá)到的前提下，溫濕度的精度為2.2.2. 溫濕度控制系統(tǒng)首先，系統(tǒng)啟動后，提示用戶輸入溫度的上限與下限的溫度值。用戶輸入之后，系統(tǒng)自動 求出中間值，根據(jù)實際溫度的情況采取相應(yīng)的方案。如下圖2-2-1所示。下限溫度中間溫度上限溫度283236圖 2-2-1如果該時刻的實際溫度值低于用戶給定的下限溫度值時，系統(tǒng)立即啟動報警裝置，且系統(tǒng) 處于升溫狀態(tài)，直到實際溫度達(dá)到用戶輸入的上下限溫度的中間值一定區(qū)間

14、內(nèi)時停止升溫。反 之，如果實際溫度值高于用戶設(shè)定的上限值時，系統(tǒng)也會立即啟動報警裝置，且系統(tǒng)處于降溫 狀態(tài)，直到實際溫度達(dá)到用戶輸入的上下限溫度的中間值一定區(qū)間內(nèi)時停止降溫。選擇中間值作為控制參數(shù)，防止升溫一一降溫一一升溫的死循環(huán)，因為溫度低于下限時會 一直升溫，可能導(dǎo)致溫度高于上限系統(tǒng)又開始降溫，這樣系統(tǒng)便一直重復(fù)升溫一一降溫一一升 溫過程，導(dǎo)致設(shè)備在某一個溫濕度點附近頻繁的啟停，使設(shè)備壽命下降，而且沒有實際意義。選擇中間值的一定區(qū)間，是防止達(dá)到中間值時，采取了停止升溫或者降溫措施，溫度還是 會持續(xù)上升或下降一會兒，這時候溫度可能不是正好在中間值處，系統(tǒng)便還是采取升溫或者降 溫的措施，而此時

15、的溫度值可能已經(jīng)是很適合植被生長的需要的溫度值。所以本方案選在中間 值的正負(fù)一度區(qū)間內(nèi)，認(rèn)為此區(qū)間內(nèi)都是適合的，不產(chǎn)生任何控制動作變化，這樣就能解決設(shè) 備頻繁啟停問題。2.3鍵盤顯示系統(tǒng)鍵盤顯示系統(tǒng)采用 8279芯片控制16鍵的鍵盤和8個七段數(shù)碼管，以實現(xiàn)用戶的輸入與 數(shù)據(jù)輸出。16個鍵分別是“ 0'到“ F”對應(yīng)的鍵值是0到15不需要鍵值的轉(zhuǎn)換。七段數(shù)碼管 采用共陰極，系統(tǒng)中使用的段碼如下表2-3-1所示。顯示01234567段碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H顯示89ABCDEF段碼7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H表 2-3-18279初始化時，設(shè)定

16、的相關(guān)命令字如下:Z8279 EQU08701H ;8279狀態(tài)/命令口地址D8279 EQU08700H ;8279數(shù)據(jù)口地址LEDMOD EQU00H;左邊輸入八位字符顯示5外部譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖LEDFEQ EQU38H;掃描速率LEDCLS EQU0D1H ;清除顯示RAMLEDWR0 EQU80H;設(shè)定的將要寫入的顯示 RAM地址系統(tǒng)的連接圖如下圖2-3-2所示。ALEKW7S1HX 2PO. 3 a 4 FtJ. &no. 7吃.7IB»RTNTl71RESETCJTLMi I KI'圖 2-3-2鬆欝sisyZACIMDO紐盂琵需西RD一島rcir

17、ftFiwAD0809與89C51連接圖:ALEPo89C511*2. 7NT I圖2-3-22.4報警系統(tǒng)報警系統(tǒng)由聲音報警和警報燈報警組成。聲音報警通過P1.0 口接SD 口控制系統(tǒng)的音效模塊發(fā)聲，用CPU控制P1.0產(chǎn)生一定頻率的方波就可以實現(xiàn)音效模塊的發(fā)聲。音效模塊是一個帶有揚聲器的放大電路。如圖2-4-1所示。1星二芳詭艮站H圖 2-4-12.5 硬件電路設(shè)計2.5.1. 系統(tǒng)硬件配置采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計。由P0 口作數(shù)據(jù)線，P0 口和P2 口共同作地址。2.5.2. 主要組件簡介（1） 89C51 芯片89C51是In tel公司于80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

18、8位，外部數(shù)據(jù)總線為8位），它與MCS-96系統(tǒng)中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售價 低廉、使用方便（48PINDIP ）等優(yōu)點。89C51在工業(yè)應(yīng)用方面有許多明顯的特點，它具有 靈活方便的 8 位總線外圍支持器擴展功能，而在數(shù)據(jù)處理方面又有 8 位微機的快速功能。 由于大的高度集成化已把許多常駐用的輸入檢測輸出控制通道都制作在同一塊硅片上，大 大地靈活了外部連線，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且速度快（時鐘12MHZ,非常適合于工業(yè)環(huán)境下安裝使用。因此本系統(tǒng)CPU選用89C51芯片。89C51單片機引腳采用 40雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)。 89C51系統(tǒng)CPU中的主要組件有：高 速寄存器陣列、特殊功能

19、寄存器（ SFR、寄存器控制器和算術(shù)邏輯單元（RALU。它與外部通訊是通過特殊功能寄存器SFR或存儲器，控制器進行的。8051系統(tǒng)的CPU的主要特色是體積小，重量輕，抗干擾能力強，售價低，使用方便。此外，通過SFR還可以直接控制I/O、 A/D、PWM串行口等部件的有效運行。CPU內(nèi)部的一個控制單元和兩條總線寄存器陣列和EAL U連接起來。這兩條總線是：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與寄存器陣列或 SFR 之間傳送數(shù)據(jù)，地址總線用作上述數(shù)據(jù)傳送的地址總線或用作與寄存器控制器連接的多路 復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線m。CPU對片內(nèi)RAM訪問是直接訪問和通過寄

20、存器R0,R1間接訪問的。89C51工作時所需的時鐘可通過其XTALL輸入引腳由外部輸入，也可采用芯片內(nèi)部的振蕩器。其工作頻率為612MHz在本系統(tǒng)中采用 11.0592MHz頻率。（ 2） 74LS273 地址鎖存器74LS273是帶有三態(tài)緩沖輸出的 8D鎖存器74LS273; D7D0:三態(tài)門輸入端。 Q7Q0:三態(tài)門輸出端。 GND接地端。 Vcc：電源端。 OE三態(tài)門使能端。 G (STB): 8D鎖存器控制端。(3) 8279可編程鍵盤/顯示器接口芯片8279使In tel公司為8位微處理器設(shè)計的通用鍵盤 /顯示器接口芯片，其功能主要體 現(xiàn)在二個方面：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并作預(yù)處理

21、；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控 制。單片機采用8279管理鍵盤和顯示器，可減少軟件程序，減輕負(fù)擔(dān)，且顯示穩(wěn)定，程序 簡單。8279的引腳功能(采用40線雙列直插式封裝)： DB0- DB7:雙向外部數(shù)據(jù)總線。用于傳送8279與CPU之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 CS片選信號線，低電平有效。 A0:區(qū)分信息的特征位。當(dāng) A0位置1時，CPU寫入8279的信息位命令，CPU從8279讀出的 信息為8279的狀態(tài)；當(dāng)A0為0時，I/O信息都為數(shù)據(jù)。 RD,WR讀和寫選通信號線，均為低電平有效。 IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。 RL7RL0:鍵盤回送線，平時為高電平，只有當(dāng)某一鍵閉合時，其中一條線

22、才變低。 SL7SL0:掃描輸出線，用于對鍵盤和顯示器進行掃描。 OUTBOUTB0 OUTAOUTA0顯示段輸出線。 BD顯示熄滅控制線，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，由內(nèi)部拉高電陰拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電 平。 CLK外部時鐘輸入線，其信號由外部振蕩器提供。 Vcc,GND分別為+5V電源和地。(4) 七段LED顯示器LED是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中一種常見的輸出設(shè)備，通常使用的是七段顯示。這種顯示塊 有共陰極與共陽極兩種。W以共陰極為例：顯示個位“ 4”a送0d,e 送 0b,c,f,g 則送 1gnd 送 0則立刻顯示

23、 4。它由8個發(fā)光二極管（7段和一個小數(shù)點）構(gòu)成，可用來顯示09, A B、C、D E、F、G（小數(shù)點）。在數(shù)碼管中，若把各二極管的陰極連在一起稱為共陰極數(shù)碼管；若把各二 極管的陰極連接在一起稱為共陰極數(shù)碼管；若把各二極管的陽極連接在一起，則稱為共陽 極數(shù)碼管。在本系統(tǒng)中采用共陰極數(shù)碼管。（5）ADC0809芯片ADC0809是28腳雙列直插式封裝。 D7D0: 8位數(shù)字量輸出引腳。 IN0IN7:8路模擬量輸入引腳。 Vcc: +5V 工作電壓。 GND 地。（6）LCD顯示引腳功能7 : D（D7雙向數(shù)據(jù)總線。LCD數(shù)據(jù)讀寫方式可以分為 8位和4位兩種，以8位數(shù)據(jù)進行讀寫操作則D0D7都有

24、效，若以4位方式進行讀寫操作，則只用到D4D7 RS寄存器選擇控制位。當(dāng) RS=0時，并且做寫入的動作時，可以寫入指令寄存器，若RS=0,且做讀取操作時，可以讀取忙標(biāo)準(zhǔn)及地址記數(shù)器的內(nèi)容。若RS=1,責(zé)用于讀取數(shù)據(jù)寄存器7。 R/W LCD讀寫控制線。R/W=0時，LCD執(zhí)行寫入操作，R/W=1時，LCD執(zhí)行讀取操作。 EN啟動控制線。高電平有效。 VCC電源端。 VO亮度調(diào)整電壓輸入控制器。當(dāng)輸入0V時字符顯示最亮。GND 接地。、軟件系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)各組成模塊本系統(tǒng)通過溫度傳感器 DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，經(jīng)過含有單片機的檢測系統(tǒng)的進一步分析處理， 通過通信線路將信息上

25、行到PC機，在PC機上可對溫濕度信號進行任何分析、處理。用戶可以通過下位機中的鍵盤輸入溫濕度的上下限值和預(yù)置值，也可以通過上位 機進行輸入，從而實現(xiàn)上位機對大棚內(nèi)作物生長的遠(yuǎn)程控制。如果環(huán)境的實時參數(shù)超越上下限 值，系統(tǒng)自動啟動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度和濕度狀態(tài)，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值內(nèi)為止。如果有預(yù)置初值，且與當(dāng)前狀態(tài)不相等時，系統(tǒng)也會啟動執(zhí)行機構(gòu)實時動態(tài)調(diào)節(jié)溫濕度狀態(tài)， 直到所處的平衡狀態(tài)與預(yù)置值相等為止。上位機即PC機使用DELPHI軟件編寫的一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可直接設(shè)置溫度的上下限值和讀取下位機的數(shù)據(jù)，并對下位機內(nèi)的控制設(shè)備進行操作，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度狀態(tài)。形成作物生 長的走勢圖，從

26、而通過生長走勢圖得出適合各種作物生長的最佳環(huán)境參數(shù)條件，為今后的溫室 種植提供參考。上下位機之間通過符合串行總線RS 232標(biāo)準(zhǔn)的通信通道以事先約定的協(xié)議進行通信。系統(tǒng)原理圖如圖所示。3.1系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容：3.1.1 系統(tǒng)啟動后，顯示器上顯示兩行，第一行為“WELCOME TO THE SYSTEM第二行顯示為“ START WOR”3.1.2 等待用戶輸入溫度及濕度值。按“B”鍵表示開始輸入，這時可按溫度下限、上限，濕度下限、上限的順序依次輸入，如果輸入的順序錯可按“B”鍵可重新進行輸入，直到輸入正

27、確；輸入完畢后按“C”鍵確定。系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)整體的工作方式如下框圖所示丄瘞知j會遼 “dr叵證u匪上止 刁u丄-F*?T sfcd圖 3-1-1初始化程序部分的流程圖如下圖3-1-2所示。3.2鍵盤顯示模塊本系統(tǒng)中使用8279芯片完成有關(guān)鍵盤輸入和溫濕度顯示工作。溫度濕度是依次輸入的并且依次以下限、上限輸入，并且將溫濕度的中間數(shù)值存入單片機中，在將LED清零后顯示（分別在0123位），并依次顯示實時的溫度濕度數(shù)值（顯示在 4567位）實際上，在系統(tǒng)初始化的過程中，除了初始化鍵盤和顯示器之外，其中還包括著調(diào)用8279鍵盤顯示模塊，8279鍵盤顯示模塊部分的基本流程如下圖3-2-1所示

28、。圖 3-2-1其中顯示鍵值的程序流程圖如下:11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 AT89S52作總 的控制并顯示與傳輸。具體原理圖如圖所示。g 監(jiān)盅|>1"*._ mt?H益LMSX采樣轉(zhuǎn)換模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成溫度和濕的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。系統(tǒng)每次轉(zhuǎn)換前ADC0809的IN0IN7送個任意數(shù)，表示開始轉(zhuǎn)換，結(jié)果是一個數(shù)字量，將其轉(zhuǎn)化為#BCD碼，。送顯示程序顯示，并將數(shù)值返回給主函數(shù)。濕度也可以通過此種方法觀察變化，得出相應(yīng)的結(jié)論。為了更精確

29、的反映系統(tǒng)的溫度和濕度，本系統(tǒng)對四路采樣信號作簡單平均處理，并將處理后的數(shù)值作為溫室的溫濕度，其過程如下圖。11圖 3-3-1實時溫濕度顯示和溫濕度中間數(shù)值顯示便于我們實時比較和掌握系統(tǒng)工作狀況，實時的溫度濕度不在要求的區(qū)間內(nèi)則進行升溫降溫處理。顯示3-3-213.4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，就是對用戶輸入 的溫度和濕度與當(dāng)前溫室內(nèi)的實際溫濕度進行比較，先進行判斷，然后再進行控制，控制 模塊是決定系統(tǒng)將要進行什么工作的。如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫,同時還要啟動警報等等。溫度判斷控制部分的程序整體思路如下如所示：為讀皺甘憶厲鍵入值

30、比較7#調(diào)用控制打沁降溫處理>聲光報警一匸一定區(qū)間上4返回圖 3-4-1上面已經(jīng)討論了采取中間值作為控制參數(shù)，采取中間值一定區(qū)間作為控制區(qū)間的原因，那圖 3-4-2濕度判斷控制部分與溫度判斷控制部分的功能及流程是相同的，便不再贅述了。2.5 報警模塊報警模塊具備兩項功能，即為報警燈和聲音報警。報警燈模塊是完成LED有規(guī)律的閃爍，以便從視覺上提醒用戶。LED是由74LS273控制4個雙色LED燈組成的，其閃爍規(guī)律為：1向74LS273發(fā)送的數(shù)據(jù)OFOH,則雙色LED燈發(fā)綠光。2 向74LS273發(fā)送的數(shù)據(jù)0FH,則雙色LED燈發(fā)紅光。3 向74LS273發(fā)送的數(shù)據(jù)OFFH,則雙色LED燈熄

31、滅。向74LS273交替發(fā)送 OFOH 0FFH,或OFH、0FFH,以實現(xiàn)LED燈紅/滅交替或綠/滅交替, 這時我們就看到了閃爍的效果。在LED燈閃爍的同時，聲音報警也會同時啟動， 可采用延時的方式來延長聲音報警的聲音。警報燈由4個雙色的LED燈組成，一共需要 8根數(shù)據(jù)線，使用74LS273芯片控制。要實現(xiàn) 的功能是使4個雙色LED燈有規(guī)律的閃爍，當(dāng)用戶輸入溫度的上下限值后，系統(tǒng)進行實時的采 樣，并判斷出當(dāng)前溫度與用戶輸入溫度之間的差異， 如果當(dāng)前溫度低于用戶輸入的下限溫度值， 則說明當(dāng)前溫度過低，系統(tǒng)自動啟動警報燈，此時警報燈發(fā)出綠光并進行有規(guī)律的閃爍，同時 開始加溫，直至加到所需溫度值時

32、警報燈熄滅。反之，如果當(dāng)前溫度高于用戶輸入的上限溫度 值，則說明當(dāng)前溫度過高，系統(tǒng)也會自動啟動警報燈，但此時警報燈會發(fā)出紅光并進行有規(guī)律 的閃爍，同時開始降溫，直至降到所需溫度值時警報燈熄滅。74l>；：12CS27ai1甘迂甘申I借ILAI>14171 Al»：tLAD413LAUB14LAIXil 了UAD7IHLAI和IX5：W<IJJ 1堪D：1yi-1" I'tIMcj4IJ5 1U71超cjHCH.KCLRINiH7413735樣9JOS1 乂nnIBii如10IfhHiyHRVCCkhiSKhifPACKB!A A4硬件調(diào)試方案4.1硬件電路的調(diào)試此部分的任務(wù)是在系統(tǒng)連接好后,調(diào)試各個組件能否正常工作，能否實現(xiàn)軟件設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)。其步驟如下:4.1.1按照系統(tǒng)設(shè)計，將系統(tǒng)需要的各個組件連接好。4.1