大棚溫濕度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、蔬菜大棚溫濕度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要溫室大棚是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，大棚測控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)大棚自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，也使得用計(jì)算機(jī)控制的方面也涉及到各個(gè)領(lǐng)域，其中在大棚內(nèi)用單片機(jī)控制溫度、濕度是應(yīng)用于實(shí)踐的主要方面之一。對于蔬菜大棚來說，最重要的一個(gè)管理因素是溫度和濕度等控制。本設(shè)計(jì)是一個(gè)專門為溫室大棚溫濕度測量控制而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分設(shè)計(jì)來達(dá)到監(jiān)控要求。硬件部分實(shí)現(xiàn)了對溫濕度傳感器模塊、顯示模塊、控制模塊的設(shè)計(jì)；軟件部分主要根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)出了主程序和

2、子程序流程圖，并通過程序?qū)崿F(xiàn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中充分考慮到性價(jià)比，選用價(jià)格低、性能穩(wěn)定的元器件。通過實(shí)踐證明，系統(tǒng)具有性能好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)對溫濕度等的顯示、調(diào)節(jié)和控制。系統(tǒng)在其它領(lǐng)域還具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：大棚，溫度，濕度，傳感器 目 錄前言1第1章 設(shè)計(jì)方案論證21.1 設(shè)計(jì)要求及框圖21.2 元器件的選擇21.2.1 單片機(jī)的選擇21.2.2 溫度傳感器的選擇31.2.3 濕度傳感器的選擇31.2.4 顯示模塊的選擇41.2.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定4第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)硬件的簡述62.2 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)62.2.1 單片機(jī)的功能特性描述62.2.2 單片機(jī)的

3、最小系統(tǒng)82.3 溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)92.3.1 溫濕度傳感器的概述92.3.2 傳感器的接口說明92.3.3 硬件連接102.4 顯示模塊的設(shè)計(jì)102.4.1 LCD12864的概述102.4.2 LCD12864引腳說明122.4.3 LCD12864的主要技術(shù)參數(shù)132.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)142.6 功能鍵的設(shè)計(jì)152.7 控制電路的設(shè)計(jì)15第3章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)173.1 軟件設(shè)計(jì)的整體思想173.2 程序流程圖設(shè)計(jì)173.3 DHT90軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)183.3.1 DHT90測量流程圖183.3.2 傳感器的電氣特性203.3.3 啟動(dòng)傳感器指令203.3.4 發(fā)送命令213.3.5

4、測量時(shí)序21通訊復(fù)位時(shí)序213.4 DHT90的溫濕度補(bǔ)償及轉(zhuǎn)換223.4.1 相對濕度223.4.2 溫度轉(zhuǎn)換223.5 LCD12864軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)233.5.1 LCD12864顯示流程圖233.5.2 寫數(shù)據(jù)到模塊243.5.3 從模塊讀出數(shù)據(jù)253.6 按鍵軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)26第4章 調(diào)試284.1 軟件調(diào)試284.2 硬件調(diào)試284.3 液晶模塊調(diào)試294.4 報(bào)警電路調(diào)試29結(jié) 論30參考文獻(xiàn)31附 錄32前言改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長，使得農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重

5、要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和控制。例如：空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。大棚內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長。國外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測控軟件。當(dāng)今大多數(shù)對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的監(jiān)測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及測控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究

6、的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度以及二氧化碳的含量，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜、水果生長的環(huán)境。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對大棚的自動(dòng)化程度要求也越來越高。溫室大棚是植物栽培生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，溫濕度是衡量溫室大棚的最重要的指標(biāo)，它直接影響到栽培作物的的生長和產(chǎn)量，為了能給作物提供一個(gè)合適的生長環(huán)境，首要問題是加強(qiáng)溫室內(nèi)的溫濕度的監(jiān)測。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)的科學(xué)化和研究性，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，解決我國農(nóng)民普遍收入低的問題，縮小城鄉(xiāng)差距，推動(dòng)全面小康社會(huì)，迫切需要價(jià)格適中的

7、、自動(dòng)化程度高的農(nóng)業(yè)設(shè)備。由于單片機(jī)及各種電子器件性價(jià)比的迅速提高，使得成本低性能穩(wěn)定的這種要求變?yōu)榭赡堋１驹O(shè)計(jì)是針對這一問題，設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度上下限設(shè)定、自動(dòng)監(jiān)測、顯示和報(bào)警等多功能的溫濕度測控系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)還可以推廣到其他領(lǐng)域。第1章 設(shè)計(jì)方案論證1.1 設(shè)計(jì)要求及框圖本設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)一個(gè)大棚溫濕度測控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)選用單片機(jī)為執(zhí)行器，通過溫度監(jiān)測電路，濕度監(jiān)測電路，控制系統(tǒng)，報(bào)警電路，顯示電路等組成這樣一個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示。圖1-1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖1.2 元器件的選擇1.2.1 單片機(jī)的選擇方案一： 采用MCS-51系列單片機(jī)中的AT89C51芯片作為核心器件，有4K 字

8、節(jié)的內(nèi)部 FLASH PERAM，能于3V的超低壓工作，而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對芯片的多次拔插會(huì)對芯片造成一定的損壞。方案二：采用AT89S52芯片作為核心器件,片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低壓工作；同時(shí)也與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容。該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有89C51的功能，并且具有在線編程技術(shù)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對芯片多次拔插，由此不會(huì)對芯片造成損壞。所以設(shè)

9、計(jì)采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)。1.2.2 溫度傳感器的選擇方案一：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，由于其輸出為數(shù)字量，所以不需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，這樣就降低了硬件成本，簡化了系統(tǒng)電路。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。方案二：采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT90。該傳感器為數(shù)字式傳感器，可以同時(shí)采集溫度和濕度，兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積和極低的功耗等優(yōu)點(diǎn)，使其成為選擇溫濕度傳感器時(shí)的首選。1.2.3 濕度傳感器的選擇方案一：采用HS1100/H

10、S1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。該傳感器具有高可靠性、長期穩(wěn)定性和快速響應(yīng)時(shí)間等特點(diǎn)，由頂端接觸(HS1100)和側(cè)面接觸(HS1101)兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過程等。方案二：采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT90。該傳感器為數(shù)字式傳感器，采集濕度的精度是14位，端口少，只需要單片機(jī)的一個(gè)端口即可驅(qū)動(dòng)，精度較高，除此之外，該傳感器還可以同時(shí)采集溫度和濕度，并能進(jìn)行相對濕度補(bǔ)償，易于應(yīng)用，操作簡單。1.2.4 顯示模塊的選擇方案一：采用L

11、CD1602液晶顯示器。其顯示容量為16*2個(gè)字符，而此次設(shè)計(jì)的是一個(gè)大棚溫濕度測控系統(tǒng)，需要將設(shè)定的溫濕度值以及采集過來的外界環(huán)境里的溫度值和濕度值顯示出來，而LCD-1602的顯示容量只有兩行，可以顯示八個(gè)漢字，這樣無法直接在一屏里面顯示溫度值和濕度值，需要分多次頁數(shù)來顯示，這樣不便于觀察溫濕度的變化，所以在本次設(shè)計(jì)中不采用LCD1602液晶顯示器。方案二：采用LCD12864液晶顯示器, 可以顯示四行漢字，每行為16個(gè)字符，八個(gè)漢字，這樣可進(jìn)行觀察和比較，清晰明了，易于操作，占用的單片機(jī)口線少，可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。因此在本次設(shè)計(jì)中的顯示部分選用LCD12864液晶顯示器。1.2.5

12、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定綜上所述，對本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方案選定如下: 采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)；液晶顯示模塊LCD12864作為本次系統(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5。通過論證擬采用的設(shè)計(jì)方案內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：1. 選擇AT89S52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心器件，發(fā)送并時(shí)時(shí)處理系統(tǒng)信息。2. 傳感器是實(shí)現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)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(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證

13、生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。本設(shè)計(jì)選用集成溫濕度傳感器DHT90。3. 顯示電路的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)采用液晶LCD12864進(jìn)行顯示，簡單明了。4. 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)：在微型計(jì)算機(jī)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(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)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(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波和標(biāo)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(shè)定的值比較，如果高于上限值或低于下限值則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警電路。溫度和濕度任何一個(gè)超過設(shè)定范圍，蜂鳴器均報(bào)警。設(shè)計(jì)選用二極管的

14、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(bào)警電路是通過MCS-52的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。5. 溫濕度控制主程序的設(shè)計(jì)要考慮以下問題：(1) 溫濕度采樣，數(shù)字濾波；(2) 越限報(bào)警和處理；(3) 溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件的簡述系統(tǒng)采用單片機(jī)對大棚的溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測和控制，不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等特點(diǎn)，而且還可以大大提高被控制溫度、濕度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的這些特點(diǎn)對大棚的溫度、濕度進(jìn)行控制，將其保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。若溫

15、度低于10，加熱裝置工作；若溫度高于40，通風(fēng)裝置工作；濕度低于30%RH，噴灌裝置工作；濕度達(dá)到或超過70%RH，噴灌裝置停止工作。2.2 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)2.2.1 單片機(jī)的功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，存儲(chǔ)器是采用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品的指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針

16、，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作；掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)停止一切工作，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52的引腳結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 在Flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，

17、需要外部上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個(gè)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(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(IIL)。 圖2-1 AT89S52引腳圖P2 口：P2 口是一個(gè)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(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，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(gè)具有內(nèi)部

18、上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(IIL)。 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，單片機(jī)復(fù)位。 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)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。應(yīng)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。 PSEN：程序儲(chǔ)存

19、允許輸出(PSEN)是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52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PSEN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，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(chǔ)器(其地址為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)。2.2.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)包括振蕩電路和復(fù)位電路等。振蕩電路(時(shí)鐘電路)的主要任務(wù)是為AT89S52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。根據(jù)AT89S52單片機(jī)時(shí)鐘周期的

20、要求，回路需要選用頻率為12MHz的晶振。晶振回路由電容和陶瓷諧振器并聯(lián)組成，作為單片機(jī)的時(shí)鐘源。AT89S52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和XTAL2端口接上時(shí)鐘電源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式，如圖2.2所示。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C8和C9對頻率有微調(diào)作用。電容C1和C3，應(yīng)盡可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。復(fù)位電路的功能就是對CPU進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)

21、CPU落入死循環(huán)之后，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)未定可靠工作，復(fù)位可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V，低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)

22、定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。2.3 溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.3.1 溫濕度傳感器的概述DHT9x是數(shù)字溫濕度傳感器系列中插針型的傳感器。此類型傳感器把傳感元件和信號處理集成起來，輸出全標(biāo)定的數(shù)字信號。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測濕敏感元件、一個(gè)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(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無縫連接。傳感器采用專利的CMOS技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)超快、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。傳感器采用的是原裝進(jìn)口數(shù)字溫濕度傳感

23、器芯片，引腳插針為標(biāo)準(zhǔn)2.54插針，使用時(shí)無需重新校準(zhǔn)。傳感器直接與單片機(jī)相連，無需其他外部元件?？傊瑯O低的功耗、極高的性價(jià)比、卓越的品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)使其成為我們在選擇溫濕度傳感器時(shí)的首選。DHT90的基本特性如下：測濕范圍：0100%RH；測溫范圍：-40123.8；響應(yīng)時(shí)間：溫度：30s，濕度：8s；分辨率：溫度：0.01，濕度：0.03%RH；重復(fù)性：溫度：0.1 濕度：0.1%RH；測量精度：溫度：0.5 濕度：4.5%RH；安裝方式：2.54mm間距插針。2.3.2 傳感器的接口說明DHT90引腳結(jié)構(gòu)如表2-1所示。表2-1 DHT90引腳結(jié)構(gòu)PinNameComment1SCK時(shí)鐘信號

24、2VDD電源3GND地4DATA數(shù)據(jù)輸出DHT90的供電電壓為2.4-5.5V，建議供電電壓為3.3V。DHT90的串行接口，在傳感器信號的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理；傳感器不能按照I2C 協(xié)議編址，但是，如果I2C總線上沒有掛接別的元件，傳感器可以連接到I2C總線上，但單片機(jī)必須按照傳感器的協(xié)議工作。SCK用于微處理器與 DHT90之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小SCK頻率。DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。DATA在 SCK 時(shí)鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并且僅在 SCK時(shí)鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在SCK時(shí)鐘高電平時(shí)，DATA必須保持穩(wěn)定。為避免信號沖突，微處理

25、器應(yīng)驅(qū)動(dòng) DATA在低電平。需要一個(gè)外部的上拉電阻 (例如：10k)將信號提拉至高電平。 2.3.3 硬件連接設(shè)計(jì)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，電路連接簡單等特點(diǎn)，傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)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，設(shè)計(jì)中采用AT89S52的P3.7與DHT90的SCK相連，用P3.6與DATA端相連，Vcc接電源,Vss接地9。DHT90的硬件連接圖如圖2-2所示。圖2-2 DHT90硬件連接圖2.4 顯示模塊的設(shè)計(jì)2.4.1 LCD12864的概述顯示器是最常用的輸出設(shè)備。顯示器件使用最多的是發(fā)光二極管顯示器

26、(LED)和液晶顯示器(LCD)。因?yàn)樗鼈兌季哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、耗電少、價(jià)格低廉、接口簡單、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于智能儀表場合，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。顯示電路的設(shè)計(jì)是不可缺少的。對于溫濕度測控系統(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，不僅要顯示測量的溫濕度值，而且還有不同的溫濕度報(bào)警參數(shù)，故而顯示器的設(shè)計(jì)是十分必要的?？紤]到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(工作溫濕度、顯示行列數(shù)、光線等)，設(shè)計(jì)中選用的是FYD12864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)。液晶顯示模塊提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8位串行及并行兩種

27、連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。和LED顯示器一樣，LCD也有字符型和點(diǎn)陣型兩種。字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足漢字和圖形曲線現(xiàn)實(shí)的要求；點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種曲線、圖像及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下的滾動(dòng)、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛。本設(shè)計(jì)中的顯示器設(shè)計(jì)采用的是點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。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(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。低電壓低功耗是其又一顯著

28、特點(diǎn)。與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論其硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊10。其基本特性如下：低電源電壓：VDD:+3.0-+5.5V； 顯示分辨率：12864點(diǎn)；內(nèi)置漢字字庫：提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)；內(nèi)置點(diǎn)陣字符：128個(gè)168；時(shí)鐘頻率：2MHZ；顯示方式：STN、半透、正顯；驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS；視角方向：6點(diǎn)；背光方式：側(cè)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)置轉(zhuǎn)換電路：DC-DC，無需外加負(fù)壓；工作溫度：0 - +55，存儲(chǔ)溫度：-20 -

29、+60。2.4.2 LCD12864引腳說明LCD12864的引腳結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3 LCD12864引腳圖LCD12864共20個(gè)引腳，其中引腳NC應(yīng)懸空。由于模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可以將引腳RST懸空，引腳DB0-DB7為三態(tài)數(shù)據(jù)線，可用于寫入并讀取數(shù)據(jù)。LCD12864引腳說明如表2-2所示。表2-2 LCD12864引腳說明序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(qū)動(dòng)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

30、)H/L并行的使能信號；串行的同步時(shí)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)513DB6H/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(fù)位 低電平有效18NC空腳19LED_A-背光源正極(LED+5V)20LED_K-背光源負(fù)極(LED-OV)2.4.3 LCD12864的主要技術(shù)參數(shù) LCD12864的主要技術(shù)參數(shù)如表2-3所示。表2-3 LCD12864的工作參數(shù)顯示容量:128X64 點(diǎn)陣點(diǎn)尺寸:0.48X0.48(WXH)mm工作

31、電壓:4.85.2V模塊最佳工作電壓:5.0V工作電流:4.0mA(5.0V)背光源顏色:白色(5.0V)背光源工作電流:150.0mA藍(lán)膜負(fù)顯STN2.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)在微型計(jì)算機(jī)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(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)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(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或經(jīng)過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換之后，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進(jìn)行報(bào)警，否則就作為正常的采樣值，進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警電路。蜂鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過單片機(jī)AT89S52的1根口

32、線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。蜂鳴器的正極接電源，負(fù)極接單片機(jī)的P2.7口。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。溫濕度傳感器采集來的溫度，濕度與單片機(jī)設(shè)定的溫度，濕度值相比較，只要其中任何一個(gè)過限，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出蜂鳴音報(bào)警。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。這樣便于觀測是哪一個(gè)量過限。使得工作人員的工作量減少。發(fā)出，極管路報(bào)警電路了本設(shè)計(jì)是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出時(shí)的提示報(bào)警

33、，當(dāng)溫濕度過限時(shí)，接口被置0，本系統(tǒng)開始工作。報(bào)警電路連接圖如圖2-4所示。圖2-4 報(bào)警電路圖2.6 功能鍵的設(shè)計(jì)當(dāng)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行需要人工干預(yù)時(shí)，鍵盤往往是一種最簡單的干預(yù)途徑。利用鍵盤，人們可以很方便的實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)或讓系統(tǒng)去執(zhí)行某一項(xiàng)命令，因此，鍵盤接口技術(shù)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，由于其控制對象比較專一，往往需要幾個(gè)功能鍵。對于具有少量功能鍵的系統(tǒng)，多采用相互獨(dú)立的接口方法，即每個(gè)按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響。鍵盤具有結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要是對溫室大棚中溫濕度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測和控制，但是為

34、了管理人員的管理，系統(tǒng)使用鍵盤來設(shè)定溫濕度的上下限。本設(shè)計(jì)采用四個(gè)按鍵，按鍵的功能如下：S1：S1控制溫度上限，設(shè)定其上限后，當(dāng)測量溫度超過40時(shí)，則按S1鍵，使其保持在35；S2：S2控制溫度下限，設(shè)定其下限后，當(dāng)測量溫度低于10時(shí)，則按S2鍵，使其保持在20；S3：S3控制濕度上限，設(shè)定其上限后，當(dāng)測量溫度超過70%RH時(shí)，則按S3鍵，使其保持在60%RH；S4：S4控制濕度下限，設(shè)定其下限后，當(dāng)測量溫度低于40%RH時(shí)，則按S4鍵，使其保持在30%RH。2.7 控制電路的設(shè)計(jì)繼電器是電子控制器件，通常應(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)，實(shí)際上

35、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。電磁式繼電器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、堅(jiān)固耐用、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。本電路采用常開繼電器組成控制電路。它們分別控制加溫設(shè)備、降溫設(shè)備等設(shè)備。加溫設(shè)備工作原理：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(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，則加熱裝置將進(jìn)行加熱工作，溫度上升。當(dāng)溫度上升到設(shè)定范圍之內(nèi)時(shí)，置其引腳為高電平，三極管將截止，繼電器不能工作，處于常開狀態(tài)，加熱裝置停止工作。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。加溫設(shè)備原理圖如圖2-5所示。圖2-5 加溫設(shè)備電路圖第3章

36、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì)的整體思想對于系統(tǒng)而言，要完成各項(xiàng)功能，首先必須要有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是單片機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天。許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程來代替，甚至有些用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程的時(shí)候，往往會(huì)變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等等。系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先要對本設(shè)計(jì)硬件有一個(gè)熟練的掌握，知道系統(tǒng)的組成，數(shù)據(jù)的傳輸，信號是如何被控制的，以及信號的顯示。然后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先搞清楚各個(gè)部分的子程序及他們的流程圖，然后進(jìn)行C語言編程，最后將它們系統(tǒng)的編程11。本設(shè)計(jì)是以AT89S52單片機(jī)為核心，采用C語言編程。

37、它采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、讀出溫濕度子程序、按鍵處理子程序、LCD12864顯示子程序、以及有關(guān)DHT90的程序等模塊組成。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下限值；傳感器讀取溫濕度值，讀取成功后，線性擬合數(shù)據(jù)，然后 LCD顯示數(shù)據(jù)，如果溫濕度過限，則報(bào)警并且啟動(dòng)控制設(shè)備；如果數(shù)據(jù)在溫濕度上下限范圍內(nèi)，則顯示溫濕度值。3.2 程序流程圖設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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。主程序流程圖如圖3-1所示。圖3-1 主程序流程圖3.3 DHT90軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1 DHT9

38、0測量流程圖DHT90測量流程圖如圖3-2所示。圖3-2 DHT90測量時(shí)序圖3.3.2 傳感器的電氣特性電氣特性：如能耗，低、高電平，輸入、輸出電壓等，都取決于電源。DHT90時(shí)序圖如圖3-3所示。圖3-3 DHT90時(shí)序圖3.3.3 啟動(dòng)傳感器指令選擇供電電壓后將傳感器通電，上電速率不低于 1V/ms。通電后傳感器需11ms 進(jìn)入休眠狀態(tài)，在此之前不可對傳感器發(fā)送命令。DHT90命令集如表3-1所示。表3-1 DHT90命令集命令代碼預(yù)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(yù)留0101x-1110x軟復(fù)位，復(fù)位接口、清空狀態(tài)寄存器，即清

39、空為默認(rèn)值，下一次命令前等待 至少 11ms111103.3.4 發(fā)送命令用一組 “啟動(dòng)傳輸”啟動(dòng)表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟?。它包括：?dāng) SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖?，隨后是在 SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平?！皢?dòng)傳輸”時(shí)序后續(xù)命令包含三個(gè)地址位，DHT90會(huì)以下述方式表示已正確地接收到指令：在第 8個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，將 DATA下拉為低電平；在第 9個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，恢復(fù)高電平。發(fā)送命令時(shí)序圖如圖3-4所示。圖3-4 發(fā)送命令時(shí)序圖3.3.5 測量時(shí)序發(fā)布一組測量命令(00000101表示相對濕度 RH，00000

40、011表示溫度 T)后，控制器要等待測量結(jié)束。這個(gè)過 程需要20/80/320ms，分別對應(yīng) 8/12/14bit 測量。DHT90通過下拉 DATA至低電平并進(jìn)入空閑模式，表示測量的結(jié)束?？刂破髟谠俅斡|發(fā) SCK 時(shí)鐘前，必須等待這個(gè)信號來讀出數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)可以先被存儲(chǔ)，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時(shí)再讀出數(shù)據(jù)。接著傳輸 2個(gè)字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和 1個(gè)字節(jié)的 CRC奇偶校驗(yàn)。Uc需要通過下拉 DATA為低電平，以確認(rèn)每個(gè)字節(jié)，所有的數(shù)據(jù)從 MSB開始右值有效。用CRC數(shù)據(jù)的確認(rèn)位，表明通訊結(jié)束。如果不使用CRC-8校驗(yàn)，控制器可以在測量值 LSB后，通過保持確認(rèn)位 SCK高電平，來中止通

41、訊。在測量和通訊結(jié)束后，DHT90自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式。3.3.6通訊復(fù)位時(shí)序如果與 DHT90通訊中斷，下列信號時(shí)序可復(fù)位串口：當(dāng) DATA 保持高電平時(shí)，觸發(fā) SCK 時(shí)鐘 9 次或更多，可參閱圖3-5。圖3-5 通訊復(fù)位時(shí)序3.4 DHT90的溫濕度補(bǔ)償及轉(zhuǎn)換3.4.1 相對濕度為補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可參閱表3-2，可使用公式(3-1)。 (3-1) 表3-2 濕度轉(zhuǎn)換系數(shù)12bit-4.00000.0405-2.8000E-68bit-4.00000.6480-7.2000E-43.4.2 溫度轉(zhuǎn)換溫度轉(zhuǎn)換數(shù)可參閱表3-3，可使用溫度轉(zhuǎn)度公式(3-2)。 (3-2)表3-

42、3 溫度轉(zhuǎn)換數(shù)VDDd1 ()d1()5V-40.1-40.24V-39.8-39.63.5V-39.7-39.53V-39.6-39.32.5V-39.4-38.9SOTd2 ()d2()14bit0.010.01812bit0.040.0723.5 LCD12864軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5.1 LCD12864顯示流程圖用FYD12864-0402B顯示模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：欲在某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí)，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼；顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時(shí)，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對地址加1指向下一個(gè)字符位置，

43、否則，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空ASCII字符位置；當(dāng)字符編碼為2字節(jié)時(shí)，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)；模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為“0” ，方可接受新的指令。如果在送出一個(gè)指令前不檢查BF標(biāo)志，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長的時(shí)間，即等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成。LCD12864顯示流程圖如圖3-6所示。圖3-6 LCD顯示流程圖3.5.2 寫數(shù)據(jù)到模塊單片機(jī)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)或指令要通過控制LCD上RS、RW、E三個(gè)引腳的高低電平來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)特別注意的是：無論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)一定要先查忙(對左右半屏讀命令)，只有在BF=0時(shí)才

44、能對LCD進(jìn)行操作?！癛E”為基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位。當(dāng)變更“RE”后，以后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位，否則使用相同指令集時(shí)，無需每次均重設(shè)“RE”位。LCD寫數(shù)據(jù)到模塊時(shí)序圖如圖3-7所示。圖3-7 LCD寫數(shù)據(jù)時(shí)序3.5.3 從模塊讀出數(shù)據(jù)根據(jù)LCD讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖可以從12864液晶模塊內(nèi)部RAM中讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，忙檢測函數(shù)也是根據(jù)這個(gè)時(shí)序圖寫出來的。從RAM讀數(shù)據(jù)，讀指令執(zhí)行后Y地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。從RAM讀數(shù)據(jù)前要先執(zhí)行“設(shè)置頁地址” 及“設(shè)置列地址”命令。讀數(shù)據(jù)時(shí)也一定要先查忙，只有在BF=0時(shí)才能對LCD進(jìn)行操作。從模塊讀出數(shù)據(jù)的LCD讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖

45、如圖3-8所示。圖3-8 LCD讀數(shù)據(jù)時(shí)序3.6 按鍵軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)中，一般采用中斷或查詢的方式實(shí)現(xiàn)其鍵盤接口。查詢方式的過程為：查詢、等待、數(shù)據(jù)傳送。待到下一次數(shù)據(jù)傳送時(shí)，重復(fù)上述過程。等待也可以不采用循環(huán)等待，而用軟件插入固定延時(shí)的方式來完成。查詢方式的優(yōu)點(diǎn)是通用性好，可以用于各類外部設(shè)備和CPU間的數(shù)據(jù)傳送。缺點(diǎn)是需要有一個(gè)等待過程，特別是在連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，由于外設(shè)工作速度比CPU慢得多，因此，CPU在完成一次數(shù)據(jù)傳送后需要等待很長時(shí)間，才能進(jìn)行下一次的傳送。在等待過程中，CPU不能進(jìn)行其他操作，所以效率比較低。提高CPU效率的一條有效途徑是采用中斷方式。為了提高CPU的效率

46、，可以采用中斷掃描的工作方式，即只有在鍵盤按鍵按下時(shí)才產(chǎn)生中斷申請；進(jìn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行掃描，并做相應(yīng)處理。中斷服務(wù)程序除完成鍵識(shí)別和鍵功能外，還具有消除鍵抖動(dòng)等功能。中斷方式完全消除了CPU在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大提高了CPU的工作效率。本設(shè)計(jì)采用中斷方式。鍵盤可以分為獨(dú)立連接式和行列式，對于具有少量功能建的系統(tǒng)，多采用相互獨(dú)立的接口方法。獨(dú)立式按鍵是指各按鍵相互獨(dú)立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響。鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單；缺點(diǎn)是當(dāng)按鍵數(shù)較多時(shí)，要占用較多的引腳。本設(shè)計(jì)中的按鍵采用獨(dú)立連接式的方式。在鍵盤掃描程序中，求得鍵值只是手段，最終目的是使程序轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的地址去完成該鍵所

47、代表的操作。對數(shù)字鍵一般是指直接將該鍵值送到顯示緩沖區(qū)進(jìn)行顯示；對功能鍵則須找到該功能鍵處理程序的入口地址，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行該鍵的功能。因此，求得鍵值后，還必須找到功能鍵處理程序入口。為了防止CPU對一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次，必須排除抖動(dòng)的影響，可以從硬件和軟件兩個(gè)方面著手解決。若采用硬件抖動(dòng)電路，按鍵個(gè)數(shù)比較多的時(shí)候，硬件防抖無法勝任?？梢圆捎密浖姆椒ㄟM(jìn)行防抖。當(dāng)?shù)谝淮螜z測有鍵按下時(shí)，先用軟件延時(shí)，而后再確認(rèn)該鍵電平是否仍維持閉合狀態(tài)。若保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)此鍵確已按下，從而消除按鍵抖動(dòng)的影響。按鍵掃描的工作過程如下：1. 第一步先判斷鍵盤中是否有鍵按下；2. 第二步進(jìn)行行掃描，判斷是哪一個(gè)鍵

48、按下，若有鍵按下，則調(diào)用延時(shí)子程序去抖動(dòng)；3. 第三步讀取按鍵的位置碼；4. 將按鍵的位置碼轉(zhuǎn)換為鍵值。需要注意的是：當(dāng)其中某個(gè)鍵被按下時(shí)，中斷引腳變?yōu)榈碗娖剑駽PU申請中斷。CPU響應(yīng)后，用查詢方法找出被按下的功能鍵，再通過軟件查找出功能鍵服務(wù)程序的入口地址，為了把機(jī)械信號轉(zhuǎn)換成電信號，設(shè)計(jì)時(shí)使用了上拉電阻。這樣，當(dāng)開關(guān)開啟時(shí)，輸出被提升至+5V，當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，輸入就被強(qiáng)制接地。總之，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了縮小整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模，簡化硬件線路，盡可能使用最少的按鍵，獲得更多的操作控制功能。第4章 調(diào)試4.1 軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過程主要分為以下幾個(gè)步驟：第一步：建立源程序。通過計(jì)算機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的編

49、輯軟件，按照所要求的格式、語法規(guī)定、源程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤上。第二步：在計(jì)算機(jī)上，利用KILE軟件對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。第三步：在線調(diào)試。對于與系統(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。對于與系統(tǒng)硬件緊密相關(guān)的程序，則需對軟件和硬件同時(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。4.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要包括兩步：

50、第一步：系統(tǒng)上電之前，先仔細(xì)檢查線路是否連接正確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號線的短路。第二步：第一步的調(diào)試，只是對系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)試，可以排除一些明顯的故障，而硬件故障(如各個(gè)部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯(cuò)誤)主要是靠軟件和硬件聯(lián)調(diào)來排除。硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能完全分開的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和被糾正的。4.3 液晶模塊調(diào)試液晶顯示器是人機(jī)界面最關(guān)鍵的部分，能夠使我們更加清楚的讀取數(shù)據(jù)。在對顯示模塊進(jìn)行調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)顯示不正常，漢字顯示與字符顯示不同，

51、LCD-12864每行可以顯示16個(gè)字符，8個(gè)漢字，漢字不能分半顯示，由于軟件編程時(shí)，地址分配有誤，使得漢字部分無法顯示。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)問題后，將地址重新分配，顯示部分正確。4.4 報(bào)警電路調(diào)試本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是聲光報(bào)警電路。當(dāng)溫度和濕度其中任何值一個(gè)過限后，蜂鳴器都會(huì)發(fā)出聲音。這是寫在軟件程序里的。但是在加上控制信號，溫濕度過限后，蜂鳴器不報(bào)警。蜂鳴器的控制端口無控制信號輸出。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)程序里面蜂鳴器的控制端口電平設(shè)置有誤，修改后，蜂鳴器工作正常。結(jié) 論本設(shè)計(jì)綜合利用單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和LCD顯示等科學(xué)知識(shí)，完成了基于單片機(jī)控制的溫濕度測量和顯示報(bào)警等的設(shè)計(jì)。比較系統(tǒng)地介

52、紹了硬件的組成及設(shè)計(jì)方法。利用單片機(jī)C語言完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：1. 把傳感器技術(shù)應(yīng)用到單片機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境溫濕度的數(shù)據(jù)采集、讀取等。2. 利用LCD液晶的顯示技術(shù)完成了環(huán)境溫度、濕度及顯示電路的設(shè)計(jì)。3. 外接了蜂鳴器報(bào)警模塊，在超過設(shè)定溫濕度上下限時(shí)自動(dòng)報(bào)警。4. 整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，性價(jià)比高。由于單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開發(fā)簡便，因而在工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、家電智能化等領(lǐng)域也占據(jù)了廣泛的市場。本設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用性，但該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中仍有很多漏洞。還需要在智能化方面加以改進(jìn)。特別是在節(jié)省功耗，提高穩(wěn)定度等方面。不過，該產(chǎn)品有很好的可擴(kuò)展性能，比

53、如，該設(shè)備的測量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)的串行口和RS-232總線通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機(jī)，以進(jìn)行進(jìn)一步的存檔、處理。主控機(jī)負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，以控制各個(gè)從機(jī)的溫濕度采集，收集測量數(shù)據(jù)，并對測量結(jié)果(包括歷史數(shù)據(jù))進(jìn)行整理、顯示和存儲(chǔ)。主控機(jī)與從機(jī)之間也能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，從而達(dá)到系統(tǒng)整體統(tǒng)一、和諧的效果。本系統(tǒng)存在的不足與拓展：1. 設(shè)計(jì)不足：系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，未能顯示實(shí)時(shí)信息。在一些比較特殊的場合，有時(shí)候需要系統(tǒng)顯示出各個(gè)時(shí)間段，比如，早、中、晚的實(shí)時(shí)信息。而這個(gè)系統(tǒng)沒有此項(xiàng)功能。2. 系統(tǒng)拓展：(1) 本系統(tǒng)可以添加無線模塊?？梢蕴砑又小⒍坛虩o線通信模塊，使得系統(tǒng)能夠在比較惡劣、危險(xiǎn)等不適合人到達(dá)的地方進(jìn)行工作，這樣就提高了系統(tǒng)的實(shí)用性；(2) 本系統(tǒng)可以利用串口與PC機(jī)相連接，然后將采集的信息在PC機(jī)上進(jìn)行處理，比如可以繪制時(shí)間溫濕度曲線，也可將信息發(fā)布到WAP上，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。參考文獻(xiàn)1范海濤. 世界設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀. 農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù), 2001(1): 10-112李朝青. 單片機(jī)原理及