畢業(yè)論文--無(wú)線溫室大棚光照控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

1、<p><b>　　誠(chéng)信申明</b></p><p><b>　　本人嚴(yán)正聲明：</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下由本人獨(dú)立撰寫(xiě)完成，沒(méi)有剽竊，抄襲，造價(jià)等違反道德，學(xué)術(shù)規(guī)范和其他侵權(quán)行為，因畢業(yè)設(shè)計(jì)引起的法律后果完全由本人承擔(dān)。</p><p><b>　　本人簽名：</b

2、></p><p>　　2013年6月15日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題目： 無(wú)線溫室大棚光照控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā) </p><p>　　系部： 自動(dòng)化 專業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)號(hào)：092039233 </

3、p><p>　　學(xué)生： 王良訓(xùn) 指導(dǎo)教師（含職稱）： 佟春生 教授 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 郭晉秦 </p><p>　　1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　請(qǐng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一套可實(shí)現(xiàn)在每個(gè)溫室中采集諸如空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度、營(yíng)養(yǎng)液EC值（鹽類濃度電導(dǎo)率）、pH值以及室外天氣參數(shù)、作物生理參數(shù)等信息的無(wú)線感知溫室大棚檢控系統(tǒng)。<

4、/p><p>　　要求：(1)監(jiān)控點(diǎn)位置靈活變動(dòng)；(2)節(jié)點(diǎn)數(shù)目可隨意增減；（3）溫度的高低通過(guò)控制卷簾機(jī)、通風(fēng)口的大小，及室內(nèi)加溫的大小來(lái)進(jìn)行綜合控制；（4）濕度主要通過(guò)通風(fēng)口來(lái)進(jìn)行控制。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容</p><p>　　（1）閱讀與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的中英文文獻(xiàn)約30篇；</p><p>　?。?）比較詳細(xì)

5、的了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)課題的研究現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有類似系統(tǒng)進(jìn)行定性分析，并明確進(jìn)行該課題研究的目的和意義；</p><p>　?。?）能較熟練進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；</p><p>　　（4）開(kāi)發(fā)出實(shí)物樣機(jī)；</p><p>　?。?）總結(jié)、撰寫(xiě)開(kāi)發(fā)報(bào)告。</p><p><b>　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p>

6、<p>　　[1]包長(zhǎng)春，石瑞珍．基于zigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)設(shè)施測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)口[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，</p><p>　　23(8)：160一161．</p><p>　　[2]蔣園園，宋良圖．農(nóng)田遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．自動(dòng)化與儀器儀表，2007(6)：18</p><p><b>　　—19．</b>&l

7、t;/p><p>　　[3]代媛，何東健，張建鋒．基于zigBee的農(nóng)業(yè)信息無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)研究與實(shí)現(xiàn)口[J]．傳感器與微</p><p>　　系統(tǒng)，2010，29(7)：15．</p><p>　　[4]武風(fēng)波，強(qiáng)云霄．基于zigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程無(wú)線溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．西北大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，</p><p>　　38(5)：732—733

8、．</p><p>　　[5]楊燁，董惠．基于zigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)[J]，測(cè)控技術(shù)，2009(17)：141—142．</p><p>　　[6]齊文新，魯涵，孫慶虎等．基于GPRS技術(shù)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，GREENHOUSE HOUTICULTURE，</p><p><b>　　38—39.</b></p>

9、<p>　　[7]張杰，胡世安，龍子夜等．基于GPRS的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及其應(yīng)用探討[J]，電子測(cè)量與儀器</p><p>　　學(xué)報(bào)，2009，(增刊)：154—157．</p><p>　　[8]趙申，蔣鈴鴿．基于GPRS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與傳輸終端叨．通信與計(jì)算機(jī)，2004，(8)：130—132．</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排<

10、;/b></p><p>　　無(wú)線溫室大棚光照控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　溫室大棚光照，溫度，適度是影響蔬菜生長(zhǎng)速度和質(zhì)量的重要因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)光照，溫度，濕度的自動(dòng)化精確控制是現(xiàn)代溫室大棚發(fā)展的主要方向，而現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為溫室大棚的遠(yuǎn)程控制和智能化控制提供了可能。</p>

11、<p>　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)三要素的精確控制，本系統(tǒng)選取光照這一單一參數(shù)進(jìn)行控制。運(yùn)用AT89C52單片機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)出一套切實(shí)可行的溫室控制系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)具有成不低廉，性能可靠，精度較高，工作穩(wěn)定，便于維護(hù)，便于擴(kuò)充等特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溫室大棚 ，光照監(jiān)控，單片機(jī)，物聯(lián)網(wǎng)</p><p>　　Wireless

12、 greenhouse lighting control system development</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Greenhouse light, temperature, moderate growth is affecting the speed and quality of vegetables an i

13、mportant factor to achieve the light, temperature, humidity, precise control automation is a modern greenhouses main direction of development, and the development of modern networking technology for greenhouses remote co

14、ntrol and intelligent control possible.</p><p>　　In order to achieve precise control of the three elements of the system for selecting a single parameter of the control light. Using AT89C52 microcontroller a

15、nd Internet technology as the core, to design a viable greenhouse control system.</p><p>　　The system has to not inexpensive, reliable performance, high precision, stable, easy to maintain, easy to expand an

16、d so on.</p><p>　　Keywords: greenhouse, lighting control, microcontroller, networking</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………………I</p><p&

17、gt;　　Abstract…………………………………………………………………………………II</p><p>　　第1章 緒論………………………………………………………………………………1</p><p>　　課題研究的背景與意義…………………………………………………………1</p><p>　　國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………………2&l

18、t;/p><p>　　系統(tǒng)的主要任務(wù)…………………………………………………………………3</p><p>　　系統(tǒng)總體法案設(shè)計(jì)………………………………………………………………4</p><p>　　2.1系統(tǒng)方案的確定…………………………………………………………………4</p><p>　　2.2器件的選型……………………………………………………

19、…………………4</p><p>　　2.2.1控制器的選取……………………………………………………………4</p><p>　　2.2.2無(wú)線模塊的選取…………………………………………………………5</p><p>　　2.2.3顯示裝置的選取…………………………………………………………5</p><p>　　2.2.4光照度檢測(cè)裝置的選取

20、…………………………………………………6</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………9</p><p>　　3.1芯片介紹…………………………………………………………………………9</p><p>　　3.1.1光照度傳感器……………………………………………………………9</p><p>　　

21、3.1.2 ADC0809S數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片…………………………………………………9</p><p>　　3.1.3 AT89C52單片機(jī)芯片……………………………………………………11</p><p>　　3.1.4 MAX232 TTL轉(zhuǎn)串口電平芯片……………………………………………11</p><p>　　3.1.5 ULN2003 達(dá)林頓陣列芯片……………………

22、…………………………12</p><p>　　3.2 硬件電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………12</p><p>　　3.2.1 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………12</p><p>　　3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………13</p><p>　　3.2.

23、2 顯示電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………13</p><p>　　3.2.4 光照度傳感電路設(shè)計(jì)……………………………………………………14</p><p>　　3.2.5 rs232通信電路設(shè)計(jì)……………………………………………………14</p><p>　　3.2.6 ULN2003驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)…………………………………………………15&l

24、t;/p><p>　　3.3硬件總體電路原理圖設(shè)計(jì)………………………………………………………15</p><p>　　系統(tǒng)軟件方案的設(shè)計(jì)……………………………………………………………16</p><p>　　4.1軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介……………………………………………………………………16</p><p>　　4.1.1 MSCOMM控件簡(jiǎn)介………………

25、………………………………………16</p><p>　　4.1.2 winsock控件簡(jiǎn)介………………………………………………………17</p><p>　　4.1.3 keil軟件介紹…………………………………………………………18</p><p>　　4.1.4 STC_ISP_V483簡(jiǎn)介……………………………………………………19</p>&l

26、t;p>　　4.1.5 protues軟件簡(jiǎn)介……………………………………………………19</p><p>　　4.2程序設(shè)計(jì)流程圖………………………………………………………………20</p><p>　　4.2.1 光照度采集程序流程圖………………………………………………20</p><p>　　4.2.2 串口中斷程序流程圖…………………………………………

27、………21</p><p>　　4.2.3 led驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)流程圖……………………………………………22</p><p>　　4.2.4 下位機(jī)界面設(shè)計(jì)………………………………………………………22</p><p>　　4.2.5 上位機(jī)控制界面設(shè)計(jì)…………………………………………………24</p><p>　　第5章 總結(jié)……………………

28、………………………………………………………25</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………26</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………27</p><p>　　附錄………………………………………………………………………………………28</p><p

29、>　　附錄1：程序清單…………………………………………………………………28</p><p>　　附錄2：電路原理圖………………………………………………………………38</p><p>　　附錄3：實(shí)物圖……………………………………………………………………39</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><

30、;p>　　1.1課題研究的背景與意義</p><p>　　溫室大棚環(huán)境與作物的生長(zhǎng)至關(guān)重要，一般包括溫室的溫度、溫室中大氣的濕度、土壤的濕度、CO2濃度以及光照度等，傳統(tǒng)的溫室環(huán)境監(jiān)控方式是通過(guò)作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)判斷或是查看監(jiān)測(cè)儀器來(lái)完成。而這種作業(yè)方式存在種種弊端，作業(yè)人員不斷重復(fù)同樣的工作；不能連續(xù)采集數(shù)據(jù)，工作效率非常低；溫室大棚里的氣體印象人身健康。隨著設(shè)施化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)溫室大棚環(huán)境控制系統(tǒng)的要求也

31、越來(lái)越高，不但要求控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境的眾多環(huán)境因子的檢測(cè)和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與分析，并要求系統(tǒng)能結(jié)合作物專家的經(jīng)驗(yàn)和農(nóng)業(yè)科研成果實(shí)現(xiàn)智能化管理。</p><p>　　近年來(lái)，有線通信方式在智能溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)，大大改善了傳統(tǒng)作業(yè)的不足，實(shí)現(xiàn)了溫室大棚環(huán)境監(jiān)控智能化。然而，在現(xiàn)代化大型農(nóng)場(chǎng)，溫室大棚通常由多個(gè)溫室組成溫室群，這些溫室大棚位置往往較為分散，如果用有線互連方式通信。會(huì)

32、面臨很多問(wèn)題：線路過(guò)長(zhǎng)造成施工布線困難，總線驅(qū)動(dòng)能力要求很高、長(zhǎng)距離通信速率受到限制、信號(hào)衰減和反射明顯：室外線路受滲水、雷擊等因素影響，常出現(xiàn)線路接口腐蝕，維修工作繁瑣。由于有線通信方式在智能溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)中的不足，無(wú)線通信方式開(kāi)始出現(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展使遠(yuǎn)程控制得到發(fā)展，有互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將各傳感器，執(zhí)行器鏈接到互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)了溫室大棚環(huán)境監(jiān)控智能化。</p><p>　　針對(duì)以上問(wèn)題，

33、本設(shè)計(jì)課題為了降低項(xiàng)目的工程量，又達(dá)到設(shè)計(jì)的要求選取光照這一單一參數(shù)作為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)光照的遠(yuǎn)程控制，由于光照時(shí)間常數(shù)小而易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的檢測(cè)和控制，如果在擴(kuò)充到其他的的參數(shù)結(jié)構(gòu)相同，只需要對(duì)部分軟件和硬件進(jìn)行替換。</p><p>　　光照度標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)表1-1；而一般蔬菜光照度見(jiàn)下表1-2：</p><p>　　表1-1 光照度標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表

34、1-2 若干蔬菜光參數(shù)</p><p>　　由此可見(jiàn)，白天室外光照度滿足大于光補(bǔ)償點(diǎn)，小于光飽和點(diǎn)的要求，所以針對(duì)白天我們不需要對(duì)光照度進(jìn)行控制，到了夜間，光照度幾乎等于零，我們只需要根據(jù)不同的參數(shù)控制對(duì)應(yīng)的led燈提供大于光補(bǔ)償點(diǎn)的光照就能達(dá)到既節(jié)能又提高蔬菜光合作用效率的目的。如上設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖1-1：</p><p>　　圖1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p

35、>　　如上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖有以下幾點(diǎn)意義：</p><p>　?。?） 控制系統(tǒng)通過(guò)internet實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通信，不受距離的限制， </p><p>　　能達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。</p><p>　?。?）該控制系統(tǒng)省略了光照檢測(cè)和控制遮光簾等裝置，有效的節(jié)約了成本， </p><p>　　但是沒(méi)有降低控制的效果。</p&

36、gt;<p>　?。?）mcu采用51單片機(jī)，對(duì)于以后的擴(kuò)充功能比較方便。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　20世紀(jì)70年代，國(guó)外的溫室生產(chǎn)開(kāi)始以較快的速度發(fā)展，特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，如荷蘭、美國(guó)等國(guó)家實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。當(dāng)時(shí)由于水平的限制，對(duì)于生態(tài)環(huán)境因素采用單因子控制，即對(duì)溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度進(jìn)行單獨(dú)分別控制的方法，主要是控制溫度，

37、其次是濕度(空氣濕度、土壤濕度)。例如，在控制溫度時(shí)，控制的只是溫度的改變，而不影響到其它因素，要改變其它因素，則要實(shí)施另外的控制過(guò)程，才能達(dá)到一定溫度條件下其它相關(guān)環(huán)境因素的配合。但是，外界氣候的變化隨時(shí)影響到溫室內(nèi)的小氣候，靠人工指令隨時(shí)進(jìn)行相應(yīng)改變難以辦到，并且各控制變量之間相互影響、相互耦合，如陰雨天需要補(bǔ)光，補(bǔ)光又會(huì)帶來(lái)溫度上升和相對(duì)濕度下降，要達(dá)到擬定的控制效果，又涉及到幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這是一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的

38、發(fā)展，20世紀(jì)80年代采取多因素綜合控制方法，這是利用計(jì)算機(jī)控制溫室環(huán)境因素的方法。此方法是將各種作物在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段需要的適宜環(huán)境條件要求輸入計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因素</p><p>　　發(fā)生改變時(shí)，其余因素自動(dòng)做出相應(yīng)修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和二氧化碳濃度為隨便因素，使這4個(gè)主要環(huán)境因素隨時(shí)處于最佳配合狀態(tài)。20世紀(jì)90年代，在多因子環(huán)境控制中，采用了模糊控制、多變量控制等先進(jìn)技術(shù)

39、，并采用這些先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)境自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。目前Et本、荷蘭、以色列、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家可以根據(jù)作物的要求和特點(diǎn)，對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。美國(guó)和荷蘭還利用溫差管理技術(shù)，對(duì)花卉、果蔬等產(chǎn)品的開(kāi)花和成熟期進(jìn)行控制，以滿足生產(chǎn)和市場(chǎng)的需要。目前市場(chǎng)的發(fā)展方向?yàn)橄拢?lt;/p><p>　?。?） 提高溫室環(huán)境控制水平。在控制方法上，一方面從對(duì)溫室單測(cè)點(diǎn)的角度來(lái)考慮，繼續(xù)進(jìn)行單因子控制方法

40、的研究，著重在于如何提高溫室環(huán)境因子控制精度和穩(wěn)定度；另一方面從溫室整體環(huán)境的要求來(lái)考慮，采取多因素綜合控制的控制方法，如多變量輸入輸出控制系統(tǒng)的研究。從而發(fā)展適合溫室環(huán)境特點(diǎn)的控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）在溫室管理方面，研制、開(kāi)發(fā)新型的溫室計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，利用實(shí)用的軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)友好的用戶界面，研制開(kāi)發(fā)針對(duì)性強(qiáng)、具有高水平的專家管理系統(tǒng)，提高溫室的管理水平。</p><p>　　

41、（3）利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)控、信息收集、產(chǎn)品網(wǎng)上交易。</p><p>　　1.3系統(tǒng)的主要任務(wù) </p><p>　　1.3.1擬解決的問(wèn)題</p><p>　　溫室大棚性能指標(biāo)的檢測(cè)。包括溫度，濕度，CO2濃度，這些都是溫室大 </p><p>　　棚要實(shí)現(xiàn)良好性能的關(guān)鍵參數(shù)，只有及時(shí)，準(zhǔn)確的檢測(cè)到這些參數(shù)的確定 </p&

42、gt;<p>　　值，才能實(shí)現(xiàn)好控制。本課題只涉及到光照的檢測(cè)。</p><p>　　溫室大棚的控制。通過(guò)控制卷簾機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度光照的控制，通過(guò)控制電磁</p><p>　　閥實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的控制，通過(guò)控制CO2發(fā)生器對(duì)CO2濃度進(jìn)行控制。本課題 </p><p>　　只涉及到光照，通過(guò)上文的分析，只需要對(duì)led燈進(jìn)行控制，而且對(duì)led</p>

43、;<p>　　等控制誤差比較小，只要進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制就可以達(dá)到效果，這樣既節(jié)省了成</p><p><b>　　本又達(dá)到效果。</b></p><p>　　遠(yuǎn)程監(jiān)控和檢測(cè)。通過(guò)遠(yuǎn)程pc作為上位機(jī)，能觀察溫室大棚的情況，能遠(yuǎn)</p><p><b>　　程控制各種執(zhí)行器。</b></p><p&

44、gt;　　1.3.2解決的方法</p><p>　　光照傳感器檢測(cè)到的光照參數(shù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理運(yùn)用rs232發(fā)送到下位機(jī)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到上位機(jī)，也可以經(jīng)過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。上位機(jī)可以選擇種植的蔬菜，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到下位機(jī)，下位機(jī)選擇端口發(fā)送到不同的單片機(jī)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)光照的開(kāi)環(huán)控制。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體法案設(shè)計(jì)</p>&l

45、t;p>　　2.1系統(tǒng)方案的確定</p><p>　　由于本科題只對(duì)光照進(jìn)行控制，光照的時(shí)間常數(shù)非常小，非常便于控制，另外由表（1）與表（2）可知，白天室外光照度滿足大于光補(bǔ)償點(diǎn)，小于光飽和點(diǎn)的要求，所以針對(duì)白天我們不需要對(duì)光照度進(jìn)行控制，到了夜間，光照度幾乎等于零，我們只需要根據(jù)不同的參數(shù)控制對(duì)應(yīng)的led燈提供大于光補(bǔ)償點(diǎn)的光照就能達(dá)到既節(jié)能又提高蔬菜光合作用效率的目的。如果在擴(kuò)充到其他的的參數(shù)結(jié)構(gòu)相同，

46、只需要對(duì)部分軟件和硬件進(jìn)行替換。</p><p>　　根據(jù)以上要求和理論依據(jù)可設(shè)計(jì)出如下機(jī)構(gòu)圖的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)上位機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)置蔬菜參數(shù)，然后讓現(xiàn)場(chǎng)單片機(jī)對(duì)參數(shù)進(jìn)行控制，以后還可以根據(jù)需要對(duì)單片機(jī)的功能進(jìn)行擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。</p><p>　　如上圖1-1，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖有以下幾點(diǎn)意義：</p><p>　　（1） 控制系統(tǒng)通過(guò)internet實(shí)現(xiàn)上

47、位機(jī)和下位機(jī)的通信，不受距離的限制，</p><p>　　能達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。</p><p>　　該控制系統(tǒng)省略了光照檢測(cè)和控制遮光簾等裝置，有效的節(jié)約了成本，但 </p><p>　　是沒(méi)有降低控制的效果。</p><p>　　（3） mcu采用51單片機(jī)，對(duì)于以后的擴(kuò)充功能比較方便。</p><p><b

48、>　　2.2器件的選型</b></p><p>　　2.2.1控制器的選取</p><p>　　當(dāng)前市場(chǎng)上常用的控制器有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)機(jī)，可編程邏輯控制器，單片機(jī)。工控機(jī)常用于環(huán)境污染嚴(yán)重，酸堿度較高，磁干擾較嚴(yán)重的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)；PLC是繼電器控制的智能發(fā)展，特別適用于開(kāi)關(guān)量控制，其特有的梯形圖變成結(jié)構(gòu)比較直觀；單片機(jī)成本低，壽命高，控制能力較強(qiáng)，在小規(guī)?？刂片F(xiàn)場(chǎng)用得比較

49、多。</p><p>　　針對(duì)以上課題，考慮到工控機(jī)成本較高，代價(jià)大，所以選取PLC與單片機(jī)兩套控制方案。</p><p>　　方案1：PLC可編程邏輯控制器</p><p>　　PLC是一種專門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式

50、的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　方案2：AT89S52單片機(jī)控制器</p><p>　　單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包

51、括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。</p><p>　　由于每一個(gè)傳感器都需要處理數(shù)據(jù)然后發(fā)送給無(wú)線模塊發(fā)送和接收，這種方式下控制器的消耗量非常之大，理論上每一種蔬菜需要一套監(jiān)測(cè)和無(wú)線通訊系統(tǒng)，也就需要兩個(gè)控制器，如果采用

52、plc這種高成本的控制器，成本太高，另外單片機(jī)的功能只是控制傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，控制無(wú)線模塊傳送數(shù)據(jù)和對(duì)led燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的控制，這種方式一個(gè)單片機(jī)足矣，綜上所述，我們選擇單片機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)控制器。</p><p>　　2.2.2無(wú)線模塊的選取</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求將傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)送到接收端上去，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集，先設(shè)計(jì)出兩套方案，一種方案是每一個(gè)傳感器上面都用一個(gè)GPRS模塊，通過(guò)

53、GPRS發(fā)送到上位機(jī)。另一種方案是傳感器上用一個(gè)NRF芯片發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)的另一個(gè)與下位機(jī)相連的NRF模塊上，下位機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給遠(yuǎn)程上位機(jī)，方案敘述如下：</p><p>　　方案1：GPRS模塊</p><p>　　GPRS通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)的簡(jiǎn)稱，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPR

54、S和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍≒acket）式來(lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。</p><p>　　方案2：nrf24l01無(wú)線通信</p><p>　　RF24L01是由NORDIC生產(chǎn)的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片。無(wú)線收發(fā)器包

55、括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳送工作。</p><p>　　市場(chǎng)上一個(gè)GPRS最少100元左右，一般300元左右，如果每一處傳感器，每一處執(zhí)行器都用上GPRS模塊成本就太高，而一個(gè)NRF24l01模塊才只有15元，滿足經(jīng)濟(jì)性的的要求，而且NR

56、F24L01模塊能在一般條件下能達(dá)到80米的有效距離，如果以60m性能穩(wěn)定的距離來(lái)計(jì)算，一個(gè)圓形溫室大棚的面積可以達(dá)到=3.14*60*60=11304平方米，完全能滿足現(xiàn)階段現(xiàn)階段溫室大棚面積大小的要求。</p><p>　　綜上所述我們選擇NRF24l01作為無(wú)線通信模塊，實(shí)現(xiàn)短距離的無(wú)線通信。</p><p>　　2.2.3顯示裝置的選取</p><p>　　

57、目前，由于單片機(jī)較小的控制能力，常選用的顯示器件有兩種，一種是液晶顯示器，常見(jiàn)的是LCD1602，另一種常見(jiàn)的是數(shù)碼管。</p><p>　　方案1：LCD顯示器LCD1602 </p><p>　　圖2-1 LCD1602 </p><p>　　工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行）。1602液晶也叫

58、1602字符型液晶，它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780

59、液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。如圖2-1為單片機(jī)常用的液晶顯示器1602外觀圖。</p><p><b>　　方案2：八段數(shù)碼管</b></p><p>　　led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只

60、需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾

61、種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片</p><p>　　圖2-2 這是一個(gè)7段兩位帶小數(shù)點(diǎn) 10引腳的LED數(shù)碼管 </p><p>　　圖2-3引腳定義每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示 DP是小數(shù)點(diǎn).</p><p>　　圖2-2 LED數(shù)碼管引腳定義

62、 圖2-3 10引腳的LED數(shù)碼管</p><p>　　由項(xiàng)目要求可知，我們的顯示裝置要顯示實(shí)時(shí)的光照度和預(yù)定的光照度，顯示的數(shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單，我們采取數(shù)碼管分段顯示或者分時(shí)顯示都能達(dá)到顯示效果，而且數(shù)碼管控制原理簡(jiǎn)單明了，易于控制，成本低，綜上所述我們選擇數(shù)碼管作為顯示裝置。</p><p>　　2.2.4光照度檢測(cè)裝置的選取</p><p><

63、;b>　　方案1：光敏電阻</b></p><p>　　利用具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料制成的光敏傳感器稱為光敏電阻。目前，光敏電阻應(yīng)用的極為廣泛，可見(jiàn)光波段和大氣透過(guò)的幾個(gè)窗口都有適用的光敏電阻。利用光敏電阻制成的光控開(kāi)關(guān)在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)。</p><p>　　當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)，光敏電阻電導(dǎo)率的改變量為： </p><p>　　……………

64、………式2-1</p><p>　　在（1）式中，e為電荷電量，為空穴濃度的改變量，為電子濃度的改變量，表示遷移率。</p><p>　　當(dāng)兩端加上電壓U后，光電流為：</p><p>　　…………………………式2-2</p><p>　　式中A為與電流垂直的表面，d為電極間的間距。在一定的光照度下，為恒定的值，因而光電流和電壓成線性關(guān)系。&

65、lt;/p><p>　　光敏電阻的伏安特性如圖2-4所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明電阻值隨光照度發(fā)生變化。光照度不變的情況下，電壓越高，光電流也越大，而且沒(méi)有飽和現(xiàn)象。當(dāng)然，與一般電阻一樣光敏電阻的工作電壓和電流都不能超過(guò)規(guī)定的最高額定值。</p><p>　　圖2-4 光敏電阻的伏安特性曲線 圖2-5 光敏電阻的光照特性曲線</p>&

66、lt;p>　　光敏電阻的光照特性則如圖2-5所示。不同的光敏電阻的光照特性是不同的，但是在大多數(shù)的情況下，曲線的形狀都與圖6的結(jié)果類似。由于光敏電阻的光照特性是非線性的，因此不適宜作線性敏感元件 ，這是光敏電阻的缺點(diǎn)之一。所以在自動(dòng)控制中光敏電阻常用作開(kāi)關(guān)量的光電傳感器。</p><p><b>　　方案2：光敏二極管</b></p><p>　　光敏二極管的伏

67、安特性相當(dāng)于向下平移了的普通二極管，光敏二極管的伏安特性如圖2-6所示。但光敏三極管的光電流比同類型的光敏二極管大好幾十倍，零偏壓時(shí)，光敏二極管有光電流輸出，而光敏三極管則無(wú)光電流輸出。原因是它們都能產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)，只因光電三極管的集電結(jié)在無(wú)反向偏壓時(shí)沒(méi)有放大作用，所以此時(shí)沒(méi)有電流輸出（或僅有很小的漏電流）。</p><p>　　圖2-6 光敏二極管的伏安特性曲線 圖2-7 光敏二極管的光照特性曲線&l

68、t;/p><p>　　光敏二極管的光照特性亦呈良好線性，這是由于它的電流靈敏度一般為常數(shù)。而光敏三極管在弱光時(shí)靈敏度低些，在強(qiáng)光時(shí)則有飽和現(xiàn)象，這是由于電流放大倍數(shù)的非線性所至，對(duì)弱信號(hào)的檢測(cè)不利。故一般在作線性檢測(cè)元件時(shí)，可選擇光敏二極管而不能用光敏三極管。</p><p>　　比較光敏二極管和光敏電阻的光照特性可知，光敏二極管的光照特性線性度非常好，而光敏電阻非線性非常差，開(kāi)關(guān)特性比較好。

69、由此可見(jiàn)，如果是做光照開(kāi)關(guān)使用，光敏電阻擁有更好的效果；如果是用作關(guān)照檢測(cè)元件，光敏電阻效果更好，良好的線性對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取和處理都很方便。綜上所述，我們選擇光敏電阻作為光照度檢測(cè)元件。</p><p><b>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1芯片（模塊）介紹</p><p>　　3.1.1光照度傳感器簡(jiǎn)介</p&g

70、t;<p>　　光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦裕虼斯ぷ鲿r(shí)需加上反向電壓。無(wú)光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增 加。因

71、此可以利用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。常見(jiàn)的有2CU、2DU等系列。</p><p>　　光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。 通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)

72、電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。</p><p>　　3.1.2 ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 </p>

73、<p>　　圖2-8 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　?。?）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖8，由圖8可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。&

74、lt;/p><p>　?。?）．ADC0809引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-1 ADC0809引腳圖</p><p>　　ADC0809各腳功能如下：</p><p>　　D7……D0：8位數(shù)字量輸出引腳。</p><p>　　IN0……IN7：8位模擬量輸入引腳。</p><p>　　VCC

75、：+5V工作電壓。</p><p><b>　　GND：地。</b></p><p>　　REF（+）：參考電壓正端。</p><p>　　REF（……）：參考電壓負(fù)端。</p><p>　　START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。</p&

76、gt;<p>　?。ㄒ陨蟽煞N信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。</p><p>　　OE：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。</p><p>　　CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。</p><p>　　A、B、C：地址輸入

77、線。。</p><p>　?。?）ADC0809應(yīng)用說(shuō)明ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連；初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平；送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上；在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)；是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷；當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。</p><p>　　3.

78、1.3 AT89C52單片機(jī)芯片  </p><p>　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS……51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣

79、泛的應(yīng)用。AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸

80、入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1</p><p>　　圖3-2 AT89C52外觀和引腳圖</p><p>　　3.1.4 MAX232 TTL轉(zhuǎn)串口電平芯片</p><p>

81、　　MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS……232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。MAX220–MAX249系列線驅(qū)動(dòng)器/接收器，專EIA/TIA……232E以及V.28/V.24通信接口設(shè)計(jì)，尤其是無(wú)法提供±12V電源的應(yīng)用。這些器件特別適合電池供電系統(tǒng)，這是由于其低功耗關(guān)斷模式可以將功耗減小到5uW以內(nèi)。MAX225，MAXX233，MAX235以及MAX245/MAX246/MAX24

82、7不需要外部元件，推薦用于印刷電路板面積有限的應(yīng)用。</p><p>　　3.1.5高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列—ULN2003</p><p>　　ULN2003 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。

83、 圖3-3 達(dá)林頓陳列—ULN2003</p><p>　　ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。</p><p>　　3.3 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p&g

84、t;<p>　　時(shí)鐘電路就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路。任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。AT89C52單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)翻身相放大器所構(gòu)成的震蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和 圖3-4 時(shí)鐘電路 </p>&

85、lt;p>　　輸出端，時(shí)鐘可以有內(nèi)部或外部產(chǎn)生。內(nèi)部時(shí)鐘電路是在XTAL1和XTAL2引腳上外界定時(shí)元件，內(nèi)部震蕩電路就產(chǎn)生自己震蕩，定時(shí)元件通常采用四應(yīng)警惕和電容組成的并聯(lián)諧振回路（如下圖）。晶振頻率可以在1.2MHZ到12MHZ之間選擇，電容取值為5pf到30pf，電容可以對(duì)頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　3.3.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　復(fù)位電路，就是利用它

86、把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，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5V±5%，即4.75～5.25V。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(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)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(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。</p><p>　　單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，

87、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(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入 圖3-5 51單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　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)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。</p><p>　　3.3.2 顯示電路設(shè)計(jì)</p&g

88、t;<p>　　顯示電路是有六個(gè)八段共陰極數(shù)碼管和兩個(gè)74hc573八位鎖存器組成，鎖存器的功能是實(shí)現(xiàn)當(dāng)對(duì)應(yīng)端口需要另作他用時(shí)可以讓數(shù)碼管的顯示不變化。</p><p>　　圖3-6 八段數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.4 光照度傳感電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-7 光照度傳感電路</p><p>　　3.

89、3.5 RS232通信電路設(shè)計(jì)</p><p>　　Max232芯片能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)5vttl電平與pc機(jī)12v串口標(biāo)準(zhǔn)電平的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)pc機(jī)串口與單片機(jī)串口TXD/P3.5，RXD/P3.4之間交換數(shù)據(jù)，如下圖，電容選擇104能保證電路的穩(wěn)定性，兩個(gè)指示燈能直觀的反映數(shù)據(jù)是否傳送。</p><p>　　圖3-8 RS232通信電路</p><p>　　3.3.6 UL

90、N2003驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　Uln2003能提供更大的輸出電流驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　圖3-9 ULN2003驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4硬件總體電路原理圖設(shè)計(jì) 見(jiàn)附錄</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件方案的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介&l

91、t;/b></p><p>　　4.1.1 MSCOMM控件簡(jiǎn)介</p><p>　　VB5.0/6.的MSComm通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設(shè)備（如Modem）．還可以發(fā)送命令、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過(guò)程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅(qū)動(dòng)的、高效實(shí)用的通信程序。但在實(shí)際通信軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，MS

92、Comm控件并非像想像中那樣完美和容易控制．特別是在中文Wln95／98下通信時(shí)更會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。下面就從基礎(chǔ)開(kāi)始介紹，然后逐步討淪MSComm控件在編程中出現(xiàn)的問(wèn)題以及編程技巧。</p><p>　　一般悅來(lái)，計(jì)算機(jī)都有一個(gè)或多個(gè)串行端口，它們依次為com1、Com2、…，這些串口還提供了外部設(shè)備與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道。這些串口在CPU和外設(shè)之間充當(dāng)解釋器的角色。當(dāng)字符數(shù)據(jù)從CPU發(fā)送給外設(shè)時(shí)，這些字符數(shù)據(jù)

93、將被轉(zhuǎn)換成串行比特流數(shù)據(jù)；當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，比特流數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為字符數(shù)據(jù)傳遞給</p><p>　　圖4-1 MSCOMM控件的添加</p><p>　　CPU，再進(jìn)一步說(shuō)，在操作系統(tǒng)方面，Windows用通信驅(qū)動(dòng)程序（COMM.DRV）調(diào)用API函數(shù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，當(dāng)用通信控件或聲明調(diào)用API函數(shù)時(shí)，它門(mén)由COMM. DRV解釋并傳遞給設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，作為一個(gè)VB程序員，要編寫(xiě)通信程序．只需知道

94、通信控件提供給Windows通信AP1函數(shù)的接口即可．換句話說(shuō)，只需設(shè)定和監(jiān)視通信控件的屬性和事件即可。</p><p>　　工具箱中沒(méi)有mscomm控件，需要在部件中添加，添加時(shí)在工具箱上面點(diǎn)擊右鍵選擇部件選項(xiàng)卡，如下圖：</p><p>　　4.1.2 winsock控件簡(jiǎn)介</p><p>　　Winsock控件建立在TCP、UDP協(xié)議的基礎(chǔ)上，完成與遠(yuǎn)程計(jì)算

95、機(jī)的通信。即使對(duì)TCP/IP不太熟悉的用戶，使用該控件也可以在十幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的客戶機(jī)/服務(wù)器程序。下面我們對(duì)Winsock控件的事件、方法、屬性按其在程序中出現(xiàn)的順序分別作詳細(xì)的介紹，以便更好地理解程序源代碼。 </p><p>　　服務(wù)器程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：（1）服務(wù)器程序必須設(shè)置好LocalPort屬性，作為偵聽(tīng)端口，該值為一個(gè)整數(shù)（只要是一個(gè)其它TCP/IP應(yīng)用程序沒(méi)有使用過(guò)的值即可）。（2）使用Li

96、sten方法進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，等待客戶機(jī)程序的連接請(qǐng)求。（3）客戶機(jī)程序發(fā)出連接請(qǐng)求，使服務(wù)器程序產(chǎn)生ConnectionRequest事件，該事件得到一個(gè)參數(shù)requestID。（4）服務(wù)器程序用Accept方法接受客戶機(jī)程序的requestID請(qǐng)求。這樣，服務(wù)器程序就可以用SendData方法發(fā)送數(shù)據(jù)了。Accept方法必須用上一步得到的requestID作為其參數(shù)。（5）當(dāng)服務(wù)器程序接收到數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生DataArrival事件，參數(shù)B

97、ytesTotal包含接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。在該事件中，可以用GetData方法接收數(shù)據(jù)。（6）如果接受到Close事件，則用Close方法關(guān)閉TCP/IP連接。 </p><p>　　客戶機(jī)程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：（1）客戶程序設(shè)置Remotehost屬性，以便指定運(yùn)行服務(wù)器程序的主機(jī) 名，該字符串可在“控制面板|網(wǎng)絡(luò)|標(biāo)識(shí)|計(jì)算機(jī)名”中查到。 （2）設(shè)置RemotePort屬性,以便指定服務(wù)器程序的偵聽(tīng)端口。（3）使

98、用Connect方法，向服務(wù)器提出連接請(qǐng)求。（4）服務(wù)器接受客戶機(jī)程序的請(qǐng)求，客戶機(jī)程序產(chǎn)生Connect事件，就可以用SendData方法發(fā)送數(shù)據(jù)了。（5）當(dāng)客戶機(jī)程序接收到數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生DataArrival事件，參數(shù)BytesTotal包含接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。在該事件中，可以用GetData方法接收數(shù)據(jù)。（6）如果接受到Close事件，則用Close方法關(guān)閉連接。 </p><p>　　控件的添加方法如上圖4

99、-1。</p><p>　　4.1.3 keil軟件介紹</p><p>　　Keil 是一個(gè)公司的名字。是由德國(guó)慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美國(guó)德克薩斯的Keil Software組成。Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)51系列單片機(jī)的軟件。支持c語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言。 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。Keil提

100、供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。以下是keil操作界面：</p><p>　　圖4-2 keil軟件界面</p><p>　　4.1.4 STC_ISP_V483簡(jiǎn)介</p><p

101、>　　STC……ISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。操作界面如下圖4-3：</p><p>　　圖4-3 STC……ISP軟件界面</p><p>　　4.1.5 protues軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　Protues簡(jiǎn)

102、介(什么是Protues) Proteus 是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤(pán)和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)

103、發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等軟件。④

104、具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。</p><p>　　圖4-4 protues軟件界面</p><p>　　4.2程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　4.2.1 光照度采集程序流程圖</p><p>　　采集程序開(kāi)始運(yùn)行，啟動(dòng)adc0804進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把數(shù)模轉(zhuǎn)換取得的數(shù)值通

105、過(guò)查表分析得到對(duì)應(yīng)的光照度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將光照度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與設(shè)定值相比較，如果實(shí)時(shí)光照小于設(shè)定光照，則開(kāi)啟一個(gè)單位的led燈，延時(shí)1s等待led燈完全點(diǎn)亮達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)亮度，繼續(xù)光照采集，比較數(shù)據(jù)，如果實(shí)時(shí)光照還是小于設(shè)定光照則按照上面的過(guò)程繼續(xù)點(diǎn)亮led 燈，如果實(shí)時(shí)光照大于設(shè)定光照則 圖4-5 光照度采集程序流程圖</p><p>　　延時(shí)半個(gè)小時(shí)，半個(gè)小時(shí)后繼續(xù)采集光照度數(shù)據(jù)。</p>&l

106、t;p>　　4.2.2 串口中斷程序流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)有兩個(gè)中斷方式可能引起燈的開(kāi)啟狀態(tài)的變化，一種是串口發(fā)來(lái)了數(shù)據(jù)，表示蔬菜的類型發(fā)生了變化，第二種是當(dāng)光照達(dá)到一定的值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟led燈，本流程圖針對(duì)的就是第一種情況。</p><p>　　圖4-6 串口中斷程序流程圖 圖4-8 led驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)流程圖</p><

107、;p>　　4.2.3 led驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)光照小于設(shè)定值需要點(diǎn)亮led燈補(bǔ)充光照時(shí)，先解鎖行鎖存器，輸入行數(shù)據(jù)，鎖存行鎖存器，解除列鎖存器鎖存，輸入列數(shù)據(jù)，鎖存列鎖存器，延時(shí)1s等待led完全點(diǎn)亮?xí)r繼續(xù)比較實(shí)時(shí)光照和設(shè)定值，繼續(xù)按照上面的步驟知道實(shí)時(shí)光照大于設(shè)定值一定的誤差范圍內(nèi)。</p><p>　　這樣做的目的是有效節(jié)約了單片機(jī)有效的I/

108、O口，這樣只需要10個(gè)I/O口就可以完成8*8=64個(gè)單位led燈的控制，如果采用74ls595串如并出芯片，可以更大程度的節(jié)約有限的單口，為以后的功能擴(kuò)充提供很大的方便。</p><p>　　4.3.4 下位機(jī)界面設(shè)計(jì)（vb）</p><p>　　圖4-8 下位機(jī)軟件界面</p><p>　　如上圖4-8，下位機(jī)的能設(shè)置上位機(jī)ip，能顯示上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，能選

109、擇端口將接受到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)單片機(jī)上，作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。如上圖界面用到的主要控件有LEBAL,COMMANDBOX,TEXTBOX,FRAME,COMBOBOX,STATUBAR,MSCOMM,WINSOCK等等控件。</p><p>　　其中WINSOCK控件和MSCOMM控件是兩個(gè)最復(fù)雜的控件，WINSOCK的功能是使兩臺(tái)pc機(jī)能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)通訊，本課題只涉及到有路由器組成的局域網(wǎng)內(nèi)的通訊。MOC