基于avr单片机的蔬菜大棚恒温恒湿系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于avr单片机的蔬菜大棚恒温恒湿系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

果的末 8 位。 DHT21采用单总线网络，主要由 VDD、 DATA、 GND 三条线组成。 其中其通讯所用的数据线 DATA 为双向总线 ，所有数据的收发，均通过这条总线来完成。 DHT21 的供电电压位。 传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。 电源引脚（ VDD 与 GND）之间可增加一个 100nF的电容，用于去耦滤波。 关于接口，当连接线长度短于 20 米时用 5k 的上拉电阻，大于 20 米时根据实际情况使用合适的上拉电阻，典型应用电路如下， DHT21 的 长春理工大学毕业设计 6 2 脚与 MCU 的 PC0 相连。 电路中用 SENSOR1 网络标号连接。 123JP2DHT21GND5VC6SENSOR1R4 图 32 DHT21 典型应用电路 无线收发模块 PTR8000 是以挪威 Nordic 公司的 nRF905 芯片为核心的无线收发模块，优点突出的无线数传芯片。 PTR8000 专为点对多点无线通信设计，内置数据协议和CRC 检错，无乱码输出，载波检测输出，点对多点通信硬件控制，是全面升级替代 PTR8000 系列的无线模块。 PTR8000 模块工作在 433/868/915MHz 无线频段 ,属于国际开放的 ISM 频段 ,无需向专业部门申请使用许可。 PTR8000 内置环形天线 ,最大发射功率为 +10dBm,采用高抗干扰的 GFSK 调制 ,数据传输速率为 50Kbps,具备独特的载波检测输出CD、地址匹配输出 AD、数据就绪输 出 DR,自动产生前导码和 CRC,使用 SPI 接口与 MCU 通信。 PTR8000 工作电压为 ~,功率很低 ,发射电流 11mA,接收电流为 ,待机电流 A。 适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线开锁、无线监测、家庭自动化和玩具等诸多领域。 PTR8000 有四种工作模式。 在待机和掉电模式下 PTR8000 均不能接收、发送数据 ,只有 SPI 接口工作。 发送数据时 ,在待机模式下 ,MCU 将接收机的地址和有效数据通过 SPI 接口传送给 PTR8000,MCU 设置 TRX_CE,TX_EN 为高 ,启动PTR8000 发送 ,PTR8000自动加载前导码和 CRC校验码将数据打包 ,以曼彻斯特编码方式完成数据包的发送。 数据传输结束后 MCU 将 TRX_CE 设置为低 ,PTR8000进入待机模式。 接收数据时 ,MCU 设 PTR8000 的 TRX_CE 为高 ,TX_EN 为低 ,选择接收模式 ,PTR8000监测空中信息 ,当接收到一个有效数据包后 ,PTR8000自动去掉前导码、地址和 CRC 位 ,并将 DR 引脚置高 ,通知 MCU 数据传输已经完成 ,MCU设置 TRX_CE 为低 ,使 PTR8000 进入待机模式 ,MCU 以设置的速率通过 SPI 接口读出有效数据。 为 了提高测试精度，本设计选用了专为点对点无线通信设计，内置数据协议和 CRC 检错，无乱码输出，载波监测输出，硬件控制全面升级的 PTR8000 无线 长春理工大学毕业设计 7 数据收发模块。 其基本电气特性及引脚说明如下： 表 11 基本电气特性及引脚说明 参数 数值 单位 工作电压 V 最大发射功率 10 dBm 最大数据传输率（曼彻施特编码） 100 kbps 输出功率为 10dBm 时工作电流 11 mA 接收模式时工作电流 mA 温度范围 40+85 C 典型灵敏度 100 dBm 掉电模式时工作电流 A 其管脚及其功能 如下： 表 12 管脚及其功能 管脚 功能 方向 备注 Pin1 VCC 正电源 输入 I Pin2 TX_EN TX_EN=1 发射模式； TX_EN=0，接收模式 I Pin3 TRX_CE 使能发射 /接收模式（区别于配置模式） I Pin4 PWR Power down 模式 I Pin5 UCLK 时钟分频输出 O Pin6 CD 载波检测输出 O Pin7 AM 地址匹配输出 O Pin8 DR 数据就绪输出 O Pin9 MISO SPI 输出 O Pin10 MOSI SPI 输入 I Pin11 SCK SPI 时钟 I Pin12 CSN SPI 使能 低有效 I Pin13 GND 电源地 Pin14 GND 电源地 长春理工大学毕业设计 8 硬件接口电路如图： VCC1TX_EN2TRX_CE3PWR4UCLK5CD6AM7DR8MISO9MOSI10SCK11CSN12GND13GND14U3PTR8000SDISDOCSSCKCDAMDRTX_ENTRX_CEVCCGNDGNDPWRUCLK 图 33 PTR8000 硬件接口电路 模式控制 : 表 13 PTR8000 无线收发模式选择 PWR TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉电和 SPI 编程模式 1 0 X 待机和 SPI 编程模式 1 1 0 接收 1 1 1 发射 （ 1） 待机模式下功耗约为 40 微安，此时发射 /接收电路均关闭，只有 SPI接口工作 . （ 2）掉电模式下功耗约为 微安，此时所有电路关闭，进入最省电状态。 （ 3）在待机和掉电模式下均不能接收、发射数据，可以进行配置 SPI 接口 SPI 接口由 SCK、 MIOS、 MOSI 以及 CSN 组成： （１）在配置模式下，单片机通过 SPI 接口陪住 PTR8000 的工作参数； （２）在发射／接收模式下，单片机 SPI 接口发送和接收数据。 状态输出接口 提供载波监测输出 CD，地址匹配输出 AM，数据就绪输出 DR。 液晶显示模块 HS1286415 系列中文图形液晶模块的特性主要由其控制器 ST7920 决定。 ST7920 同时作为控制器和驱动器，它可提供 33 路 输出和 64 路 seg 输出。 长春理工大学毕业设计 9 在驱动器 ST7921 的配合下，最多可以驱动 25632 点阵液 晶。 具有：提供 8位， 4 位并行接口及串行接口可选，并行接口适配 M6800 时序，自动电源启动复位功能，内部自建振荡源， 6416 位字符显示 RAM（ DDRAM 最多 16 字符 4 行， LCD 显示范围 162 行）， 2M 位中文字型 ROM（ CGROM） ，总共提供 8192 个中文字型 （ 1616 点阵）， 16K 位半宽字型 ROM(HCGROM)，总共提供 126 个西文字型（ 168 点阵）， 6416 位字符产生 RAM（ CGRAM）。 接口如下： 名称 型态 电平 功能描述 并口 串口 VCC I 模块电源输入（未注明为 5v） GND I 电源地 V0 I 对比度调节端 VEE I 液晶驱动电压输出端（或名 Vout） PSB I H/L 并口 /串口选择： H 并口； L 串口 RST I H/L 复位信号，低有效 RS(CS) I H/L 寄存器选择端 H 数据； L 指令 片选，低有效 R/W(SID) I H/L 读 /写选择端 H 读； L 写 串行数据线 E(SCLK) I H/L 使能信号 串行时钟输入 DB0DB3 I/O H/L 数据总线低四位 空接 DB4DB7 I/O H/L 数据总线高四位 4 位并口时空接 空接 LEDA I 背光正 LEDK I 背光负 串口接线图如 图 34 所示 ： 5VRS RW EN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D71 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16J P 6 L C D 1 2 8 6 45V 图 34 12864 液晶的硬件接口电路 键盘输入模块 工作原理：按键设置在行列线交点上，行列线分别连接按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到 +5V 上。 无按键按下时，行线处于高电平状态，当有按键按下时，行线电 平状态将由与此相连的列线的电平决定。 这一点是识别行列式键盘是否按下的关键所在。 其中按键过程中会出现键抖动，即当某按键按下时，其输 长春理工大学毕业设计 10 出电平并非立刻降为零，而是有一个抖动过程。 当按键松开时，在这段过程中信号也会出现抖动，抖动的时间视键盘的机械特性和操作者不同而不同，一般为5~10ms，而 CPU 的操作很快，因此这种抖动就容易对按键的识别产生影响，为了防止因按键抖动而导致系统的误操作，需要采取某种手段实现键盘的“去抖动”功能。 去抖动的方法有多种，如采用软件延时查询的方法或采用硬件处理的方法，本文选用软件延时的方法去除 按键抖动。 接口电 路如下 ： K1 K2 K3K4 K5 K6K7 K8 K9K10 K11 K12KEY1KEY2KEY3KEY4COL1 COL2 COL3 图 35 键盘接口电路 调节部分 温湿度调节采用固态继电器进行控制。 在单片机应用系统中，由于输出设备需大电压或者电流来控制，而单片机系统输出的开关量 多为 TTL 电平，这种电平一般不能直接驱动外部设备开启或关闭。 另一方面，许多外部设备，如大功 率电机，接触器等在开关过程中会产生很强的电磁干扰信号，如果不 隔离，可能会使微机控制系统造成误动作或损坏。 因此，在接口设计处理时，一要放大，二要隔离。 本系统采用的是光电藕合器进行隔离。 它共模抑制比很高，输出呈线性关系，光电耦合器可作 为线性耦合器使用。 具体工作过程：本电路由光电耦合器，基本放大电路及一些保护电路等组成。 单片机输出低电平的时候，发光二极管导通，光电耦合器工作，产生光信号，而输出引脚将光信号又转化为电信号，经过三个三极管基本共射放大电路控制继电器的开启和关闭，如加热、加湿、通风等。 其中继电器并联的二极管和电容起到保护作用。 当输入为高电平时，三极管截止，继电器停止工作。 长春理工大学毕业设计 11 硬件电路设计 如下： 330KR1330KR2330KR3VCCU1U2U3R4R5R6R7R8R9Q 1Q 2Q 3D 1C4C5C6K1D 2D 3K2K3加热设备加湿设备通风设备CTR1CTR2CTR3+12V+12V+12V+12V 图 37 调节部分硬件电路 长春理工大学毕业设计。