毕业设计之基于单片机的温室大棚自动控制系统(编辑修改稿)

毕业设计之基于单片机的温室大棚自动控制系统(编辑修改稿)内容摘要：

输出的振荡的方法，电路如 图 32所示： 图 32 湿度测量电路图 此电路为典型的 555双 稳态电路。 HS1101/HS1100 作为电容变量接在 555的 TRIG 与 THRES 两引脚上，引脚 7 用作电阻 R9 的短路。 等量电容 HS1101/HS1100 通过 R8 与 R9充电到门限电压（约 ），通过 R8放电到触发电平（约 ），然后 R9 通过引脚 7短路到地。 传感器由不同的电阻 R8与 R9 充放电。 电压输出典型参数（ @VCC=5V， 25℃ ） 如表 31 表 31 HS1101湿度传感器电压输出典型参数（ @VCC=5V， 25℃ ） RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vout TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U3TCL55512U6HS1101576KR8R9909KR101KR11VCC 15 温度测量电路 因为在本系统中采用了 DS18B20数字温度传感器，所以后续电路简单，只需将传感器的数据输入 /输出管脚直接接到单片机 I/O口，通过单片机的 控制DS18B20 传感器并实时读取空气温度。 数字温度传感器的测量电路如图 33所示： 图 33 温度测量电路图 DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1－ Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。 因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 DS18B20 产品的特点 （ 1）只要求一个端口即可实现通信。 （ 2）在 DS18B20 中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （ 3）实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （ 4）测量温度范围在－ 55oC 到＋ 125oC 之间。 （ 5）数字温度计的分辨率用户可以从 9位到 12 位选择。 （ 6）内部有温度上、下限告警设置。 DQ2GND1VCC3U5DS18B20VCC 16 DS18B20 的管脚图如图 34所示： 图 34 DS18B20管脚及封装图 GND： 地信号 DQ ： 数据输入 /输出引脚。 开漏单总线接口引脚。 当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 VDD： 可选择的 VDD 引脚。 当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 DS18B20 的 ROM指令如表 32所示： 表 32 DS18B20的 ROM指令表 指 令 约定代码 功 能 读 ROM 33H 读 DS1820温度传感器 ROM中的编码（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单总线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应，为下一步对该 DS1820 的读写作准备。 搜索 ROM 0FOH 用于确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址。 为操作各器件作好准备。 跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 发温度变换命令。 适用于单片工作。 告警搜索命令 0ECH 执行后 只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。 17 DS18B20 的 RAM指令如表 33所示： 表 33 DS18B20的 RAM指令表 指 令 约定代码 功 能 温度变换 44H 启动 DS18B20进行温度转换， 12位转换时最长为 750ms（ 9位为 ）。 结果存入内部 9字节 RAM中。 读暂存器 0BEH 读内部 RAM中 9字节的内容 写暂存器 4EH 发出向内部 RAM的 4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。 复制暂存器 48H 将 RAM中第 3 、 4字节的内容复制到 EEPROM中。 重调 EEPROM 0B8H 将 EEPROM中内容恢复到 RAM中的第 3 、 4字节。 读供电方式 0B4H 读 DS18B20 的供电模式。 寄生供电时 DS18B20发送 “ 0 ” ，外接电源供电 DS18B20发送 “ 1 ”。 光照度测量电路 系统采用价格低廉 的光敏电阻 [5]测量光照度，因其没有良好的线性度，所以只能大致的测量。 根据光敏电阻在不同的光照下有不同的阻值，经过 A/D转换后输入到单片机内进行处理。 其与 ADC0804[10]的连接电路如图 35： 图 35 ADC0804与单片机的连接电路图 CS1RD2WR3INTR5DB711DB612DB513DB414DB315DB216DB117DB018VCC20VIN+6VIN 7AGND8VREF/29DGND10CLK IN4CLK R19U4ADC0804CS1RDWR10KR171KR161KR15150pFC41KR18光敏电阻10KR1910KR2010KR21VCCVCC 18 ADC0804 为 8bit 一路 的 A/D 转换器，其输入电压范围在 0— 5v，转换速度小于 100us，转换精度 ﹪，满足设计的精度要求。 ADC0804 管脚图如图 36 所示： 图 36 ADC0804管脚定义图 CS： Chip Select，与 RD、 WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准 (low) 时会 active。 RD： Read。 当 CS 、 RD 皆为低位准 (low) 时， ADC0804 会将转换后的数字讯号经由 DB7 ~ DB0 输出至其它处理单元。 WR：启动转换的控制讯号。 当 CS 、 WR 皆为低位准 (low) 时 ADC0804 做清除的动作，系统重置。 当 WR 由 0→ 1且 CS ＝ 0 时， ADC0804 会开始转换信号，此时 INTR 设定为高位准 (high)。 CLK IN、 CLKR：频率输入 /输出。 频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为100 kHz 至 800 kHz。 而频率输出频率最大值无法大于 640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。 若在 CLK R 及 CLK IN 加上电阻及电容，则可产生ADC 工作所需的时序。 INTR：中断请求。 转换期间为高位准 (high)，等到转换完毕时 INTR 会变为低位准 (low)告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。 VIN(+)、 VIN()：差动模拟讯号的输入端。 输入电压 VIN＝ VIN(+)－ VIN()，通常使用单端输入，而将 VIN()接地。 19 A GND:模拟电压的接地端。 VREF∕ 2:模拟参考电压输入端。 VREF 为模拟输入电压 VIN 的上限值。 若 PIN9空接，则 VIN 的上限值即为 VCC。 D GND:数字电压的接地端。 DB7 ~ DB0:转换后之数字数据输出端。 Vcc:驱动电压输入端。 数据显示电路 系统采用了 LCD1602[8]液晶显示屏， LCD1602 液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶。 可以显示 2 行每行 16 个字符，对比度可调、黄绿色背光。 与单片机的链接电路 如图 37： 图 37 LCD1602与单片机的连接电路图 1602[8]液晶也叫 1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的 点阵 型液晶模块它有若 干个 5X7 或者 5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。 VSS1VDD2VL3RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U2LCD1602VCCR13VCC10R14RSLCDWR LCDEN 20 LCD1602 的管脚定义图如图 38 所示： 图 38 LCD1602管脚定义图 VSS： 为电源地 VDD： 接 5V 电源正极 V0： 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。 RS： 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0 时选择指令寄存器。 RW： 为读写信号线，高电平 (1)时进行读操作，低电平 (0)时进行写操作。 E： (或 EN)端为使能 (enable)端。 D0～ D7： 为 8 位双向数据端。 BLA～ BLK:空脚或背灯电源。 15 脚背光正极， 16 脚背光负极。 21 1602 液晶模块内部的控制器共有 11条控制指令，如表 34 所示： 表 34 控制命令表 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM或 DDRAM读数 1 1 读出的数据内容 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1 为高电平、 0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5:光标或显示移位 S/C高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 22 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7的点阵字符，高电平时显示 5x10的点阵字符。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8： DDRAM 地址设置。 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时 模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 复位电路 为了确保系统中的电路温度可靠工作，复位电路是必不可少的部分 ，其第一功能就是 高 电平复位， 高 电平复位是在通电瞬间通过充电来实现的。 手动复位是指通过接通一按键开关，使单片机进入复位状态。 系统上电运行后，如果需要复位，只需通过手动复位就可以实现。 本系统使用的复位电路如图39 所示： 10uFC1S1SWPB10KR1VCC 图 39 复位电路图 23 键盘电路 本设计采用的键盘扫面电路采用简单的低电平扫描方式，即采用开关的一端与单片机 I/O 口相连，另一端接地的方式，用单片机检测 I/O 口是否是低电平来判断键盘是否被按下。 这样的方式可以方便键盘扫描部分的的编程。 键盘电路 如 图 310： 图 310 键盘电路图 继电器控制电路 单片机是一个弱电器件，一般情况下它们大都工作在 5V 甚至更低。 驱动电流在 mA 级以下。 而要把它用于一些大功率场合，比如控制电动机 ,显然是不行的 .所以，就要有一个环节来衔接 ,这个环节就是所谓的 功率驱动。 继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节。 在这里 ,继电器驱动含有。