基于RS总线实现蔬菜大棚的温湿度监控系统三个大棚

PAGEPAGE1目录TOC＼ｏ"1—3”\h\z\uHYＰERＬＩNK＼l"_Toc31294０1１5"摘要 2HYPERLINK\ｌ”_Ｔｏc３12９40116”第1章概述 3HYPＥＲLINＫ1。1系统设计背景ﻩ3HYPERＬINK\l＂_Toc3１2９40１1８＂１．2设计要求ﻩ3ＨYＰＥRLIＮK\l”_Toc３１２940１19＂1.3蔬菜大棚温湿度监控系统的简图ﻩ4HYPＥRLＩNK\l＂_Toｃ3129４0120＂1.3系统功能、优势及特点 ４HYＰEＲLINK\ｌ”_Tｏｃ312９4０121"第２章设计内容ﻩ４ＨYPERLINK＼l”_Toc31２９4０1２2"2。1总体方案的设计 ４HYPＥRLINK\l”＿Ｔｏc３12940１2３”２.1。１设计思想 4HＹPEＲLINK\l＂_Tｏｃ31２9401２4”2．１．2系统组成及框图 5HＹPＥＲLINK＼ｌ"_Tｏc312９４０１２6”2．2系统主要电路的设计ﻩ６HYＰERLＩNK\l＂＿Toc3129401２7"2。2．1主要芯片89C51的功能及引脚图ﻩ6ＨYPＥRＬINＫ\l”_Toｃ3１２９４0１２9"2.2。2温湿度检测电路的设计 ７ＨYPERLINK\l”_Ｔｏc31294013０"２.２。3复位电路的设计 PAＧERＥF＿Ｔｏc312940130\h1０HYPERＬIＮK\l”_Ｔoc31２940131＂2．2。4报警电路 PAGEＲEF＿Tｏc31294０１31＼ｈ1０HYＰERLINK＼l”_Ｔoc312940132"２．2.５键盘输入电路ﻩPＡＧＥREF_Toc31２94０132＼ｈ11２.4超温湿报警和温湿度值的LCD显示流程图 PAＧERＥＦ＿Toc３１2９4０1３4\h13ＨYPERLINK2．5系统上位机流程图ﻩPＡGEREＦ_Toc3１２９４01３5\h1４HＹＰEＲLINＫ\l＂_Ｔｏc312940137”2.5系统的原理图 ＰAGEREＦ_Tｏc３１294013７\ｈ１4HＹPＥRLＩNK\ｌ"_Toc3１294013８"２．5。1上位机的电路原理图 PAＧERＥF_Ｔoc３１2940138\ｈ１４HＹＰERLINＫ＼l＂_Tｏc３１2９4013９＂2.5。２系统下位机原理图ﻩＰAＧEREF＿Ｔoｃ312９4０１39\h１５状态恢复。在此期间不发送任何指令.电源引脚（VDD和GND）之间可增加1个１00nF的电容器,用于去耦滤波。b．串行接口ＳHＴ１0的两线串行接口（bidirectional２—wirｅ)在传感器信号读取和电源功耗方面都做了优化处理，其总线类似I2C总线但并不兼容I２Ｃ总线.①串行时钟输入(SＣK）.SCK引脚是MCＵ与SHＴＩＯ之问通信的同步时钟，由于接口包含了全静态逻辑,因此没有最小时钟频率。即微控制器可以以任意慢的速度与SＨT10通信。②串行数据（DAＴＡ）。DATＡ三态引脚是内部的数据的输出和外部数据的输入引脚。DATA在ＳCK时钟的下降沿之后改变状态,并在SCＫ时钟的上升沿有效。即微控制器可以在ＳCＫ的高电平段读取有效数据。在微控制器向SＨT1０传输数据的过程中，必须保证数据线在时钟线的高电平段内稳定。为了避免信号冲突，微控制器仅将数据线拉低，在需要输出高电平的时候，微控制器将引脚置为高阻态，由外部的上拉电阻(例如：ｌOk~）将信号拉至高电平。为避免数据发生冲突，MCＵ应该驱动DAＴA使其处于低电平状态，而外部接１个上拉电阻将信号拉至高电平。传感器SHT10的电路连接图：（3）命令与时序SHT１0命令如表所列：命令代码保留0０00X测量温度0001１测量湿度00101读状态寄存器０0111写状态寄存器0０１10保留０101X～11１0X软件复位,复位接口、清楚状态寄存器为默认值，下一个命令前等待至少11mｓ11110a。命令时序发送一组“传输启动”序列进行数据传输初始化,如图所示。其时序为:当SCK为高电平时DT翻转保持低电平，紧接着SCＫ产生１个发脉冲，随后在SCＫ为高电平时DＡTA翻转保持高电平。紧接着的命令包括３个地址位（仅支持“0０0”）和5个命令位.SHＴ1０指示正确接收命令的时序为：在第8个SCK时钟的下降沿之后将DAＴA拉为低电平（ACK位）,在第９个ＳCK时钟的下降沿之后释放DATA（此时为高电平）.DATADATASCK命令时序b.测量时序（RＨ和T)“00000１01”为相对湿度（ＲH）量，“00000１01”为温度（θ）测量。发送一组测量命令后控制器要等待测量结束,这个过程大约需要20/8０/3２０ms对应其8／12/14位的测量。测量时间随内部晶振的速度而变化,最多能够缩短３０％.SHT１0下拉DAＴA至低电平而使其进入空闲模式。重新启动ＳCK时钟读出数据之前，控制器必须等待这个“数据准备好"信号。接下来传输2个字节的测量数据和1个字节的CＲC校验.MＣU必须通过拉低DATA来确认每个字节.所有的数据都从MＳB开始,至LSＢ有效.例如对于12位数据，第5个SCK时钟时的数值作为MＳB位；而对于8位数据，第1个字节（高8位)数据无意义。确认CRC数据位之后，通信结束。如果不使用CRＣ—8校验,控制器可以在测量数据LSB位之后，通过保持ACK位为高电平来结束本次通信。测量和通信结束后,ＳHT１0自动进入休眠状态模式。c。复位时序DATADATASCK传输开始121314-891复位时序如果与SHT10的通信发生中断,可以通过随后的信号序列来复位串口，如图所示.保持DＡTＡ为高电平,触发SCK时钟9次或更多，接着在执行下次命令之前必须发送一组“传输启动”序列。这些序列仅仅复位串口,状态寄存器的内容仍然保留。2.2.3复位电路的设计本系统采用RC复位电路，RC复位电路实质是一阶充放电电路。如图所示。该电路提供有效的复位信号RST（高电平）直至系统电源稳定后撤销复位信号（低电平）.设t为保持高电平的时间，只要保证t＝ＲC＞２M(Ｍ为机器周期）即可.复位电路图２．2.4报警电路系统采用声音报警来实现温湿度的越限报警,当蔬菜大棚里的温湿度超过人为的设定值时，与该大棚里温湿度传感器相连的单片机会输出一个高电平给该报警电路中的三极管，从而使三极管工作带动小喇叭发出声音警报。2。2。5键盘输入电路本系统是通过键盘按键输入电路实现对蔬菜大棚里的温湿度设置。当有人按键设置温湿度后，设置的数据会传送给主机。如果下位机经RS４８5总线传送过来的数据会在主机内与该数据进行比较,若超过该数据则会启动语音报警电路.2.３SＨT10数据采集开始设置传感器分辨率状态开始设置传感器分辨率状态发送“启动传输”发送测量指令指令判断？读测量值测量值判断？Error是否为0测量值转换为物理量一次测量结束Error=error+1YNError=error+1YYNYNSHT１0数据采集流程图温湿度传感器SＨTｌ０完成一次测量的工作顺序一般为:设置传感器分辨率→发送“启动传输”命令→发送测量命令→读输出的测量值→将输出测量值转换为物理量。。微控制器首先发布一个启动传输时序,接着调用写时序发布温度或湿度（取决于人口参数)的测量命令,之后等待测量的完成，在测量完成后，调用读时序读回测量结果.需要注意的一点是，仅当通信错误标志eｒrｏr为０时,才说明通信正确，读回的结果有效.在主程序中若检测到通信错误标志erroｒ非零,需要使用复位时序，来复位串行端口，然后重新进行测量SHTlO数据采集程序流程图如上图.SHT１０读写数据的规则是:DATA在SＣK时钟的下降沿之后改变状态，并在SCＫ时钟的上升沿有效。从微控制器向SHT10写数据的角度来看，可以理解为上升沿将触发SＨT１0锁存数据，即微控制器在下降沿输出数据，再给出上升沿触发SＨT1０锁存数据。下降沿和上升沿之间的时间间隔需要满足ＳHT10的数据建立时间1(最小值为ｌOOｎs),上升沿之后数据也需要保持一段时间,这段时间用于满足SHＴ１0的数据保持时间TＨ（典型值为lOns）。当SHT１0完成测量后,微控制器需要发布读时序将测量结果读回。实现读时序首先需要实现8个数据位的读取.SHＴ１0读写数据的规则是：DA—TA在ＳCK时钟的下降沿之后改变状态,并在ＳCK时钟的上升沿有效。从微控制器读数据的角度理解,时钟线的下降沿将触发SHT１０接口内的锁存器输出数据，输出数据在时钟线上升沿之后达到稳定，下降沿和上升沿之间的时间间隔要大于SHＴ10的输出数据有效时间Tｖ（典型值为250nｓ），即微控制器需要先给出下降沿,延时一段时间待数据稳定后再读取数据.此外，微处理器需要在第9个时钟给出应答位,这属于写时序,写时序可参考前文的论述。读时序的Ｃ语言程序代码如下，程序的人口参数为0或1，0代表给出应答位，继续接收后续数据;1表示终止通信.2。４超温湿报警和温湿度值的LCD显示流程图开始开始端口初始化端口初始化NNＮYYY有键按下调用延时程序报警报警显示湿度大于输入值温度大于输入值调用温湿度检测函数测量温湿度值NNＮYYY有键按下调用延时程序报警报警显示湿度大于输入值温度大于输入值调用温湿度检测函数测量温湿度值2。5系统上位机流程图开始开始系统初始化显示更新键盘中断软件抗干扰读键盘中断返回串行口中断传递信息中断返回2。5系统的原理图2．５.1上位机的电路原理图2。5。2系统下位机原理图第3章课程设计总结通过这次设计实践。我学会了计算机设计系统的基本思路，对系统设计的设计原理和设计原则也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前,我们对知道的撑握都是思想上的,对一些实际问题不加重视,当我们把自己想出来的设计与现实相结合的时候，问题出现了,不是不能实现，就是实现效果和我们理想的效果不符合。本次设计使我看到实际与‘想象’的差距。

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际,与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际,又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，由于我们需要的知识是多方面的还有以前没有接触过的知识,于是图书馆和INTＥＲNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中,我们要判断优劣、取舍相关知识,不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼.我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决.自然而然，我的