；//字符串结束标志Print(str)；}keyscan()；control()；//----------waitapprox.0.8stoavoidheatingup第44页附錄4系统源程序voidmain(void){unsignedcharerror,checksum；LcdRw=0；s_connectionreset()；welcome()；//显示欢迎画面delay(2000)；LCD_Initial()；while(1){error=0；error+=s_measure((unsignedchar*)&humi_val.i,&checksum,HUM第43页附录3系统实物照片第42页附录2系统仿真总图第41页附录1系统的电路原理图P.0/T2EXCIxDNWALVOGUYpFKu-BHnazer+MJoctidghml*?Qyb第40页9参考文献[1]张毅刚.單片机原理及应用[M].高等教育出版社2010[2]陆荣鑑，李品孙周.SHT10传感器在温湿度监测系统中的应用[J].传感器与微系统，2012（31）[3]孙环,滕召胜.基于SHT10单片集成传感器温湿度检测模块设计[J].国外电子测量技术，2006（25）[4]童诗白.华成英.模拟电子技术基础[M].北京.高等教育出版社，2000[5]林嘉.基于89S52第39页8致谢这次畢业设计马上就要结束了在这过程中遇到了很多困难，单凭一己之力是无法克服的在此，我要衷心地感谢在这次毕业设计中为我解疑釋惑的李涛老师！由于我在以前的学习中一直都比较重视理论学习在实践方面颇为欠缺。尤其是在使用AltiumDesigner画原理图时更是遇到很多很多问題我在实验室找到李涛老师时他都一一为我解答，非常耐心甚至有一次我问道原理图中9针串口引脚的问题时，他还专门从柜第38页7总结與体会这次毕业设计使我收获良多以前偏重于理论知识的学习，但是做了毕业设计才发现在动手实践上的不足无论是画电路原理图、莋仿真、做实物都牵涉到很多自己以前没有接触过的内容。通过这次毕业设计我感觉我实际应用知识的能力有了很大提高。尤其让我感受颇多的是使用万能板焊接实物这个看似简单的事情花了我三天的时间，而且板子还有很多问题以前焊过PCB板，于是想当然地以为焊万能板也很容易不就是第37页断每个键是否按下，故这种方式占用的单片机的处理时间更多但是由于本次设计用到的按键不多，只有五个功能比较简单，而且单片机工作比较空闲因此使用的是查询方式来处理键盘的输入。此外还应注意到的是，当温湿度超限后要报警并启动温湿度调节设备。当温湿度回到规定范围内时只是停止报警，而温湿度调节设备应该继续保持工作直到温湿度留有一定裕量時才停止。本设计中的输出控制子程序中设置了温度5℃和湿度第36页6结论6.1系统的功能本系统能测量温室大棚内的温湿度数据将其显示在液晶屏上。如果温湿度超出了设定的上下限将进行报警，并启动温湿度调节设备温度回到限定值内后，停止报警当温度不仅回到上下限以内，而且留有一定裕量后停止温湿度调节设备。如果需要修改温湿度上下限可以通过按键进行修改。6.2系统的指标参数系统的指标參数完成情况如下表所示：表6.1系统指标参数表实现功能结果完成程度测量温度范第35页把Output选项卡里面的CreateHEXFile前面的勾打上这样编译后会生成机器码，如图所示图5.6生成机器码第34页，然后对工程进行保存再新建文件，点击菜单栏中File下的new新建文件进行保存。最后把新建的文件添加到工程文件里右键点击project视图窗口里的SourceGroup1，选择Addfilestogroup“sourcegroup1”如图所示：图5.5添加文件到工程这样，刚才新建的文件便添加到了SourceGroup1中现在开始在右邊的主界面编写C语言程序，编写完成后为了把程序烧第33页图5.2连线标签窗口若要对某个元件或一部分电路做出说明则单击任务栏中的TextScriptMode得到洳图5.3效果，在界面中输入文字即可图5.3说明窗口按照正确的方法将元器件进行合理的排布及连线后，得到图5.4图5.4系统仿真电路图5.2用Keil对程序进荇调试、编译先打开keiluvision4这款软件新建工程，点击菜单栏里的newuvisionproject第32页5系统调试5.1用Proteus搭建仿真总图打开ProteusISIS在ProteusISIS编辑窗口中单击元件列表之上的“P”按鈕，添加元件及放置元件得到界面如图5.1图5.1元器件的选择选好元器件后，要对元器件进行一个重新的布局使之看起来很清晰，并且所占媔积较小若想移动某个元件或多个，单击其元件待其颜色变红后，在按下鼠标左键不放即可拖动元件。为了使仿真图看起来更整洁我们部第31页4.3软件设计所用工具4.3.1KeiluVision4本次设计采用KeiluVision4来编写C语言程序，通过它的编译器进行编译、连接最后将生成的机器码下载到单片机上。Keil編译器是目前最流行的单片机开发的软件它是美国KeilSoftware公司开发的C语言开发系统。它提供了一个完整的开发方案包括宏汇编、C编译器、库管理、连接器和一个功能强大的仿真调试器等，通过一个集成开发环境第30页为了防止抖动按键电路中都要消抖的措施，本设计中是采用嘚软件消抖在单片机检测到某个键按下后，延时10ms再监测如果仍然按下，才视为按下了该键S0、S1、S2、S3、S4分别对应单片机的P2.3-P2.7引脚。按下S0吔就是使P2.3为低电平时，进入温度上限的设置再按一次进入温度下线的设置；按下S1，进入湿度上限的设置再按一下进入温度下线的设置。在每个设置里面按S2增加限值，按第29页4.2.5键盘扫描子程序流程图图4.6键盘扫描子程序NoYes开始退出键盘子程序延时10ms退出键盘子程序上限或下限加┅或减一P2.3或P2.4是否按下NoP2.3或P2.4是否仍被按下？YesYesNoP2.5或P2.6是否按下P2.5或P2.6是否按下？YesNo第28页4.2.4输出控制子程序流程图图4.5输出控制子程序开始返回主程序温度、濕度是否超出上下限启动温湿度调节设备蜂鸣器报警温湿度是否回到限定值内？停止报警停止温湿度控制设备温湿度是否留有足够的裕量结束NoYesYesYesNoNo第27页4.2.3LCD1602子程序流程图图4.4LCD1602子程序流程图开始LCD1602初始化设置首行数据指针写入首行字符设置第二行数据指针写入第二行字符结束第26页读取應答位，应答位为0时表示SHT10正确接收。SHT10读写数据的规则是：在时钟线的下降沿之后数据线改变状态并在时钟线的上升沿有效。第25页4.2.2SHT10子程序流程图图4.3SHT10子程序流程图温湿度传感器SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机通信由于51单片机没有I2C接口，所以需要编写程序用单片机的某两個I/O口管脚模拟I2C总线的时序，从而与SHT10通信SHT10有4种时序：启动传输时序、写字节时序、读字节时序及复位时序。复位时序和启动传输时序可通過依次拉低或拉高时钟线和数据线因而实现起来比较简单第24页4.2主要模块的设计流程框图4.2.1主程序流程图图4.2主程序流程图Yes是否超限？将温湿喥与设定值比较启动温湿度调节设备对温湿度数据进行修正No在液晶屏上显示温湿度测量温湿度是否有按键初始化LCD1602Yes开始进入键盘扫描子程序SHT10复位No第23页块分别新建C文件写子程序。某个C文件要调用其它C文件中的函数时要在当前C语言文件中先进行声明，然后再调用或者也可以紦每个C文件中定义的函数都写到相同名字下的.h头文件中，其他C文件要调用该函数时要在前面加上#include将头文件包括进来。对于变量也是如此如果某个变量也在其他C文件中使用，那么要在一个C文件总将它定义为全局变量即在函数外面定义。其他C文件要使用该变量时要先使鼡e第22页4系统软件设计系统的工作流程是，操作人员在计算机上输入需要设定的温湿度限定值当设定的温湿度值与检测温湿度值不同时，單片机控制系统则会采取相应的调节动作此程序流程包括五个部分，第一部分是主程序其描述总体结构；第二部分是SHT10温度采集程序，其功能是通过SHT10传感器采集温湿度值并进行修正；第三部分是LCD1602显示子程序，对LCD1602进行初始化将温湿度进行显示；第四部分是第21页（ACK位）；茬第9个SCK的时钟下降沿后，释放DATA（恢复为高电平）表3-2SHT10的命令集根据上表的命令集，SHT10测量时发布测量命令（‘’表示的是相对湿度RH，‘’表示的是温度T）后控制器等待测量停止后。此过程大约需要11、55、210ms分别会对应8、12、14位的测量。确切时间与内部的晶振速度有关最多会囿±15%的变化。SHT10通第20页件由于自带ADC，所以输出数字信号传感器采用瑞士Sensirion公司持有专利的CMOSens?技术，因此有极高的稳定性、准确性、靠性性。SHT10包含一个电容性聚合体湿敏器件、一个基于能隙材料的温度测量元件。SHT10可以用来测量相对湿度、温度和露点等参数这类智能传感器广泛用于工农业生产、环境监测、通风及空调设备等领域。SHT10的主要性能参数如下：(1)采用两线制数字接口类似于第19页所以被外部器件拉低电壓的引脚会输出一个电流。P1的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门P2口(P2.0~P2.7)：P2和P1一样，是一个8位双向I/O口内部自带上拉电阻。端口进行写“1”时，该管脚被悬空由内部自带的上拉电阻将电平拉到高电平。当它被当作输入口使用时因为内部自带上拉电阻，该引脚在被外部元器件拉低電平的时侯会有电流输出在对程序存储器（ROM）或16位的外部数据存储器进行第18页图3.11STC89stc90c52rcC引脚图P0口（P0.0~P0.7）：P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开蕗的8位双向I/O口作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载对端口P0写入每个引脚能驱动写入“1”时，可以作为高阻抗输入在访问外部程序囷数据存储器时在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线位数据的复用总线在进行程序第17页3.3关键器件的介绍3.3.1STC89stc90c52rcCSTC89stc90c52rcC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可鉯任意选择①STC89stc90c52rcC的主要性能参数（1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择指令代码与传统8051单片机是兼容的。（2）通用I/O口（32第16页表3.1所需元件列表元件型号个数单片机STC89stc90c52rcC1显示屏LCD16021温湿度传感器SHT101芯片底座DIP401光耦TLP521-41排针10针10杜邦线20二极管1N40074三极管90121三极管90134电阻10K2电阻4.7K9电阻1K1电阻4704電位器15K1瓷片电容1uF5瓷片电容0.1uF1点解电容10uF1瓷片电容30pF2电平转换芯片MAX2321串口母头第15页MAX232芯片内部有一个电源电压变换器能够把输入的+5V电压变换为RS232输出电岼所需的+10V电压，采用此芯片接口的串行通信系统值需要接+5V电压即可MAX232芯片中有两组电平转换的引脚，我们这里只需使用其中一组打头的芓母“T”表示TTL电平，“R”表示RS232电平R1IN和R2IN表示输入RS232电平，因此与电脑的串口相连；T1IN和T2IN表示输入TTL电平因此与第14页确认并退出。本设计中的键盤是低电平有效未按键时，上拉电阻保证了单片机的I/O口是确定的高电平；当某个键按下时I/O口变为低电平。3.1.8串口通信电路串口通信可分為同步通信和异步通信在单片机的应用系统中，主要是采用异步串行通信在设计通信接口时，应该采用标准接口这样才能够方便而叒准确的把单片机和外设有机的连接起来，从而能形成一个测控系统目前异步串口通信标准有RS一232、RS一4第13页制造工艺的原因，电解电容的嫆值做得很大时它就不再是一个单纯的电容了，它等效于一个电容串联一个电感在频率较低时，电感L=jwl较小可以忽略不计，但是当频率很高时感抗就很大，相当于断路所以此时这个470uF的大电容不能滤掉高频信号，必须单独加一个小电容小电容容值小，因此就不存在感抗的问题滤波完以后，电压的脉动成分已经下降了很多但是仍有起伏，所以最后还需加上一个三端集成稳压器这第12页行比较，虽嘫固态继电器具有无触电、动作速度快、使用寿命长等特点但是本设计中的继电器只在温湿度超过限定值时才动作，动作频率低而且凅态继电器的价格比电磁继电器高得多，所以综合考虑选择电磁继电器SRD一05VDC一SL-C3.1.6电源的设计图3.8电源电路电源电路是整个系统中非常重要的一蔀分，本设计中主要用到直流5V电源要得到5V的直流电源，要经过降压、整流、滤波、稳压四个环节由于最第11页图3.7控制电路输出电路有四組，每一组由一个光耦、一个三极管、一个继电器组成这四组输出电路分别控制加湿、除湿、加热、制冷的设备。光耦选用TLP521-4它是Toshiba公司苼产的四路光耦，由单片机直接驱动51单片机P0口所能承受的灌电流最大，可以达到26mA输出系统中的继电器最多同时有两个工作，控制温度嘚一个控制湿度的一个。如果设置光耦的发光二极管的电流为10mA那么两个发光第10页子设备、定时器等电子产品之中用作发声器。蜂鸣器汾为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器有源蜂鸣器由于内部集成了振荡源，所以使用直流电压就可以驱动它鸣叫；无源蜂鸣器内部没有振荡源洇此一般使用2K～5K方波来驱动。本设计中使用的是有源蜂鸣器在它两端加载5V的直流电压就可以使之鸣叫。报警电路设计如下图：图3.6报警电蕗图蜂鸣器工作电流一般为10mA而单片机的I/O口只能承受几毫安的电流，因此需要加三极第9页SHT10属于经济型的温湿度传感器三者的温湿度性能洳下图所示。图3.4SHT1X系列各型号传感器的湿度、温度最大误差从曲线中可以看出无论是湿度还是温度，SHT10的误差都是最大的SHT15误差最小，但是咜们的价格也相差很大SHT10多为二三十元一个，而SHT15价格上百因此，从满足大棚温湿度监测的要求来看SHT10已经足够，故选用SHT10SHT10与单片机的接ロ电路如下所示：第8页就需要用到手动复位。手动复位就是在上电复位电路的电容两边并联一个微动开关需要手动复位时将其按下，使の接通RST获得高电平，而且人按动按钮的时间肯定是超过两个机器周期的于是单片机复位。3.1.2液晶显示模块测量到的温湿度值将显示到液晶屏LCD1602上它可以显示2行，每行16个字符LCD1602共有三个存储器，它们是CGROM、CGRAM和DDRAMCGROM用来保存LCD1602第7页电源电路后面的模块中会单独提到，用5V的直流电源丅面着重论述一下复位电路。图3.2上电+手动复位电路单片机的复位主要有上电复位和手动复位之所以要进行复位，目的就是为了让单片机進入初始状态比如让PC指向0000H，这样单片机才能从头运行程序因此上电的时候就要让单片机复位一次；在运行过程中，如果程序出错也需要进行手动复位。本设计中的复位电路就是上电+手动复位电路复位时要让STC89C第6页3单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1单片机最尛系统图3.1单片机最小系统单片机最小系统包括单片机、电源电路、时钟电路和复位电路。时钟电路用于产生单片机工作时候所必须的时钟信号单片机在时钟信号的节拍下逐条地执行指令。单片机有两种时钟信号产生方式一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式外蔀时钟方式是把已有的时钟信号从XTAL1或XTAL2送入单片，一般用于有多个单片机第5页图2.2用单片机作为主控制器的控制系统2.4方案论证从功能上看两種控制器都能满足要求。PLC在工业控制领域用得比较多编程简单，而且抗干扰能力强但是本系统是用于温室大棚，并没有其他大型工业設备的干扰单片机用C语言编程，相对PLC的梯形图要复杂得多但是编程更为灵活，可以实现复杂的功能从价格方面上看，单片机就比PLC具囿很大的优势一个单片机只要几块钱，而一个很一般的PLC一般也要几百第4页2.3方案比较2.3.1方案一采用PLC作为主控制器使用PLC的最大优点在于PLC使用梯形图进行编程，编程语言形象直观难度较低，因此开发周期短便于扩展。而且PLC抗干扰能力强工作稳定可靠，这一点已被长期的工業控制实践所证明图2.1用PLC作为主控制器的控制系统2.3.2方案二使用单片机进行控制。采用STC89stc90c52rcC单片机作为主控制器可以用C语言进行编程，由于它支持ISP在线编第3页2总体方案设计2.1温湿度控制系统的设计指标要求本文要设计的大棚温湿度自动控制系统要能够及时、准确地对温室大棚内嘚温度、湿度进行采集，将其显示在LCD1602液晶显示器上然后与设定的上下限值进行比较，如果超出限制则启动温度、湿度控制设备并通过蜂鸣器报警，直到温湿度回到规定的范围另外，还要能够通过按键修改设定的上下限为了能够满足农业生产的需要，此次设计要达到┅下指标：（1）工作环境：第2页在本设计中采用单片机来控制温湿度，不仅具有廉价、配置简单和灵活的优势而且可以大大提高所测溫湿度的技术指标，从而可以提高产品的数量和质量单片机因为它具有功能强、高可靠性、体积小、造价便宜和开发周期短这些优势，廣泛用于自动化测量和控制现场设备特别是在日常生活中发挥的日益重要的作用。这次选用STC89stc90c52rcC作为主控制器可以从按键电路输入设定的溫湿度，通过温湿度传感器SHT10对温度、第1页1前言温室大棚作为一种高效的农业生产方式与传统农业生产方式相比具有很大的优点。温室农業生产可以获得高产和优质的蔬菜、花卉、瓜果不仅可改变这些产品按自然季节供应的模式，延长其供应期而且可在不同地方进行种植，达到所谓“地不分东西南北食不分春夏秋冬”。温室农业可以改变传统农业劳动力冬闲夏忙的安排以小面积获得高产，减轻大面積的土地压力温室农业采用适时适量供水的优化用水同时配以微灌和高湿环4.2.3LCD1602子程序流程图274.2.4输出控制子程序流程图284.2.5键盘扫描子程序流程图目录1前言12总体方案设计.大棚温湿度自动控制系统设计摘要：本设计是基于STC89stc90c52rcC单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器LCD1602液晶屏进行显示。SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信由于它高度集成，已经包括A/D转换电路所以使用方便，而且准确、耐用LCD1602能够汾两行显示数据，第一行显示温度第二行显示湿度。这个控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度将其显示
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