.引言1.1研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀江浙地區(qū)作為沿海的發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)區(qū)，我國(guó)的許多現(xiàn)代化建設(shè)，一直是在江浙地區(qū)率先進(jìn)行，并且取得了一些成就。農(nóng)業(yè)是江浙地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，古語就有“江南富，天下足”的美譽(yù)，而隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化要求的不斷提高，電子科學(xué)技術(shù)在其間也開始產(chǎn)生著重大的作用。以浙江為例，由于氣候和土壤條件適宜，浙江的農(nóng)業(yè)一直十分發(fā)達(dá)，并且，由于產(chǎn)業(yè)布局合理，浙江的農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展[1]。到今天，在浙江以各種“特產(chǎn)之鄉(xiāng)”命名的鄉(xiāng)鎮(zhèn)已經(jīng)達(dá)到一百二十余個(gè)，不僅是當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)支柱之一，乃至在發(fā)展休閑觀光農(nóng)業(yè)方面，也走在了全國(guó)的前列。在浙江地區(qū)，葡萄是常見的經(jīng)濟(jì)植物，它的種植面積大，且范圍覆蓋全省。葡萄的質(zhì)量與它的生長(zhǎng)發(fā)育需要有一定的環(huán)境條件，這些環(huán)境條件主要有溫度、水分、光照、空氣成分、土壤成分、物理機(jī)械性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)液的溫度和成分等，其中最為重要的影響因素是空氣溫度和土壤濕度，這兩項(xiàng)因素貫穿影響著整個(gè)葡萄的生長(zhǎng)環(huán)節(jié)。每年的8-10月份，是天然種植葡萄的成熟季節(jié)，此段時(shí)間內(nèi)葡萄多到泛濫，導(dǎo)致價(jià)格很低，很多種植者都只能保本，很少盈利；而在反季節(jié)，葡萄很少，人們想買，卻供不應(yīng)求，價(jià)格也是相當(dāng)?shù)母撸啾绕綍r(shí)可以翻好幾倍。這現(xiàn)象和葡萄挑剔的生長(zhǎng)條件和不易控制的環(huán)境是有一定聯(lián)系的。如何能有效及時(shí)的控制好溫度和土壤濕度問題已經(jīng)成為蔬果種植者們最為關(guān)心的問題，而大棚種植也成為解決這一問題的首選的方式。①.大棚發(fā)展現(xiàn)狀目前，大棚在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，甚至是占主導(dǎo)地位的。我國(guó)大多數(shù)溫室大棚[1]采用塑料薄膜為覆蓋材料。這不僅因?yàn)樗|(zhì)量輕，透光保溫性好，可大面積覆蓋，可塑性強(qiáng)，而且價(jià)格低廉。又因?yàn)樗梢允褂幂p便的材料作大棚骨架，容易建造和造形，可就地取材，建筑投資少，經(jīng)濟(jì)效益也高，還能抵抗自然災(zāi)害，防寒保溫，現(xiàn)在在我國(guó)北方旱區(qū)發(fā)展也很快。無論是玻璃或者是塑料的大棚，其最簡(jiǎn)單的基本原理，就是通過保留陽光照射的溫度，在不同的季節(jié)保證植物的生長(zhǎng)環(huán)境，使其具有適合生長(zhǎng)的環(huán)境，可以營(yíng)造一個(gè)天然的保溫房和保濕器。但其實(shí)在本質(zhì)上，傳統(tǒng)的大棚環(huán)境依然與自然環(huán)境是密切聯(lián)系的，沒有完全擺脫自然的環(huán)境因素；大棚內(nèi)的環(huán)境控制，更多的依靠種植者的農(nóng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)而不是科學(xué)依據(jù)，在管理上，依靠人工管理，依然是占絕大部分的，人工管理更多依靠的是經(jīng)驗(yàn)，而不是科學(xué)，雖然經(jīng)驗(yàn)在一定程度上可以較好的完成管理，但其具有的弊端也是明顯的，比如，可能某個(gè)經(jīng)驗(yàn)在傳授的時(shí)候就是有錯(cuò)誤的，那可能導(dǎo)致不良的后果，我國(guó)各個(gè)地方的大棚都存在著不同程度的因人工控制的失誤造成的水果和經(jīng)濟(jì)效益上的損失，而發(fā)現(xiàn)與改進(jìn)這些錯(cuò)誤，需要種植周期與實(shí)踐摸索，對(duì)于很多依靠農(nóng)業(yè)種植為生的產(chǎn)業(yè)者，他們沒有時(shí)間去摸索，更不會(huì)專門辟出一部分土地和大棚作為改進(jìn)品質(zhì)的實(shí)驗(yàn)基地，因此，葡萄生長(zhǎng)雖然擺脫了季節(jié)的限制，但對(duì)提高品質(zhì)方面，依然是有很多值得改進(jìn)和開發(fā)的地方的。目前飛速發(fā)展的現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)，完全可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)[2]。可以采用數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大棚的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的測(cè)量、信息的傳輸和環(huán)境的控制。因此，依據(jù)作物生長(zhǎng)規(guī)律而研發(fā)的控制系統(tǒng)，是可以使他們直接受益的。②.大棚智能控制系統(tǒng)作為最普遍的溫室環(huán)境，在對(duì)大棚進(jìn)行智能化控制[6]是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，它以建立植物生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型為理論依據(jù)，以溫室綜合環(huán)境因子作為采集與分析對(duì)象，通過專家系統(tǒng)的咨詢與決策，給出不同時(shí)期作物生長(zhǎng)所需要的最佳環(huán)境參數(shù)，并且依據(jù)此最佳參數(shù)對(duì)實(shí)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理，自動(dòng)選擇合理、優(yōu)化的調(diào)整方案，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)溫室的智能化管理與生產(chǎn)。目前，在世界范圍內(nèi)有多種的智能技術(shù)，比如，基于單片機(jī)的智能溫室控制系統(tǒng)，基于PLC的智能溫室控制系統(tǒng)，基于PC的模糊控制系統(tǒng)，以及物聯(lián)網(wǎng)智能控制系統(tǒng)。單片機(jī)[7]是典型的嵌入式微控制器，它是由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)，而大量的外圍設(shè)備通過需要連接，早期在工業(yè)領(lǐng)域廣泛得到應(yīng)用，而現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)展到深入人們生活的方方面面，采用單片機(jī)作為核心的智能控制系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)在于體積小，質(zhì)量輕，適合在各種環(huán)境下運(yùn)行，原理方便，適合大眾化的人群使用，并且，價(jià)格低廉。PLC[8]是可編程邏輯控制器的縮寫，PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。基于PC的模糊控制系統(tǒng)，指的是不再需要對(duì)被控制的對(duì)象建立精確的數(shù)學(xué)模型，可以通過計(jì)算機(jī)完成人類用自然語言所描述的控制活動(dòng)，把各種環(huán)境參數(shù)綜合起來分析考慮，進(jìn)行模糊控制，再通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來推斷出模糊控制的規(guī)律，使各參數(shù)的擬合達(dá)到最佳狀態(tài)，由于不需要事先知道對(duì)象的參數(shù)模型，具有響應(yīng)速度快，過渡時(shí)間短等特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)乃至未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)的溫室智能控制系統(tǒng)，通過建造集成了電路的玻璃溫室，在多點(diǎn)布置傳感器等方式，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制環(huán)境的溫濕度，光照，分析土壤或水的養(yǎng)分，監(jiān)視病蟲害狀態(tài)。對(duì)自然氣候的依賴性較小，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或者自動(dòng)控制。但其造價(jià)成本高昂，控制也較為復(fù)雜。而我國(guó)人口眾多，農(nóng)業(yè)用地日漸狹小，農(nóng)業(yè)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)依然是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)成本中，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，人力成本相對(duì)廉價(jià)，因此，改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的環(huán)節(jié)中，價(jià)格因素往往會(huì)是主導(dǎo)因素，而且，目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)溫室體系中絕大部分是塑料大棚的溫室，在人力成本不高的情況下，將大棚改造成適用于物聯(lián)網(wǎng)之類的玻璃溫室，顯然不具有普遍性，所以，基于單片機(jī)的智能溫室控制系統(tǒng)，由于其價(jià)格低廉，在塑料大棚內(nèi)具有良好的適應(yīng)性，依然具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)潛力。本文就將設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的智能溫室控制系統(tǒng)，對(duì)葡萄的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)和控制。1.2葡萄大棚控制系統(tǒng)原理概述基于單片機(jī)的葡萄大棚管理系統(tǒng)[9]，采用數(shù)字溫濕度數(shù)字傳感器對(duì)葡萄大棚的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，配合相應(yīng)的控制系統(tǒng)，從而使得葡萄能夠在不同的生長(zhǎng)階段處于科學(xué)的環(huán)境需求當(dāng)中；還將簡(jiǎn)化操作，使得最后的界面簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)直觀有效，可以及時(shí)掌握被控溫濕度等技術(shù)指標(biāo)；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)量和傳輸精度都很高，在選取構(gòu)件時(shí)也考慮到了經(jīng)濟(jì)因素，增加了實(shí)用性和普適性；而利用這樣的自動(dòng)控制系統(tǒng)，希望可以代替管理者的人工調(diào)控，減輕他們的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，也能更好地保障葡萄的生長(zhǎng)，從而創(chuàng)造更大的效益。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)系統(tǒng)由基于STC89C52單片機(jī)的主控模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、DS18B20、DHT11數(shù)據(jù)采集模塊、12864顯示模塊、控制模塊、報(bào)警模塊和電源模塊組成，所有指令執(zhí)行有STC89C52單片機(jī)控制，多個(gè)溫濕度傳感器測(cè)得空氣和泥土的溫度與濕度，單片機(jī)讀取已經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)與提前設(shè)定的溫度上下限作比較，同時(shí)在液晶屏上顯示。如果比較的結(jié)果超出預(yù)設(shè)值，單片機(jī)控制電扇和水閥門開關(guān)及蜂鳴器報(bào)警。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的目的主要有以下幾點(diǎn)：1.可以現(xiàn)實(shí)當(dāng)前時(shí)間和實(shí)時(shí)溫濕度，溫度精度為±0.5℃，范圍為-10℃-55℃；濕度精度±5%，為分辨率為1%，測(cè)量范圍為20%-80%；2.鍵盤輸入設(shè)置時(shí)間和溫濕度上下限；3.當(dāng)溫濕度超出上下限時(shí)，進(jìn)行報(bào)警和自動(dòng)控制。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和功能設(shè)計(jì)一款基于51單片機(jī)的葡萄大棚控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具有的功能：1.實(shí)時(shí)顯示溫濕度，溫度測(cè)量范圍在0~40℃，濕度測(cè)量范圍在40%~70%；2.溫度高于設(shè)定值時(shí)，打開電扇，進(jìn)行降溫；3.濕度低于設(shè)定值時(shí)，打開水閥，進(jìn)行澆水；4.顯示當(dāng)前時(shí)間。2.2系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求和功能，系統(tǒng)包含以下幾個(gè)模塊：(1)數(shù)據(jù)采集模塊：利用傳感器測(cè)量環(huán)境所需要的數(shù)據(jù)，具體為溫度與濕度，使電路按照一定的序列將數(shù)字信號(hào)寫入到單片機(jī)。(2)控制模塊：采用單片機(jī)作為主控芯片，溫度過高時(shí)，控制電風(fēng)扇開啟，濕度過低時(shí)，打開水閥門。(3)單片機(jī)外圍電路模塊：包括晶振電路、復(fù)位電路和電源電路，使單片機(jī)正常工作。(4)鍵盤模塊：時(shí)間、溫度上限、濕度下線的設(shè)置，菜單的選擇。綜上所述，設(shè)計(jì)總方案，可以實(shí)時(shí)測(cè)量葡萄大棚中的溫度和濕度情況，通過顯示屏顯示數(shù)據(jù)，在環(huán)境發(fā)生異常的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)控制環(huán)境調(diào)節(jié)部分，使得溫度與濕度趨于理想情況，基于安全性和實(shí)用性，考慮了一種改變溫度和濕度的方式。通過硬件構(gòu)架，軟件設(shè)計(jì)，從而使得系統(tǒng)可以在實(shí)際環(huán)境中順利得到應(yīng)用，并在現(xiàn)實(shí)中可以得到推廣。因此，作出葡萄大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)設(shè)原理框圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主芯片的選擇及介紹本設(shè)計(jì)的控制器主要用于對(duì)溫濕度測(cè)量信號(hào)的接受與處理、控制系統(tǒng)的開關(guān)、通過顯示電路對(duì)溫濕度值和當(dāng)前時(shí)間的顯示、超過設(shè)定溫濕度范圍的蜂鳴器報(bào)警、控制鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)溫使度上下限以及時(shí)間的設(shè)定等。①.單片機(jī)的選擇方案一：采用8031單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器。8031單片機(jī)體積小，成本低，可是它的功能不是那么的強(qiáng)大，穩(wěn)定性和精確性也不太高，需要采用數(shù)字濾波方案來減少干擾信號(hào)，還要一些復(fù)雜的算法控制，比較麻煩。方案二：采用單片機(jī)STC89C52作為系統(tǒng)控制器。STC89C52算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且其功耗低、體積小、技術(shù)成熟、成本低，相對(duì)而言性價(jià)比方面都非常的高?；谝陨戏治鰯M訂方案二，由STC89C52作為控制核心，對(duì)溫濕度采集、控制和實(shí)時(shí)顯示以及對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。②.STC89C52單片機(jī)概述STC89C52[10]由美國(guó)ATMEL公司開發(fā)，它的制造工藝采用可靠的CMOS工藝技術(shù)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的8位單片機(jī)。采用40引腳的雙列直插封裝（DIP）。如圖3-1所示為單片機(jī)封裝圖。89C52的40只引腳按功能分類，可分為3類：（1）電源及時(shí)鐘引腳：Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2；（2）控制引腳：PSEN、ALE、EA、RESER（即RST）；（3）I/O口引腳：P0、P1、P2、P3，四個(gè)都為8位的外部引腳。圖3-1單片機(jī)封裝圖其主要特性如下：●與MCS-51兼容；●4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；●全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz；●三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；●128*8位內(nèi)部RAM；●32可編程I/O線；●兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；●5個(gè)中斷源；●可編程串行通道。I/O口的特性及相關(guān)功能[11]：P0口：P0口是一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口[12]，如表3-1所示：表3-1P3口替代功能引腳替代功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請(qǐng)P3.3INT1外部中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通3.2單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)單片機(jī)外圍電路包括晶振電路和復(fù)位電路，它和主控單片機(jī)芯片、電源電路組成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)。3.2.1晶振電路晶振電路是一種時(shí)序電路，為單片機(jī)提供脈沖信號(hào)使其正常工作。由于MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部已集成了時(shí)鐘電路，所以在使用時(shí)只要外接晶體振蕩器和電容就可以產(chǎn)生脈沖信號(hào)。晶體振蕩器和電容所組成的電路稱為晶振電路。如圖3-2所示為晶振電路圖，由11.0592MHz的石英晶體和兩個(gè)22PF的電容組成。X1（晶振）直接接在STC89C52的XTAL1、XTAL2兩端，其中CB1、CB2為起振電容。圖3-2晶振電路連接圖3.2.2復(fù)位電路復(fù)位就是讓單片機(jī)從程序的最初開始重新運(yùn)行，就像電腦的重啟一樣。單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，即是使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。MCS-51系列單片機(jī)本身，一般不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路的作用就是使單片機(jī)在上電時(shí)能夠復(fù)位或運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中STC89C52的復(fù)位引腳（Reset）是第9引腳，因此引腳連接高電平超過2個(gè)機(jī)器周期（一個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)時(shí)鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作[14]。以12MHz的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖1微秒，兩個(gè)機(jī)器周期為2微秒，因此，在第九引腳上連接一個(gè)2微秒以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作，復(fù)位電路圖如3-3所示。圖3-3復(fù)位電路連接圖3.3時(shí)鐘模塊電路設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)計(jì)要求，顯示屏要現(xiàn)實(shí)當(dāng)前時(shí)間和日期，則需要精確較高的時(shí)鐘芯片。一般嬌典型的有DS1302，DS12887等。①.芯片的選擇方案一：選擇DS1302[15]芯片。它是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口和CPU進(jìn)行同步通信，并可以采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。方案二：選擇DS12887。它也是由美國(guó)DALLAS生產(chǎn)，其內(nèi)部自帶晶體振蕩器及鋰電池，可計(jì)算到2100年前的秒、分、小時(shí)、星期、日、月、年七中日歷信息，并帶閏年補(bǔ)償。功能強(qiáng)大，但價(jià)格較高，投入到控制系統(tǒng)的生產(chǎn)需要較大的資金。由于本設(shè)計(jì)所需要的功能不要需要2000多年的日歷計(jì)算，并考慮到投入生產(chǎn)所要的資金問題，選擇DS1302芯片。②.芯片介紹時(shí)鐘芯片采用DS1302，它的引腳功能如圖3-4所示：圖3-4DS1302封裝圖VCC2:主電源；VCC1:備份電源。當(dāng)VCC2>VCC1+0.2V時(shí)，由VCC2向DS1302供電，當(dāng)VCC2<VCC1時(shí)，由VCC1向DS1302供電。SCLK:串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE/RST:輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高電平，則允許對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作以及初始化操作，為低電平則數(shù)據(jù)此次數(shù)據(jù)傳輸中止。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。DS1302引腳連接方式如圖所示，X1，X2腳串聯(lián)一個(gè)32.768KHz的晶振，該晶振的作用是產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，它與芯片內(nèi)部的電路組成振蕩器，進(jìn)過分頻可以得到精確的秒信號(hào)，與電子手表的晶振是一致的，產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)較為精確。VCC1的備用電源在主電源關(guān)閉或遭遇故障的時(shí)候使得時(shí)鐘芯片依然能夠工作，選擇的電容器應(yīng)接近芯片的負(fù)載電容，如果斷電時(shí)間較短，漏電較小的普通電解電容器就能勝任。圖3-5時(shí)鐘電路連接圖選擇DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，是因?yàn)槠鋵?duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。這種記錄對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。這也是保障在環(huán)境突發(fā)變化的情況下，能夠及時(shí)的得到時(shí)間資料[13]。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒有具體的時(shí)間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；而若單單采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且，某些測(cè)控系統(tǒng)可能不允許，因此，在系統(tǒng)中采用時(shí)鐘芯片DS1302，能很好地解決這些問題。3.4溫度數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)①.元器件的選擇方案一：選用傳統(tǒng)的熱電偶和熱電阻測(cè)溫元件。傳統(tǒng)的熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，然后再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。方案二：選用DS18B20。它是有美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的測(cè)溫元件，它的全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成就像是一只三極管的集成電路。它體積小，使用方便靈活，適應(yīng)電壓范圍寬，更利于溫度的準(zhǔn)確測(cè)量。經(jīng)過以上對(duì)比，采用DS18B20作為大棚控制系統(tǒng)的測(cè)溫元件。②.元器件的介紹DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器?；咎匦裕?、溫度適用范圍：－55℃～+125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0.5℃。2、電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。3、可編程，分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。4、在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。5、負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。6、在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一只形如三極管的集成電路內(nèi)。7、內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，配置寄存器。圖3-6DS18B20引腳圖溫度傳感器DS18B20的引腳如圖3-6所示，各引腳的功能為：GND：接地端，電源必須接地DQ：數(shù)字端，信號(hào)的輸入輸出VDD：電源端，可選擇寄生電源，該傳感器電源極性不能接反，否則會(huì)顯示恒定溫度值。DS18B20的工作原理[16]，在于低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。如圖3-7所示為DS18B20工作原理圖。圖3-7DS18B20工作原理圖3.5濕度數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)(1)元器件的選擇方案一：選用JCJ100S傳感器。它采用進(jìn)口高精度濕敏電容，配合線性放大電路和溫度補(bǔ)償電路,具有性能可靠、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。它是一體式變送器,廣泛使用于一般室內(nèi)測(cè)量，如機(jī)房、賓館、生產(chǎn)車間、檔案館等環(huán)境較好的場(chǎng)所。方案二：選用DHT11傳感器。它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的數(shù)字傳感器，具有體積小巧、功耗極低、接口簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、性價(jià)比高等特點(diǎn)，可測(cè)泥土濕度，并且信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上。相比兩者特性和使用范圍，DHT11更適合大棚內(nèi)濕度測(cè)量。(2)元器件的介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器由一個(gè)電阻式感濕元件、一個(gè)NTC測(cè)溫元件和一個(gè)相連的高性能8位單片機(jī)組成。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。其基本特性：1)測(cè)量濕度范圍：20%~95%；2)電壓范圍：3.0～5.5V；3)測(cè)量精度：±5%；4)分辨率：1%；5)工作穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)互換。圖3-8DHT11電路連接圖如圖3-8為DHT11數(shù)字溫濕度傳感器的連接方式，它的各引腳功能為VCC：電源端DATA：數(shù)據(jù)端NC：空置端GND：接地端以如上方式將濕度傳感器接入單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)濕度的測(cè)量，并在濕度超出預(yù)設(shè)范圍的時(shí)候，開啟警報(bào)和自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度功能?？紤]到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)了多點(diǎn)測(cè)量。3.6液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì)本此設(shè)計(jì)硬件顯示采用了12864LCD液晶中文顯示[19]，可以顯示系統(tǒng)的時(shí)間，所測(cè)量的溫度、濕度數(shù)據(jù)及預(yù)設(shè)溫濕度。其基本特性為：(1)顯示大小：128x64點(diǎn)陣的液晶顯示；(2)工作電壓：4.75V~5.25V；(3)背景：LED光源；(4)數(shù)據(jù)總線：8位并口；(5)工作溫度：-20℃~70℃。如圖3-9所示為12864顯示屏的電路圖，各引腳功能如下：圖3-912864電路連接圖GND：電源接地VCC：電源輸入VL：液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)RS：數(shù)據(jù)輸入RW：讀寫選擇EN：讀寫使能D0-D7：數(shù)據(jù)總線CS1,2：U1,2片選RST：液晶模組復(fù)位VEE：液晶驅(qū)動(dòng)電源BL+:LED電源正BL-：LED電源接地該顯示器體積較小，價(jià)格低廉，適用于本系統(tǒng)，該顯示器由于是液晶模組，抗震性能較差，而且靜電防護(hù)能力也較弱，但由于本系統(tǒng)適用于大棚環(huán)境，無需二次運(yùn)輸，而且相對(duì)濕度較高，因此也正好克服了這些弱點(diǎn)。值得注意的是，對(duì)液晶材料施加直流電壓，會(huì)引起液晶材料迅速惡化，應(yīng)該確保提供交流波形的M信號(hào)的連續(xù)應(yīng)用。特別是，在電源開關(guān)時(shí)應(yīng)遵照供電順序，避免驅(qū)動(dòng)鎖存及直流直接加至液晶屏。3.7報(bào)警、控制模塊電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用對(duì)電閥門的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)溫濕度的報(bào)警與控制。當(dāng)所測(cè)溫度或濕度超過設(shè)定值的上下限，就會(huì)報(bào)警。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)P21引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過一個(gè)三極管來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，連接方式如圖3-10所示：3-10報(bào)警電路連接圖如圖3-10所示，蜂鳴器的正極接到VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級(jí)B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機(jī)的I/O口控制，當(dāng)該I/O輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)I/O口輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制I/O口的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。程序中改變單片機(jī)I/O口輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變單片機(jī)I/O口輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。對(duì)于控制模塊，溫度傳感器[17]所測(cè)的溫度實(shí)時(shí)傳輸，系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行判斷，當(dāng)所測(cè)的溫度高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，電平改變，控制風(fēng)扇的電閥門打開，從而加速空氣流動(dòng)，降低溫度，當(dāng)溫度回到預(yù)設(shè)范圍以內(nèi)時(shí)，電閥門關(guān)閉，風(fēng)扇自動(dòng)關(guān)閉。利用同樣的道理，自動(dòng)控制水閥門，進(jìn)行加濕處理。值得注意的是，單位時(shí)間濕度的改變值較大，而測(cè)量有一定的滯后性，在實(shí)際應(yīng)用過程中，預(yù)設(shè)濕度范圍的時(shí)候，需要考慮到這個(gè)問題。4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括各模塊的初始化設(shè)計(jì)，對(duì)溫度、濕度采集判別的程序設(shè)計(jì)，以及設(shè)置調(diào)節(jié)的時(shí)間、溫濕度的按鍵設(shè)計(jì)。系統(tǒng)使用C語言進(jìn)行編程，優(yōu)勢(shì)在于無須懂得單片機(jī)指令集也可進(jìn)行編譯，更重要的是，利用C語言編譯的程序數(shù)據(jù)堅(jiān)固，可以避免運(yùn)行中數(shù)據(jù)被破壞從而導(dǎo)致程序異常。如圖4-1所示為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的程序流程圖，系統(tǒng)通電開始運(yùn)行，并對(duì)各模塊進(jìn)行初始化操作，操作者設(shè)置溫濕度上下限，當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，報(bào)警器響，并自動(dòng)打開風(fēng)扇；當(dāng)環(huán)境濕度小于設(shè)定濕度時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警自動(dòng)打開水閥。從而達(dá)到本設(shè)計(jì)的目的。圖4-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖4.2時(shí)鐘顯示程序預(yù)設(shè)DS1302的控制字節(jié)如圖4-2所示。控制字節(jié)在最高位，當(dāng)邏輯字節(jié)為1時(shí)，可以寫入，為0時(shí)，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中；位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。圖4-2DS1302控制字節(jié)4.312864顯示程序預(yù)設(shè)LCD12864的顯示需要進(jìn)行初始化與設(shè)置，如圖4-3所示為流程圖。圖4-3顯示流程圖帶中文字庫(kù)的LCD12864每屏可顯示4行8列共32個(gè)16×16點(diǎn)陣的漢字，每個(gè)顯示RAM可顯示1個(gè)中文字符或2個(gè)16×8點(diǎn)陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可實(shí)現(xiàn)32個(gè)中文字符或64個(gè)ASCII碼字符的顯示。LCD12864液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)方式分為兩種，分別是串行方式和并行方式，并行方式可以提高液晶顯示屏的刷新頻率，特別適用于實(shí)時(shí)顯示。如單片機(jī)寫數(shù)據(jù)到LCD12864，先拉低EN引腳，使得LCD12864可讀可寫，隨后拉低R/W引腳，將狀態(tài)切換為寫入模式，拉高RS將狀態(tài)切換為數(shù)據(jù)模式，然后將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)鎖存到并行總線上，緊接著拉高EN引腳，相當(dāng)于把當(dāng)前LCD12864的狀態(tài)鎖定在寫入狀態(tài)，最后將數(shù)據(jù)傳送出去,拉低EN引腳，液晶顯示屏又恢復(fù)成可讀可寫的狀態(tài)。同理，單片機(jī)讀取LCD12864中的數(shù)據(jù)，如忙標(biāo)志位，也是類似的流程。寫命令即將RS拉低，其他同寫數(shù)據(jù)。4.4數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)DS18B20溫度采集后處理的流程是，在正確讀出64位序列號(hào)之后，需要根據(jù)時(shí)序的嚴(yán)格要求，編寫溫度讀取程序。單片機(jī)控制DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換必須按照DS18B20的命令流程。首先執(zhí)行初始化時(shí)序，然后單片機(jī)發(fā)出跳過ROM命令，此命令針對(duì)所有在線DS18B20，單片機(jī)再發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令，啟動(dòng)DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換。程序流程如圖4-4所示。圖4-4轉(zhuǎn)換溫度流程圖DHT11濕度采集的流程是，單片機(jī)與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展，現(xiàn)讀出為零，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。發(fā)送一次開始信號(hào)后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)，DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集。4.5按鍵子程序設(shè)計(jì) 如圖4-5所示，為按鍵子程序的流程圖。首先進(jìn)行鍵盤掃描，判斷是否有鍵按下。按下A鍵，進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置，首先選擇年，按下B鍵或C鍵調(diào)整年份；按下A鍵，選擇月，按下B鍵或C鍵調(diào)整月份；按下A鍵選擇日，按下B鍵或C鍵調(diào)整日期，依次還有分和秒；然后，按下A鍵，選擇溫度，按下B鍵或C鍵調(diào)整溫度上限；按下A鍵，選擇濕度，按下B鍵或C鍵調(diào)整濕度下限。完成設(shè)置按下D鍵確定并退出。圖4-5時(shí)序、溫濕度設(shè)置流程圖圖4-5是簡(jiǎn)化了時(shí)序控制的過程，其中時(shí)序控制依次包含年、月、日、星期、分和秒，每個(gè)按鍵操作都是一致的。5.調(diào)試本次設(shè)計(jì)我們采用硬件和軟件相結(jié)合，來展現(xiàn)預(yù)期成果。首先我們根據(jù)設(shè)計(jì)來采用protel99se繪制原理圖。然后開始列清單，根據(jù)清單來購(gòu)買所需元器件。接著根據(jù)原理圖開始進(jìn)行焊接。焊接過程中布局很關(guān)鍵，要注意短路、斷路等現(xiàn)象。例如12864液晶屏等我們采用排針插槽，防止燒壞。焊接完成后我們將編寫好的C語言程序捎燒入單片機(jī)，然后進(jìn)行運(yùn)行。在這其中，如果一步出錯(cuò)將導(dǎo)致沒有結(jié)果或出現(xiàn)未預(yù)期的結(jié)果。這時(shí)就需要耐性檢查錯(cuò)誤,設(shè)計(jì)的硬件焊接基本無大問題。主要是12864顯示屏有電線出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)試結(jié)果不太理想。本次設(shè)計(jì)主要完成了大棚內(nèi)的溫濕度檢測(cè)、顯示和控制，并可以顯示當(dāng)前時(shí)間。硬件上共有4個(gè)鍵，可通過進(jìn)入菜單鍵、上下鍵和確定鍵，對(duì)時(shí)間和預(yù)設(shè)溫濕度進(jìn)行設(shè)定。使用者可根據(jù)葡萄在不同生長(zhǎng)狀態(tài)的需要設(shè)置溫濕度上下限，當(dāng)超出正常范圍時(shí)，自動(dòng)報(bào)警并開啟相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。5-1正常運(yùn)行界面如圖5-1所示，是系統(tǒng)在正常工作時(shí)的界面。當(dāng)預(yù)設(shè)溫度為45℃，預(yù)設(shè)濕度為80%時(shí)，實(shí)際實(shí)際溫度為19℃，濕度分別為38%和43%，此時(shí)蜂鳴器響作為濕度過低的報(bào)警，并且打開水閥門自動(dòng)調(diào)節(jié)。開啟設(shè)備時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行校對(duì)，經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)，走時(shí)準(zhǔn)確，并無超前或延后現(xiàn)象?？偟膩碚f，系統(tǒng)運(yùn)行正常，能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，對(duì)大棚內(nèi)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)和控制，基本滿足設(shè)計(jì)要求。6.總結(jié)作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，大棚的環(huán)境控制系統(tǒng)作為智能溫室的關(guān)鍵技術(shù)核心，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育起著重要作用。由于大棚控制系統(tǒng)的起步較晚，在關(guān)鍵控制技術(shù)離發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距，控制系統(tǒng)沒有都得到很好的應(yīng)用和推廣，在很大程度上，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)溫室環(huán)境控制技術(shù)水平的相對(duì)落后在一定程度上制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)制作了基于單片機(jī)的大棚控制系統(tǒng)，并且選擇了在我國(guó)種植面積普遍，對(duì)溫濕度環(huán)境要求較高的經(jīng)濟(jì)作物葡萄的大棚作為研究對(duì)象，基于我國(guó)目前大棚的狀況依然是以較為簡(jiǎn)陋的塑料大棚為主，本控制系統(tǒng)可以普遍適合在塑料大棚和玻璃大棚中應(yīng)用。我們選取溫度和濕度作為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，和測(cè)量數(shù)據(jù)超限時(shí)的系統(tǒng)警報(bào)，以及在環(huán)境發(fā)生改變時(shí)候進(jìn)行及時(shí)的控溫和控濕?；趯?duì)設(shè)計(jì)最后到達(dá)應(yīng)用時(shí)的成本控制以及對(duì)安全性方面的考慮，在控溫方面，我們?cè)O(shè)計(jì)了風(fēng)扇達(dá)到降溫的效果，并沒有自動(dòng)連接提高溫度的制熱裝置，不但因?yàn)榇笈飪?nèi)不太可能出現(xiàn)溫度過低的情況，而且在無人值守的情況下進(jìn)行制熱，可能發(fā)生意外，塑料大棚及容易發(fā)生火災(zāi)，造成不可逆轉(zhuǎn)的損失；同樣的，由于在濕度控制方面，絕大部分情況是過干而不是濕度過高，且大棚內(nèi)都會(huì)有排水溝道，因此沒有連接除濕裝置，降低了成本。通過本次設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)自己在軟件發(fā)面，單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，還需努力，有待提高。在設(shè)計(jì)上，也有很多需要改進(jìn)的，比如提高硬件的精度與測(cè)量范圍，可以在控制精度和控制效率方面進(jìn)行改進(jìn)，使之適用于所有的溫室環(huán)境；在軟件方面，可