目錄[13]。在進(jìn)行Arduino開發(fā)時(shí)通常使用setup()和loop()兩個(gè)函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)也是Arduino程序開發(fā)必備的兩個(gè)函數(shù)。4.2主程序測(cè)試本系統(tǒng)程序開發(fā)采用Arduino開發(fā)環(huán)境，基于C/C++語言編寫，使用Arduino自帶的函數(shù)庫。軟件設(shè)計(jì)部分采用了通用的模塊化的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示等幾個(gè)主要功能來進(jìn)行軟件開發(fā)，軟件以setup()和loop()等庫函數(shù)為支持，根據(jù)各個(gè)子模塊需要完成的功能來進(jìn)行相應(yīng)的功能函數(shù)程序編寫，模塊化編程的思想使軟件整體架構(gòu)更清晰化,大大減少了開發(fā)量，有利于程序代碼的編寫和優(yōu)化,方便開發(fā)者對(duì)程序進(jìn)行移植、調(diào)試和擴(kuò)展。接通電源后，系統(tǒng)首先在主程序中對(duì)Arduino相關(guān)端口進(jìn)行定義并且對(duì)串口進(jìn)行初始化處理；其次，通過調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序，讀取模擬輸入采集模塊、傳感器模塊數(shù)據(jù)；然后，運(yùn)行數(shù)據(jù)處理子程序，將讀取的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算，并判斷數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生更新。最后，通過顯示子程序?qū)⑻幚砗蟮臄?shù)據(jù)通過串口發(fā)送到顯示屏，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。圖4.2為主程序流程圖。圖4.2主程序流程圖4.3顯示系統(tǒng)程序測(cè)試 為了使系統(tǒng)能更直觀的顯示采集數(shù)據(jù)，利用串口顯示屏，將接收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)顯示模塊為HMI顯示屏，如圖4.3所示為HMI顯示屏進(jìn)行串口通信流程圖，指令參數(shù)配置說明如表4-1所示。圖4.3顯示模塊屏串口通信流程圖表4-1變量存儲(chǔ)器讀寫指令詳解指令功能說明strlen字符串變量長度測(cè)試變量必須是字符串類型wepo寫入變量到用戶存儲(chǔ)區(qū)（EEPROM）寫入內(nèi)容為變量字符串時(shí)，在存儲(chǔ)區(qū)的占用空間為最大字符量+1；寫入內(nèi)容為常量字符串時(shí)，在存儲(chǔ)區(qū)的占用空間為實(shí)際字符數(shù)+1寫入內(nèi)容為變量數(shù)值或常量數(shù)值時(shí)，在存儲(chǔ)區(qū)占用的空間統(tǒng)一為4字符repo從用戶存儲(chǔ)區(qū)（EEPROM）讀入變量讀入內(nèi)容為變量字符串的時(shí)候，在儲(chǔ)存區(qū)中的讀取數(shù)據(jù)量為此變量的最大字符數(shù)+1讀入內(nèi)容為變量數(shù)值時(shí)候，在儲(chǔ)存區(qū)中的讀取數(shù)據(jù)量統(tǒng)一為4字節(jié)rept從用戶存儲(chǔ)區(qū)讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送到串口不管存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)是字符串還是數(shù)值，設(shè)備都按16進(jìn)制來讀取和發(fā)送指定的字節(jié)數(shù)量到串口，并且不會(huì)發(fā)結(jié)束符設(shè)備接收指令結(jié)束符為“0XFF0XFF0XFF”三個(gè)字符串口屏發(fā)送數(shù)據(jù)是：低位在前，高位在后使用用戶存儲(chǔ)區(qū)讀寫操作過程中請(qǐng)切記規(guī)劃好數(shù)據(jù)區(qū)位置，以免位置交錯(cuò)引起數(shù)據(jù)覆蓋錯(cuò)亂DHT11溫濕度傳感器模塊程序測(cè)試該模塊的軟件設(shè)計(jì)采用DHT11庫文件，假若Arduino自帶庫文件中沒有，則可另行下載后傳入管理庫中。Arduino開發(fā)板傳開始信號(hào)給DHT11溫濕度傳感器，然后傳感器接收開始信號(hào)，延時(shí)一段時(shí)間準(zhǔn)備輸出，讀取傳感器響應(yīng)信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，總線電平由上拉電平拉高，傳感器會(huì)向主機(jī)發(fā)送80us高電平與低電平信號(hào)，之后傳感器開始發(fā)送40位數(shù)據(jù)[14]。40位數(shù)據(jù)格式為：數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)[15]。如圖4.5、4.6所示分別為DHT11通訊過程時(shí)序圖和DHT11溫濕度傳感器通訊流程圖。圖4.5DHT11通訊過程時(shí)序圖圖4.6DHT11溫濕度傳感器通訊流程圖光敏傳感器模塊軟件測(cè)試光敏傳感器讀取1到1023之間的自然數(shù)，數(shù)值大小可由光照強(qiáng)度決定，隨著光照強(qiáng)度變化，光敏傳感器讀取到的數(shù)據(jù)值發(fā)生改變，采集代碼如下： int

brightnessReadData=analogRead(brightnessPin);

第五章 第五章第五章系統(tǒng)測(cè)試完成硬件與軟件部分的設(shè)計(jì)后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠達(dá)到預(yù)期要求。5.1系統(tǒng)軟件測(cè)試打開ArduinoIDE開發(fā)環(huán)境，點(diǎn)擊編譯按鈕對(duì)程序代碼進(jìn)行編譯，窗口下方提示正在編譯項(xiàng)目。編譯成功或出錯(cuò)都會(huì)在窗口下方提示。圖5.1為編譯過程。 圖5.1Arduino程序編譯過程編譯成功后，點(diǎn)擊上傳按鈕，上傳完成后，窗口下方有提示，如圖5.2所示，程序已上傳成功。圖5.2程序編譯無誤提示界面圖5.2系統(tǒng)性能測(cè)試本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集端包括模擬輸入電壓采集、DHT11溫濕度傳感器模塊、光敏傳感器模塊。多通道模擬輸入電壓數(shù)據(jù)采集測(cè)試本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)7路模擬輸入電壓采集的功能。將模擬輸入電壓接口保護(hù)模塊與Arduino系統(tǒng)板連接，利用可調(diào)電位器分壓將電位調(diào)至不同標(biāo)準(zhǔn)電壓值，測(cè)量得電壓值，如下表5-1所示。表5-1模擬輸入電壓采集值標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)（V）通道號(hào)1V2V3V4V11.001.993.023.9920.991.942.994.0231.012.033.053.9840.981.952.973.9950.991.993.014.0061.001.983.004.0170.971.973.034.00由表中數(shù)據(jù)可觀察到，7路通道采集到的模擬電壓值與標(biāo)準(zhǔn)值較為接近。DHT11溫濕度傳感器模塊功能測(cè)試表5-2為DHT11溫濕度傳感器模塊所采集到的溫度及濕度數(shù)據(jù)。表5-2溫濕度數(shù)據(jù)值序號(hào)溫度（℃）濕度（%）120.072.0220.372.0320.267.0420.166.0520.172.0620.070.0720.069.0819.973.0920.071.01020.070.0表5-3為對(duì)溫濕度傳感器模塊進(jìn)行吹熱氣時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)。表5-3對(duì)DHT11傳感器模塊吹熱氣時(shí)測(cè)得值序號(hào)溫度（℃）濕度（%）122.995.0222.695.0321.694.0422.095.0522.195.0621.794.0721.394.0821.594.0921.595.01020.793.0光敏傳感器模塊功能測(cè)試表5-4所示為在正常光照情況下和遮住光敏傳感器時(shí)所測(cè)得值。表5-4光敏傳感器所測(cè)得數(shù)據(jù)序號(hào)光照強(qiáng)度（%）正常光照遮住光敏傳感器188.26.2288.06.0387.96.3489.16.6589.66.4689.66.5789.16.8888.96.7988.66.51088.76.85.3總結(jié)本論文進(jìn)行了一次完整的系統(tǒng)開發(fā)過程，在此過程中更深一步的了解到了多種傳感器的原理以及作用，明白了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是如何把難以辨別出的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯佑萌庋劭匆姷钠聊簧系臄?shù)字。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的智能化，能夠提高數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，但是，毫無疑問，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仍然還有很大的發(fā)展空間，由于我本身的能力不足，這個(gè)系統(tǒng)還有很大的完善空間。這個(gè)系統(tǒng)仍然還可以通過提升整體系統(tǒng)的性能，例如優(yōu)化各個(gè)模塊的程序、換用性能更好的繼電器來實(shí)現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的優(yōu)化：（一）提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在采集模擬量、非電氣量信號(hào)時(shí)的精確度；（二）提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工作的效率，降低功耗；（三）對(duì)系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)、顯示界面的擺放安排和模擬通道調(diào)節(jié)的便利性；（四）需要增加多個(gè)傳感器模塊以便增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通用性，例如：大氣傳感器模塊、噪聲監(jiān)測(cè)模塊等。 附錄 附錄參考文獻(xiàn)王健.基于DCS數(shù)據(jù)采集及上層應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)[D].北京化工大學(xué),2010.賈曉寒,郭利強(qiáng),郭濤.基于LabVIEW的水壓傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2016(12):83-86.白雙星.基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué),2019.馮偉昌.基于FPGA的的圖像融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].天津大學(xué),2010.徐虹.基于RaspberryPi的大棚WEB管理模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華中師范大學(xué),2015.馬斌.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].人民郵電出版社:,201401.366.劉光定.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].重慶大學(xué)出版社:高職高專機(jī)電一體化專業(yè)系列教材,201608.187.A.K.Das,S.Hajra,M.K.Mandal.RGBimageencryptionusingmicrocontrollerATMEGA32[J].MicrosystemTechnologies,2018(prepublish).盧文景.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能種植系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].中國海洋大學(xué),2015.劉雨佳,漆梓淵,徐明坤,蔡琴.一種基于ArduinoNano單片機(jī)的智能插座設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通,2019(03):176-177.吳冰峰.基于Arduino的剩余電壓測(cè)試控制裝置[J].安全與電磁兼容,2019(04):105-108.郭繼寧,劉德勝,薛達(dá).基于Arduino的救援機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,38(02):177-181.邱宇.基于微信的溫室大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].重慶師范大學(xué),2017.許秀富.基于Android手機(jī)語音控制家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都理工大學(xué),2018.韓丹翱,王菲.DHT11數(shù)字式溫濕度傳感器的應(yīng)用性研究[J].電子設(shè)計(jì)工程,2013,21(13):83-85+88.孫文，多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué),2013.劉世銀.基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].武漢理工大學(xué),2013.孟萌.基于Arduino的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京工業(yè)大學(xué),2016.朱晨.基于ArduinoMega2560的智能家居控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D].武漢郵電科學(xué)研究院,2018.楊芳明.基于ARM的草莓園環(huán)境監(jiān)管控制算法研究[D].南昌航空大學(xué),2013.張旭,亓學(xué)廣,李世光,芮昱,邱彪.基于STM32電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù),2010,33(11):90-93.孔利東.基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)的研究[D].武漢理工大學(xué),2007.王登宏,厲佳男,賀雪輝,毛天翔,張水英.基于Arduino的手機(jī)同步顯示溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2016,29(07):42-43+45.李戈琦,張燕,向倫倫.基于Arduino的土壤溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,54(16):4060-4063.趙強(qiáng),石富文.Arduino庫的編寫實(shí)例:制作基于DHT11的溫濕度計(jì)[J].電子制作,2020(13):65-68+71劉強(qiáng)強(qiáng),翟寶蓉,任凱.基于DHT11的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2017,14(05):59-63張玉杰,馬立云,張賀艷.基于ARM和FPGA的LED顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2009,17(12):2429-2431.王麗蒙,王加勝.基于Arduino的智能宿舍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2021,34(01):31-33.劉寺杰,徐敏,張晨宇,趙婭麗.基于HMI智能串口屏顯示的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)[J].科教導(dǎo)刊(下旬),2018(24):59-60+84.YuryV.Ivanov,NorikoChikumoto,HirofumiWatanabe,HirohisaTakano,NoriyukiInoue,SatarouYamaguchi.Multi-channelDataAcquisitionSystemfora500mDCHTSPowerCableinIshikari[J].PhysicsProcedia,2016,81.WangFanHuangLeiWuSupingLiKunLiJiansheGaoYanmingCaoYun'e.Designofmulti-channeldataacquisitionandprocessingmodelandoptimizationofmoisturesensorburiedposition[J].EditorialOfficeofTransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2015,31(21).附錄intAnalogtemp[7]={0};//存放上次模擬采集數(shù)據(jù)intV[7]={0};//存放本次模擬采集數(shù)據(jù)intaddressData=0x10;//存放顯示屏數(shù)據(jù)地址intsensortemp[3]={0};//存放上次傳感器采集數(shù)據(jù)intsensortData[5]={0};//存放本次傳感器采集數(shù)據(jù)voidsetup(){Serial.begin(9600);//使用9600的波特率進(jìn)行串口通訊Serial3.begin(115200,SERIAL_8N1);//使用115200的波特率進(jìn)行串口通訊}//串口發(fā)送程序//串口發(fā)送程序數(shù)據(jù)格式bytedata[8]={0xA5,0x5A,0x05,0x82,0x00,0x10,0x00,0x00};voidSendData(void){inti,j;//模擬通道數(shù)據(jù)顯示for(i=0;i<7;i++){Serial.print("模擬通道");Serial.print(i);Serial.print("=");Serial.print(V[i]/1000.0,2);//串口輸出電壓值，并且不換行Serial.println("V");//這部分的判斷是用來過濾重復(fù)的數(shù)據(jù)，只有本次的電壓值和上次不一時(shí)才進(jìn)行輸出if(Analogtemp[i]!=V[i]){//串口輸出字符V，并且換行Analogtemp[i]=V[i];data[5]=(addressData+i);data[6]=(V[i]>>4)&0x00FF;data[7]=V[i]&0x00FF;for(j=0;j<4;j++){Serial3.write(data[j]);}}}//溫度傳感器數(shù)據(jù)顯示Serial.print("Humidity(%):");Serial.println(sensortData[0]/100.0,2);if(sensortemp[0]!=sensortData[0]){sensortemp[0]=sensortData[0];data[5]=(0x0021);data[6]=(sensortData[0]>>8)&0x00FF;data[7]=sensortData[0]&0x00FF;for(j=0;j<4;j++){Serial3.write(data[j]);}}//濕度傳感器數(shù)據(jù)顯示Serial.print("Temperature°C):");Serial.println(sensortData[2]/100.0,2);if(sensortemp[1]!=sensortData[2]){sensortemp[1]=sensortData[2];data[5]=(0x0020);data[6]=(sensortData[2]>>8)&0x00FF;data[7]=sensortData[2]&0x00FF;for(j=0;j<4;j++){Serial3.write(data[j]);}}//光敏傳感器數(shù)據(jù)顯示Serial.print("Brightness%):");Serial.println(sensortData[4]/100.0,2);if(sensortemp[0]!=sensortData[4]){sensortemp[0]=sensortData[4];data[5]=(0x0022);data[6]=(sensortData[4]>>8)&0x00FF;data[7]=sensortData[4]&0x00FF;for(j=0;j<4;j++){Serial3.write(data[j]);}}}voidDataProcess(){inti;//從模擬電壓數(shù)據(jù)處理for(i=0;i<7;i++){V[i]=V[i]*(5.0/1023.0)*1000.0;}//各傳感器數(shù)據(jù)處理sensortData[0]=(sensortData[0]*100)+sensortData[1];sensortDa