(三稿)大棚仓库温湿度自动控制系统的毕业设计(共46页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)任务书姓 名张学斌学 号专 业机械设计制造及其自动化班 级12级机械设计制造及其自动化（2）班指导老师万国峰职 称教授题 目大棚仓库温湿度自动控制系统设 计 任 务（1）、查阅国内外大棚仓库温湿度自动控制系统的经典及最新资料，了解大棚仓库温湿度自动控制系统的最新发展情况，熟悉目前国内外主流大棚仓库温湿度自动控制系统的工作原理、性能、主要设备的型号和技术参数。（2）、设计出符合要求的系统原理图。（3）、选择合适的元器件，完成系统硬件搭建。（4）、选择合适的硬件设备端口，完成相关信号及参数匹配电路。（5）、完成硬件设备参数调整，使系统能实现大棚仓库温湿度自动控制功能。要 求（1） 完成系统设计和调试，能用软件仿真实现大棚仓库温湿度自动控制功能，即能监测大棚温湿度，并能根据需要调节温湿度；（2） 论文按标准论文格式打印。参考文献1张金敏，董海棠，高博，卫晓娟主编.单片机与应用系统设计.成都：西南交通大学出版社，2010年8月2蔡振江.单片机原理及应用.北京.电子工业出版社.2007年2月3沙占友.集成传感器应用.中国电力出版社.2005年10月 进度安排1-4周， 外文资料翻译、文献查阅、方案设计；5-6周， 系统的电路原理图设计；7-8周， 电路板的制作；9-12周， 驱动和模块功能的编码工作；13-14周，调试，模拟运行；15周， 撰写毕业设计；16周， 答辩。指导教师意 见指导教师签 字系主任签 章兰州交通大学博文学院学生开题报告表课题名称大棚仓库温湿度自动控制系统课题来源现场课题类型AY导 师万国峰学生姓名张学斌学 号 专 业机械设计制造及其自动化开题报告内容：（调研资料的准备，设计目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）1、 调研资料的准备查阅国内外大棚仓库温湿度自动控制系统的经典及最新资料，了解大棚仓库温湿度自动控制系统的最新发展情况，熟悉目前国内外主流大棚仓库温湿度自动控制系统的工作原理、性能、主要设备的型号和技术参数。参考文献：1张金敏，董海棠，高博，卫晓娟主编.单片机与应用系统设计.成都：西南交通大学出版社，2010年8月2蔡振江.单片机原理及应用.北京.电子工业出版社.2007年2月3沙占友.集成传感器应用.中国电力出版社.2005年10月2、 设计目的随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。3、设计要求完成系统设计和调试，能用软件仿真实现大棚仓库温湿度自动控制功能，即能监测大棚温湿度，并能根据需要调节温湿度。（可另加附页）指导教师意见签名： 年 月 日4、设计思路本系统温湿度的监控包括以下步骤：感应环境温湿度；判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，判断异常是否超过预设时间；若异常超过预设时间，则异常报警；判断异常是否处理完毕；若异常处理完毕，解除报警。并可以利用控制器和单片机机来达到机房温湿度的远程控制，从而实现温室大棚温湿度管理的实时性和有效性。5、预期成果利用传感器测量大棚内的温湿度经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统（AT89C52），与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进行对比，并通过显示电 路将测得的温湿度进行实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统根据比较的结果对调节系统发出相应的指令，启动相应的措施如喷水，吹风，加热，降温等，调节大棚内的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限，则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度的自动控制。6、阶段内容及时间安排1-4周， 外文资料翻译、文献查阅、方案设计，撰写开题报告；5-6周， 修改开题报告，并准备答辩；7-8周， 制定总体设计方案，设计系统的电路原理图；9-14周， 对电路图进行调试，模拟运行，并撰写毕业设计；15周， 完善毕业设计；16周， 毕业设计答辩。7、完成设计所具备的条件因素 本次毕业设计是我以往对学习相关专业知识的积累，并且通过网络查阅有关课题的资料，寻找有关课题的书籍，以及与指导老师和同学共同探讨，才使得我完成了本次的毕业设计。课题类型和性质：（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究； （2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题 （1）、（2）均要填，如AY、BX等。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）学生自查表（中期教学检查用）学生姓名张学斌 专业机械设计制造及其自动化班级12级机械设计制造及其自动化（2）班指导教师姓 名万国峰职 称教授课题名称大棚仓库温湿度自动控制系统个人精力实际投入日平均工作时间6小时周平均工作时间4.3 小时迄今缺席天数2天出勤率%86%指导教师每周指导次数1次每周指导时间（小时）2小时备注毕业设计（论文）工作进度（完成）内容及比重已完成主要内容%待完成主要内容%到目前为止，在老师的指导下本论文已经完成了系统的仿真、调试以及论文二稿的定型，在导师的指导下对个别的章节进行修改，细节性的调整。存在问题目录、流程图等错乱，字体不一致。摘要 本设计是基于AT89C52单片机的大棚仓库温湿度自动控制系统，采用SHT11作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。SHT11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能够分两行显示数据，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，将其显示在液晶屏上，同时将其与设定值进行对比，若超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。通过设计系统原理图、用Proteus软件进行仿真，证明了该系统的可行性。关键词：单片机；温湿度传感器；温湿度自动控制Abstract The design is based on the AT89C52 microcontroller greenhouse temperature and humidity automatic control system, using SHT11 as a temperature and humidity sensor, using LCD1602 LCD screen display. SHT11 use methods similar to I2C bus timing and MCU communicate, because it is a highly integrated, have been included a / D conversion circuit, so easy to use and durable, LCD1602 can data display in two rows, respectively display of temperature and humidity. This control system capable of measuring greenhouse or warehouse temperature and humidity, displayed on the LCD1602 LCD screen, at the same time, with the set value were compared, if it exceeds the upper limit, alarm and starting the temperature and humidity adjusting device. In addition, can also be modified by the keyboard to set the temperature and humidity. The feasibility of this system is proved by the design of the system principle diagram and the simulation with Proteus software.Keywords: AT89C52;SHT11;temperature and humidity control目录摘要1Abstract.21绪论.21.1研究目的和意义.21.3国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向31.4主要研究内容，关键问题的解决思路5 2系统方案设计.5参考文献.29附录1系统仿真图.30附录2系统程序.311绪论1.1研究目的和意义我国农业致力于从传统农业到以优质，高效，高产为目标的现代化农业转化。而大棚作为现代化农业实施的重要产物，在国内多数地区得到了广泛应用。现代农业生产离不开环境控制，农业大棚控制系统是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。结合作物生长规律，控制环境条件，使作物在不适宜生长的季节中可获得比室外更优的生长环境，从而使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。由于大棚中各种环境因素是可以人为控制的，因此控制技术直接决定着大棚中农作物的产量和质量。1.2国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向美国是将计算机应用于大棚和管理最早，最多的国家之一。美国开发的大棚计算机控制与管理系统可以根据作物的特点和生长所需要的条件，对大棚（仓库）内的光照，温度，湿度等诸多因素进行自动控制。这种自动控制系统需要种植者输入温室作物生长所需的环境的目标参数，计算编机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标进行比较，以决定大棚（仓库）温湿度的控制过程，按照相应的机构进行加热，降温或者是浇水，通风等。目前，我国绝大部分自主开发的大棚温湿度控制或者进口的国外设备都属于这种系统。虽然这种自动控制系统实现了自动化，适合规模化生产，提高了劳动生产率，通过改变大棚温室度的设定目标，可以自动的对大棚内温湿度进行调节，但是这种调节对作物的生长来说还是相对滞后的，难以介入作物生长的内在规律。所以在这种自动控制系统和实践的基础上，温湿度自动控制向着适合不同作物生长的智能化控制发展。国内外大棚业正致力于高科技发展，遥测技术，网络技术已逐渐应用于大棚的管理和控制中，近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化，大众化，大规模，无人化的方向发展的思路。1.3主要研究内容，关键问题的解决思路本系统的设计的硬件主要包括：主要是单片机AT89C52，检测系统，显示电路，报警电路等。利用传感器测量大棚内的温湿度经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统（AT89C52），与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进行对比，并通过显示电路将测得的温湿度进行实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统结合比较的结果对调节系统发出对应的指令，并启动相应的调节措施（喷水，吹风，加热，降温等）调节大棚内的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限，则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度的自动控制。 本文主要研究内容如下： 1.进行温湿度控制系统的整体研究与设计。 2.利用数字温湿度传感器测量大棚内的温湿度。 3.利用LCD对温湿度进行实时显示。4.当大棚温湿度的数值超过设定范围值时，系统便会自动报警，并且输出驱动信号控制继器对大棚温湿度进行调节。2系统方案设计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的温度、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，此次设计要达到一下指标：（1）工作环境：温室大棚；（2）温度测量误差：±1；（3）测温范围：055；（4）湿度测量误差：±5%RH；（5）测湿范围：0100%RH；（6）通过键盘电路修改上下限：有；（6）温湿度报警：有；2.2 系统设计的原则2.2.1 可靠性可靠性是在生产设计过程中应该优先考虑到的一个因素，一个完善控制系统必须要能稳定、可靠地工作，才能投入到生产实践中去。如果系统的可靠性不能达标，那么系统出现故障的可能就会增大，造成很大的损失。这种损失不仅包括经济上和信誉上的损失，而且可能会对人身安全产生威胁。要提高控制系统的可靠性，那么就要注意以下几个方面：选用的元器件要有很高的可靠性；由于供电电源很容易产生干扰，所以应该对其采用抗干扰措施；对输入输出通道也一样，要采用抗干扰措施；在对电路板的设计时，要合理的布线和接地；软硬件都要进行滤波；系统要有自己诊断功能等。2.2.2 性价比性价比也是一个系统设计中所要考虑的重要因素。性价比高的产品更容易被消费者接收，但是设计过程中不能盲目地追求性价比，它应该建立在对产品性能要求的基础上，首先要满足性能要求，然后再设法降低产品成本。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业控制实践所证明。PLC蜂鸣器报警键盘输入液晶显示温湿度传感器设置加（湿、热）减（湿、热）确定温室大棚仓库图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AT89C52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在线编程，因此可以通过RS232串口将程序烧录到单片机中，很方便。温湿度传感器SHT10通过I2C总线与单片机连接。单片机蜂鸣器报警键盘输入液晶显示温湿度传感器设置加（湿、热）减（湿、热）确定温室大棚仓库图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，两种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设备的干扰。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具有很大的优势。一个单片机只要几块钱，而一个很一般的PLC一般也要几百上千元。另外，中国是农业大国，随着温室大棚越来越普及，农村对温湿度控制系统的需求也会越来越旺盛，因此虽然用单片机开发的周期较长，但是一旦完成开发，后期生产环节的边际成本很小；而基于PLC的控制系统受制于PLC的高昂价格，价格难以降低。2.5 方案选择PLC和单片机都能作为主控制器进行设计，但是在价格方面单片机具有巨大优势。综上所述，本次设计采用单片机作为主控制器。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 单片机最小系统 图3.1 单片机最小系统单片机的最小系统应包括振荡电路和复位电路等 1。振荡电路(时钟电路)的主要任务是为AT89C52单片机正常工作需要的时钟电路提供一个稳定的工作频率。根据AT89C52单片机时钟周期的要求，回路需要选用频率为12MHz的晶振。晶振回路由电容和陶瓷谐振器并联组成，作为单片机的时钟源。AT89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2端口接上时钟电源即可构成时钟电路。本设计中采用内部时钟产生方式。在XTAL1和XTAL2两端跨接晶振，与内部的反相器构成稳定的自激振荡器。其发出的时钟脉冲直接送入单片机内定时控制部件。电容C1和C2对频率有微调作用，应尽可能的安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的工作。复位电路的功能就是对CPU进行实时监测，当CPU落入死循环之后，能及时发现并使整个系统复位。为确保微机系统中电路稳未定可靠工作，复位可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC上电时，只有当VCC超过4.75V，低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。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。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进入初始状态1，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STC89C52RC的RST引脚得到2个机器周期以上的高电平。先说说上电复位的工作原理，当单片机上电时，电源+5V的Vcc通过10K的电阻对10uF的电容进行充电。刚上电时，有较大的电流从Vcc经电容、电阻流向GND，由于电容两端的电压不可突变，因此仍然为0V，于是电阻的两端分得5V的电压，即RST引脚此时的电势为5V。随着充电的继续进行，电流会逐渐减小，电阻两端的电压UR=IR也逐渐减小，即RST引脚的电势逐渐减小。过了一定时间，RST引脚两端的电压下降到不再是高电平，只要这个充电的时间大于单片机两个机器周期，就能使单片机复位。程序运行过程中如果跑飞了、程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，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，使之接通，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DDRAM。CGROM用来保存LCD1602内部固化的一些字符的字模，比如英文的26个字母的大小写；CGRAM用来保存用户自己取的字模，比如，如果要显示汉字，就必须自己去汉字字模，在这里我们都用英语字母，故不用CGRAM；DDRAM用来存储要显示的字符的字模，它和屏幕上的位置是对应的，第一行为00H到0FH，第二行为40H到4FH。在这里需要注意的是，在向LCD1602写入显示数据存储器地址时，根据控制指令的格式，最高位D7为1，所以写入的数据为，第一行80H到8FH，第二行C0H到CFH。它与单片机的接口电路如下图所示： 图3.3 LCD1602与单片机的接口电路 3.1.3 温湿度传感器模块温湿度传感器选用瑞士Sensirion公司生产的SHT11 5。SHT1X系列共有三个型号：SHT10、SHT11、SHT15，他们都是SMD贴片封装的，他们依次性能越来越好，其中SHT11属于经济型的温湿度传感器。三者的温湿度性能如下图所示。图3.4 SHT1X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，但是它们的价格也相差很大，SHT11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，SHT11已经足够，故选用SHT11。SHT11与单片机的接口电路如下所示：图3.5 SHT11与单片机的接口电路SHT11采用类似于I2C的两线制串行总线，一根是时钟线，一根是数据线。数据线要通过一个上拉电阻接到VCC，目的是避免信号冲突，使单片机的引脚只提供低电平，要得到高电平则使该引脚悬空，由上拉电阻提供高电平。3.1.4 报警电路的设计当大棚内的温湿度超过上下限时，除了需要启动温湿度调节器之外，还需要进行报警，这里用到的是蜂鸣器4。蜂鸣器为一种采用一体化结构的电子器件， 采用了直流电压来供电，广泛应用到了计算机、报警器、复印机、电子玩具、电话机、汽车电子设备、定时器等电子产品之中用作发声器。蜂鸣器分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，因此一般使用2K5K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 报警电路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，因此需要加三极管进行驱动。如上图所示，单片机的I/O口中的P1.6接PNP型三极管的基极，当P1.6为低电平时，三极管导通，5V的电压加载到蜂鸣器两端，于是蜂鸣器鸣叫；当P1.6高电平时，三极管截至，蜂鸣器不鸣叫。3.1.5 按键电路设计 图3.9 按键电路图键盘分为编码式和非编码式键盘6。其中，非编码式键盘又包括矩阵式键盘和独立式键盘。矩阵式键盘较为复杂，一般用于按键数目较多，而单片机可用的I/O口又比较有限时。本控制系统中只需要用到4个按键，数目较少，并且可用的I/O口充足，故采用独立式键盘，一个按键对应一个单片机的I/O口管脚。本设计中总共用到4个按键式开关，他们用来改变设定的温湿度上下限数值。从S1到S4，分别控制进入温度上下限设置、进入湿度上下限设置、数值加、数值减、确认并退出。本设计中的键盘是低电平有效。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。 3.2 元件清单本次设计需要用到的元器件如下表所示：表3.1 所需元件列表型号个数AT89C521LCD16021SHT111RES9RESPACK-81CRYSTAL1LED-RED1SPEAKER1BUTTON4PNP1B760011206N23.3 关键器件的介绍3.3.1 AT89C52AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，存储器是采用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品的指令和引脚完全兼容。3在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作；掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机停止一切工作，直到下一个中断或硬件复位为止。3.3.2 AT89C52引脚图图4.0 AT89C52的引脚结构图P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入1。在Flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平，单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。应注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。PSEN：程序储存允许输出(PSEN)是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令(或数据)时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器(其地址为0000H-FFFFH)，EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。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，单片机控制系统则会采取相应的调节动作2。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SHT11温度采集程序，其功能是通过SHT11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；第四部分是输出控制子程序，对设定值和实际值进行判断，并决定是否进行温湿度的调节；第五部分是按键输入电路，用来修改温湿度上下限值。4.1 软件设计的总体结构此次设计的大棚温湿度自动控制系统由一个主程序调用多个子程序组成，分别包括SHT11温湿度采集子程序、LCD1602液晶显示子程序、输出控制子程序、键盘扫描子程序，如图所示：主程序SHT10温湿度采集子程序LCD1602液晶屏显示子程序输出控制子程序键盘扫描子程序图4.1 程序总体结构 主程序主要就是调用各个子程序的C语言文件中定义的函数，实现SHT11、LCD1602初始化等操作，然后测量温湿度，调用函数对数据进行处理，最后进行显示并输出控制信号。在Keil3工程中编写程序的时候，为了让整个工程看起来条理清晰，要按照各个模块分别新建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，或者也可以把每个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 <*.h>，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，要先使用extern将全局变量的作用域扩展到本C语言文件。4.2 主要模块的设计流程框图4.2.1 主程序流程图Yes是否超限？将温湿度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SHT11复位No图4.2 主程序流程图 4.2.2 SHT11子程序流程图开始发送启动时序发送控制字接收数据测量结束？接收校验位结束NoYes图4.3 SHT11子程序流程图温湿度传感器SHT11使用类似于I2C总线的时序与单片机通信8，由于51单片机没有I2C接口，所以需要编写程序，用单片机的某两个I/O口管脚模拟I2C总线的时序，从而与SHT11通信。SHT11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过依次拉低或拉高时钟线和数据线，因而实现起来比较简单；而写时序和读时序就比较复杂。写时序用来发送控制字，即发送命令，测量结束后，发出读时序读回测量数据。向SHT11的8个数据位的写入，于第9个时钟周期之后，读取应答位，应答位为0时，表示SHT11正确接收。SHT11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。4.2.3 LCD1602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图4.4 LCD1602子程序流程图4.2.4 输出控制子程序流程图蜂鸣器报警YesYesNoNo开始返回主程序温度、湿度是否超出上下限？ 设备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YesNo图4.5 输出控制子程序4.3 软件设计所用工具4.3.1 KeiluVision4本次设计采用Keil3 uVision4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7。Keil3编译器是目前最流行的单片机开发的软件，它是美国Keil 3Software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C编译器、库管理、连接器、宏汇编和一个功能强大的仿真调试器等，通过一个集成开发环境将这些部份组合在一起。Keil3整合了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。此外，Keil3生成的目标代码效率非常高，这一点从生成的汇编语言就可以看出，大多生成的汇编语句很紧凑，容易理解。4.3.2 ProteusProteus用来对电路进行仿真，它的功能强大，包括单片机在内的众多元器件都可以仿真7。把Keil3编译、连接后生成的hex文件导入Proteus单片机中即可对单片机进行仿真。Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，Proteus不仅具有其它EDA软件的仿真功能，还可对单片机及其外围器件进行仿真，是目前在这方面做得最好的EDA工具软件。Proteus在国内受