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1、辽宁工程技术大学本科课程设计说明书题 目：温室大棚智能控制系统设计 班级： 姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期：2013年 指导教师评语： 成绩： 指导老师： 日期： 年 月 日摘 要温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。
2、通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。关键词：大棚；温度；湿度；传感器 ABSTRACTGreenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling sy
3、sten is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlle
4、d areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Thethesis isabout an intelligent system designed for controlling th
5、e temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data,
6、the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as poss
7、ible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also itcanbe controlled. And it has much of value to apply and po
8、pularize in other fields.KEY WORDS: Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor目 录1 绪论1引言1研究现状2发展趋势3研究存在的问题42 设计方案论证5设计要求及框图5元器件的选择52.2.1 单片机的选择52.2.2 温度传感器的选择62.2.3 湿度传感器的选择62.2.4 显示模块的选择72.2.5 系统设计方案的确定73 系统的硬件设计9系统硬件的简述9单片机模块的设计93.2.1 单片机的功能特性描述93.2.2 单片机的最小系统11温湿度采集系统的设计123.3.1 温湿度传感器的概述123.3.2 传感器
9、的接口说明133.3.3 硬件连接13显示模块的设计143.4.1 LCD12864的概述143.4.2 LCD12864引脚说明153.4.3 LCD12864的主要技术参数17报警电路的设计17功能键的设计18控制电路的设计184 软件系统设计20软件设计的整体思想20程序流程图设计21DHT90软件系统设计224.3.1 DHT90测量流程图224.3.2 传感器的电气特性234.3.3 启动传感器指令234.3.4 发送命令244.3.5 测量时序244.3.6通讯复位时序25DHT90的温湿度补偿及转换254.4.1 相对湿度254.4.2 温度转换25LCD12864软件系统设计2
10、64.5.1 LCD12864显示流程图264.5.2 写数据到模块274.5.3 从模块读出数据28按键软件系统设计295 调试31软件调试31硬件调试31液晶模块调试32报警电路调试32结 论33参考文献34附 录35附录B：系统程序清单361 绪论 引言现代社会随着科技的发展尤其是农业科技的日新月异，使得人们能通过创造适合农作物生长的环境来改变其生长周期。满足人们对作物优质，高产和低耗的需求。而随着计算机技术在农业中的运用，以及现代控制技术的飞速发展。现代农业逐渐的趋向于农业的自动化，专业化。温室智能控制系统是微电子技术，计算机技术和自动控制技术的结晶。他大概经历了四个阶段：最开始的原始
11、的手工阶段，对于温室环境的改变大多只能依靠种植者的经验以避免环境的过度变化导致的农作物的减质减产。手工阶段过后出现了各种各样的机械设备，大片温室安装了这样的机械来作为控制器。二十世纪七十年代计算机的出现使得各种机械设备退出了历史的舞台。而温室的智能控制便是于二十世界九十年代中期问世 。 温室温湿度控制系统是温室智能控制系统的一个分支系统。温室温湿度控制系统是温室管理者对于温室的温湿度环境的一种微电子技术，计算机技术和自动控制系统相结合的一种创新发明。它更精确和系统的控制着温室的温湿度环境。使得温室更适合农作物的生长。现在一般的温室都有实施温室温湿度控制系统的硬件条件。采用温室温湿度控制系统更能
12、方便管理者的操作，提高工作效率节约各种资源，也提高了农作物的产量，使其质量和数量都能达到很高的标准，符合我国的现代化发展 。 运用温室温湿度控制系统进行温室的管理，能更有效的提高温室管理者的工作成绩。温室的管理，特别是大型温室的管理具有农作物数量大，品种多，需求的最佳环境变化大能缺点。利用计算机的强大记忆和计算能力，对各种环境需求进行集中系统有效的控制。大大降低了温室管理者的劳动强度。 研究现状温室温湿度控制系统这一项技术已经在全球范围内得到广泛的运用，该系统已经发展到了专业化，精确化和大规模生产化。规范的营运操作使得温室的相关产品得到大量的生产，成为如今世界上一项新型的产业。系统所用的单片机
13、也有多种多样，比如PIC系列和AT89C52等。而各个系统在各方面也有各自的优缺点。目前来说温室温湿度控制系统主要有单片机作为主要的中央控制器，通过温湿度传感器收集信息，以强大的数据库，和精确及时的计算能力作为依靠，迅速做出控制，以达到对温室环境的控制。现代温室的控制理论主要有PID控制法和模糊理论控制法。PID控制法，即比例（P）控制，积分（I）控制，微分（D）控制。此类控制法已经广泛应用于温室控制系统中。但由于温室农作物生长周期的数据复杂性，需求环境因素的变化量大，以及各种外部环境因素的原因，导致了计算机对环境的监控出现偏差，控制也将相应的出现何种错误指令。最终使得温室农作物的减质减产。相
14、对来说此类控制方法的效果不够理想。模糊控制法，是以模糊集合为基础的，它的基本思想是收集模糊性现象，以处理具有模糊现象的事物为目标。并将其转化成精确的数据为计算机所能处理。它不主张使用复杂繁琐的数学模型来解决问题。模糊控制具有的优点为以下几点：1、模糊控制是一种基于规则的控制。主要采用语言型控制规则。设计中是不需要精确的数据模型的。因此便于理解和操作；2、模糊控制适用于动态特征不容易掌握的对象；3、模糊控制由于采用语言控制规则，具有很强的独立性，能与语言规则之间找到折中的控制选择。4、模糊控制采用的语言控制规则具有一定的启发性设计，有利于模拟人工控制，大大的提高了系统的适应能力，并具有一定的智力
15、；5、模糊控制的抗干扰性强。模糊控制的主要缺陷：信息收集的信息模糊，将导致系统控制的精确性下降。如果要提高系统的精确性，则需要收集更大量的环境因素和建议更精确的模糊语言规则。从而导致了决策速度的降低，严重时甚至不能做到实时控制。模糊控制的规则选择和运用也无精确的标准。 发展趋势随着计算机技术，微电子技术和自动控制技术的进一步发展，使得全球市场对温室温湿度控制系统的要求进一步细致化和增强化。因此温室温湿度控制系统也在智能性，安全性，可靠性，方便性等方面得到飞速发展。具体在一下几个方面：1、智能化技术。由于温室作物的生长周期长，过程复杂，其所需要的最佳环境也是一个模糊的动态数据。这造成了温室控制的
16、不精确性。而且考虑到温室作物的安全性，以及温室管理所涉及的市场，人员，技术，设备等因素，温室控制还是无法实现无人化管理。模糊控制理论的提出以及应用，适应了温室环境环境控制的特点，是现阶段温室温湿度控制技术发展的主要趋势之一；2、分布式系统结构。过去的温室控制系统主要由一个主机终端作为控制中心，对各个子系统进行控制调节。这种模式的使用不够灵活，可靠性差。一旦主机出现故障将导致整个系统的崩溃。分布式系统的发展方向是采用了无控制中心的方式，每个子系统都有个自己的任务。当一个字系统出现故障并不会影响其他子系统的运行; 3、多因子控制方式。实现以各个因子相互影响控制。能提高温室控制的效果；4、人机智能系
17、统的集成。温室环境控制的各个系统的相互制约。因其复杂性，需要提供新型的概念，新方法。需温室管理者与温室控制系统的相互结合达到集成一体的人机智能系统，是未来温室控制系统的发展方向。 研究存在的问题温室温湿度控制系统对于温室的温湿度检测调控的精确性和及时性有待改善。在节能，无污染和操作性上也需要进行强化。2 设计方案论证 设计要求及框图本设计需要设计一个大棚温湿度测控系统，设计选用单片机为执行器，通过温度监测电路，湿度监测电路，控制系统，报警电路，显示电路等组成这样一个系统2。系统设计框图如图2-1所示。图2-1 系统电路设计框图Figure 2-1 system circuit design b
18、lock diagram 元器件的选择2.2.1 单片机的选择方案一： 采用MCS-51系列单片机中的AT89C51芯片作为核心器件，有4K 字节的内部 FLASH PERAM，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏3。方案二：采用AT89S52芯片作为核心器件,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全兼容。该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具
19、有89C51的功能，并且具有在线编程技术，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，由此不会对芯片造成损坏。所以设计采用AT89S52作为主控制系统。2.2.2 温度传感器的选择方案一：采用数字式温度传感器DS18B20。此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，由于其输出为数字量，所以不需要进行A/D转化，这样就降低了硬件成本，简化了系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。方案二：采用数字式温湿度传感器DHT90。该传感器为数字式传感器，可以同时采集温度和湿度，两线制的串行接口与内部的电压调整，使外
20、围系统集成变得快速而简单。微小的体积和极低的功耗等优点，使其成为选择温湿度传感器时的首选。2.2.3 湿度传感器的选择方案一：采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。该传感器具有高可靠性、长期稳定性和快速响应时间等特点，由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。方案二：采用数字式温湿度传感器DHT90。该传感器为数字式传感器，采集湿度的精度是14位，端口少，只需要单片机的一个端口
21、即可驱动，精度较高，除此之外，该传感器还可以同时采集温度和湿度，并能进行相对湿度补偿，易于应用，操作简单。2.2.4 显示模块的选择方案一：采用LCD1602液晶显示器。其显示容量为16*2个字符，而此次设计的是一个大棚温湿度测控系统，需要将设定的温湿度值以及采集过来的外界环境里的温度值和湿度值显示出来，而LCD-1602的显示容量只有两行，可以显示八个汉字，这样无法直接在一屏里面显示温度值和湿度值，需要分多次页数来显示，这样不便于观察温湿度的变化，所以在本次设计中不采用LCD1602液晶显示器。方案二：采用LCD12864液晶显示器, 可以显示四行汉字，每行为16个字符，八个汉字，这样可进行
22、观察和比较，清晰明了，易于操作，占用的单片机口线少，可以满足本系统的设计要求。因此在本次设计中的显示部分选用LCD12864液晶显示器4。2.2.5 系统设计方案的确定综上所述，对本次设计系统的方案选定如下: 采用AT89S52作为主控制系统；液晶显示模块LCD12864作为本次系统的显示；DHT90温湿度传感器作为本次系统温度和湿度的信息采集5。通过论证拟采用的设计方案内容包括以下几点：1. 选择AT89S52单片机作为整个系统的核心器件，发送并时时处理系统信息。2. 传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量
23、和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。本设计选用集成温湿度传感器DHT90。3. 显示电路的设计：设计采用液晶LCD12864进行显示，简单明了。4. 报警电路的设计：在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机采集的数据通过计算机进行数据处理、数字滤波和标度变换，这些已经在软件程序里边处理过，所以显示温湿度即为外界采集的温湿度，和设定的值比较，如果高于上限值或
24、低于下限值则进行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示和控制。本设计采用声光报警电路。温度和湿度任何一个超过设定范围，蜂鸣器均报警。设计选用二极管的亮灭显示温度或者湿度是否过限，这样便于观察，可以更加直接的确定是要升降温还是要增减湿度，给工作人员减少了工作量。蜂鸣器报警电路是通过MCS-52的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。5. 温湿度控制主程序的设计要考虑以下问题：(1) 温湿度采样，数字滤波；(2) 越限报警和处理；(3) 温度标度转换。3 系统的硬件设计 系统硬件的简述系统采用单片机对大棚的温度、湿度进行自动监测和控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等特点，而且还可以大大提高被控制温度
25、、湿度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。本设计利用单片机的这些特点对大棚的温度、湿度进行控制，将其保持在一个合适的范围内。若温度低于10，加热装置工作；若温度高于40，通风装置工作；湿度低于30%RH，喷灌装置工作；湿度达到或超过70%RH，喷灌装置停止工作6。 单片机模块的设计3.2.1 单片机的功能特性描述AT89S52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。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有
26、效的解决方案。AT89S52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，AT89S52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7。AT89S52的引脚结构图如图2-1所示。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
27、电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 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)。 图3-1 AT89S52引脚图Figure 3-1 AT89S52 pin diagramP2 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 T
28、TL 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
29、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AT89S52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。3.2.2
30、 单片机的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8。振荡电路(时钟电路)的主要任务是为AT89S52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AT89S52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。AT89S52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，如图所示。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
31、接送入单片机内定时控制部件。电容C8和C9对频率有微调作用。电容C1和C3，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。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，低于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
32、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。 温湿度采集系统的设计3.3.1 温湿度传感器的概述DHT9x是数字温湿度传感器系列中插针型的传感器。此类型传感器把传感元件和信号处理集成起来，输出全标定的数字信号。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上与 14 位的 A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。传感器采用专利的CMOS技术，
33、确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。因此，该产品具有品质卓越、响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。传感器采用的是原装进口数字温湿度传感器芯片，引脚插针为标准插针，使用时无需重新校准。传感器直接与单片机相连，无需其他外部元件。总之，极低的功耗、极高的性价比、卓越的品质等优点使其成为我们在选择温湿度传感器时的首选。DHT90的基本特性如下：测湿范围：0100%RH；测温范围：-40；响应时间：温度：30s，湿度：8s；分辨率：温度：，湿度：%RH；重复性：温度： 湿度：%RH；测量精度：温度： 湿度：%RH；安装方式：间距插针。3.3.2 传感器的接口说明DHT90引脚结构如表3-2
34、所示。表3-2 DHT90引脚结构Table 3-2 DHT90 pin structurePinNameComment1SCK时钟信号2VDD电源3GND地4DATA数据输出DHT90的供电电压为，建议供电电压为。DHT90的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理；传感器不能按照I2C 协议编址，但是，如果I2C总线上没有挂接别的元件，传感器可以连接到I2C总线上，但单片机必须按照传感器的协议工作。SCK用于微处理器与 DHT90之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。DATA三态门用于数据的读取。DATA在 SCK 时钟下降沿之后改变状态，
35、并且仅在 SCK时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动 DATA在低电平。需要一个外部的上拉电阻 (例如：10k)将信号提拉至高电平。 3.3.3 硬件连接设计采用数字式温湿度传感器DHT90。它是数字式温度传感器，具有测量精度高，电路连接简单等特点，传感器仅需要一条数据线进行数据传输，另外SCK端用于微处理器与 DHT90 之间的通讯同步，设计中采用AT89S52的与DHT90的SCK相连，用与DATA端相连，Vcc接电源,Vss接地9。DHT90的硬件连接图如图3-3所示。图3-3 DHT90硬件连接图Figure 3-3
36、DHT90 hardware connection diagram 显示模块的设计3.4.1 LCD12864的概述显示器是最常用的输出设备。显示器件使用最多的是发光二极管显示器(LED)和液晶显示器(LCD)。因为它们都具有结构简单、耗电少、价格低廉、接口简单、寿命长等优点，广泛应用于智能仪表场合，尤其是单片机系统中大量应用。LCD以其功耗低、视觉范围广等特点也被广泛应用。显示电路的设计是不可缺少的。对于温湿度测控系统的设计而言，显示电路的设计也是不可缺少的。在本设计系统中，不仅要显示测量的温湿度值，而且还有不同的温湿度报警参数，故而显示器的设计是十分必要的。考虑到本设计的特点(工作温湿度、
37、显示行列数、光线等)，设计中选用的是FYD12864显示器。该显示器的大屏幕显示具有显示清晰、视觉范围广、价格低等优点。液晶显示模块提供两种界面来连接微处理机：8位串行及并行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。和LED显示器一样，LCD也有字符型和点阵型两种。字符和数字的简单显示，不能满足汉字和图形曲线现实的要求；点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种曲线、图像及汉字，并且可以实现屏幕上下的滚动、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。本设计中的显示器设计采用的是点阵式液晶显示模块。FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内
38、部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。低电压低功耗是其又一显著特点。与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论其硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块10。其基本特性如下：低电源电压：VDD:+； 显示分辨率：12864点；内置汉字字库：提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选)；内置点阵字符：128个168；时钟频率：2MHZ；显示方式：STN、半透、正显；驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS；视角方向：6点；背光方式：侧部高亮白
39、色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10；通讯方式：串行、并口可选；内置转换电路：DC-DC，无需外加负压；工作温度：0 - +55，存储温度：-20 - +60。3.4.2 LCD12864引脚说明LCD12864的引脚结构如图3-4所示。图3-4 LCD12864引脚图Figure 3-4 LCD12864 pin diagramLCD12864共20个引脚，其中引脚NC应悬空。由于模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可以将引脚RST悬空，引脚DB0-DB7为三态数据线，可用于写入并读取数据。LCD12864引脚说明如表3-5所示。表3-5 LCD12864引脚说明Ta
40、ble 3-5 LCD12864 pin description序号引脚名称方向功能说明1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E(CLK)H/L并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：H-并行；L-串行16NC空脚17/RSTH/L复位 低电平有效18
41、NC空脚19LED_A-背光源正极(LED+5V)20LED_K-背光源负极(LED-OV)3.4.3 LCD12864的主要技术参数 LCD12864的主要技术参数如表3-6所示。表3-6 LCD12864的工作参数Table 3-6 LCD12864 work parameters显示容量:128X64 点阵点尺寸:工作电压:模块最佳工作电压:工作电流:背光源颜色:白色背光源工作电流:蓝膜负显STN 报警电路的设计在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机采集的数据或经过计算机进行数据
42、处理、数字滤波、标度变换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值或低于下限值则进行报警，否则就作为正常的采样值，进行显示和控制。本设计采用声光报警电路。蜂鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过单片机AT89S52的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。蜂鸣器的正极接电源，负极接单片机的口。报警电路中加了两个发光二极管，一个与单片机的连接，另一个与单片机的连接。温湿度传感器采集来的温度，湿度与单片机设定的温度，湿度值相比较，只要其中任何一个过限，蜂鸣器就
43、会发出蜂鸣音报警。当温度大于设定值，其中一只二极管发光；当湿度大于设定值，另一只发光二极管亮。这样便于观测是哪一个量过限。使得工作人员的工作量减少。发出，极管路报警电路了本设计是为在温湿度测量中对温湿度的上下限超出时的提示报警，当温湿度过限时，接口被置0，本系统开始工作。报警电路连接图如图3-7所示。图3-7 报警电路图Figure 3-7 alarm circuit diagram 功能键的设计当一个单片机应用系统的运行需要人工干预时，键盘往往是一种最简单的干预途径。利用键盘，人们可以很方便的实现向系统输入数据或让系统去执行某一项命令，因此，键盘接口技术也是单片机应用系统开发中的一项重要内容
44、。在单片机控制系统中，由于其控制对象比较专一，往往需要几个功能键。对于具有少量功能键的系统，多采用相互独立的接口方法，即每个按键接一根输入线，各键的工作状态互不影响。键盘具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。本系统主要是对温室大棚中温湿度进行自动监测和控制，但是为了管理人员的管理，系统使用键盘来设定温湿度的上下限。本设计采用四个按键，按键的功能如下：S1：S1控制温度上限，设定其上限后，当测量温度超过40时，则按S1键，使其保持在35；S2：S2控制温度下限，设定其下限后，当测量温度低于10时，则按S2键，使其保持在20；S3：S3控制湿度上限，设定其上限后，当测量温度超过
45、70%RH时，则按S3键，使其保持在60%RH；S4：S4控制湿度下限，设定其下限后，当测量温度低于40%RH时，则按S4键，使其保持在30%RH。 控制电路的设计继电器是电子控制器件，通常应用于自动控制电路中。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器具有结构简单、工作可靠、坚固耐用、价格便宜等优点。本电路采用常开继电器组成控制电路。它们分别控制加温设备、降温设备等设备。加温设备工作原理：当温度低于设定下限温度时，与单片机连接的引脚将送入低电平，三极管将导通，继电器有电流通过将吸合，则加热装置将进行加热工作，温度上升。当温度上升到设定范围之内时，置其引脚为高电平，三极管将截止，继电器不能工作，处于常开状态，加热装置停止工作。降温等其他继电器控制设备原理与加温设备原理相似。加温设备原理图如图3-8所示。图3-8 加温设备电路图Figure 3-8 heating equipment circuit diagram4 软件系统设计 软件设计的整体思想对于系统而言，要完成各项功能，首先必须要有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是单片机应用高速发展的今天。许多由硬件完成的工作，都可通过软件编
