畢業(yè)設(shè)計(jì)---大棚自動(dòng)噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　未來幾十年，在世界范圍內(nèi)，水資源的矛盾將日趨緊張。我國的水資源嚴(yán)重短缺，且分布很不平衡。農(nóng)業(yè)用水占總用水的80%。在農(nóng)業(yè)灌溉中推廣自動(dòng)化控制，不僅可以緩解水資源嚴(yán)重短缺的矛盾，同時(shí)可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低農(nóng)產(chǎn)品的成本。本文介紹一種系統(tǒng)，它用于大棚、花窖、房間噴水、消毒的自動(dòng)及人工控制,實(shí)現(xiàn)大棚噴水消毒系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對(duì)房間濕

2、度采集并計(jì)算判斷濕度是否符合該房間植物生長的標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)需要及時(shí)進(jìn)行噴水。同時(shí)為了防御病蟲害，也具備定時(shí)噴灑農(nóng)藥和消毒溶液的功能；由于不同植物的不同特性，本系統(tǒng)還能對(duì)液體（包括水，藥液）的流量、流速進(jìn)行控制，以適應(yīng)噴灑更均勻、有效。本系統(tǒng)采用多機(jī)串行通信方法，實(shí)現(xiàn)任一點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的通信，使管理人員可以使用一臺(tái)IBM-PC機(jī)控制其它點(diǎn)的工作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：RS-422 單片機(jī) 串行通信<

3、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Next several dozens years, around the world, water resources contradiction day by day anxious. Our country's water resources critical shortage, an

4、d distributes is not very balanced. The agricultural water occupies the total water used 80%. Promotes the automated control in the agricultural irrigation, not only may alleviate the water resources critical shortage th

5、e contradiction, simultaneously may enhance the crops the output, reduces the agricultural product the cost. This article introduces a</p><p>　　Keywords:RS-422 SCM Serial communication</p><p>

6、<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　0.1 選題背景1</p><p>　　0.2 研究目的1</p><p>　　0.3 當(dāng)前形勢(shì)1</p><p>　　第1章 系統(tǒng)方案論證與總體設(shè)計(jì)2</p>

7、<p>　　1.1 方案論證2</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 濕度測(cè)量部分3</p><p><b>　　2.1.1概述3</b></p><p>　　2.1.2濕度控制的基本原理3&l

8、t;/p><p>　　2.1.3感濕特性曲線4</p><p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.3 微處理器 AT89C5113</p><p>　　2.4 流速控制電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　2.4.1數(shù)字電位器16</p><p>　　2.5 鍵盤及顯示

9、電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　2.5.1 軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　2.6 串行通信電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　2.6.1 簡(jiǎn)介22</p><p>　　2.6.2 端口串行通信接口卡23</p><p>　　2.6.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23</p><p>　　

10、2.6.4 通信協(xié)議23</p><p>　　第3章 肥料、水選擇部分26</p><p>　　3.1 施肥系統(tǒng)26</p><p>　　3.2 肥料和水的調(diào)配方法26</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1 系統(tǒng)總圖27</p><p>　　4.2

11、 軟件設(shè)計(jì)27</p><p><b>　　總 結(jié)31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　附錄1：34</b></p><p&

12、gt;<b>　　附錄2：37</b></p><p><b>　　附錄3：41</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　0.1 選題背景</b></p><p>　　目前國外設(shè)施栽培技術(shù)比比較先進(jìn)的國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)

13、按照作物生長的最適宜生態(tài)條件，在現(xiàn)代化溫室內(nèi)實(shí)現(xiàn)作物的自動(dòng)灌溉和自動(dòng)施肥。而這一節(jié)水高效的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在我國還屬于起步階段，國內(nèi)在這方面雖有自主研發(fā)的自動(dòng)澆灌系統(tǒng),但技術(shù)比較簡(jiǎn)單、落后。目前我國溫室中采用的微灌設(shè)備幾乎都是從農(nóng)業(yè)園林設(shè)施發(fā)達(dá)的歐美國家引進(jìn)。而國內(nèi)成套引進(jìn)的系統(tǒng)成本較高。</p><p><b>　　0.2 研究目的</b></p><p>　　灌溉自動(dòng)

14、化是發(fā)展高效節(jié)能農(nóng)業(yè)和園藝的重要手段。由于我國水資源缺乏, 因此實(shí)現(xiàn)按需、按期、按量噴灌, 既可節(jié)省寶貴的水資源, 也可節(jié)省人工費(fèi)用, 具有較強(qiáng)的實(shí)用性。這對(duì)于貫徹黨中央的 “建設(shè)節(jié)能型社會(huì) ”的號(hào)召非常有利, 有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p><b>　　0.3 當(dāng)前形勢(shì)</b></p><p>　　我國現(xiàn)有近33萬多hm 2溫室大棚，主要種植各種時(shí)令蔬

15、菜、花卉和經(jīng)濟(jì)作物，絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)的畦灌，水的利用率只有40％，灌水定額為40～53m立方米／h平方米。進(jìn)入90年代，我國開始大面積推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，先后開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)國家的溫室灌溉設(shè)備（主要是滴灌、微灌和與之相配套的設(shè)備），促進(jìn)了我國溫室大棚節(jié)水灌溉設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用。大城市郊區(qū)已開始大面積推廣溫室大棚滴灌設(shè)備，灌水定額僅為20多立方米／平方米，節(jié)水效果十分明顯，增產(chǎn)0.2～1.0倍，提高了作物的品質(zhì)，節(jié)省勞力，為發(fā)展工廠化農(nóng)業(yè)奠定了

16、基礎(chǔ)。</p><p>　　第1章 系統(tǒng)方案論證與總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1 方案論證</b></p><p>　　本文介紹一套用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)灌溉、自動(dòng)施肥及營養(yǎng)液濃度自動(dòng)控制的微灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠按作物所需灌溉水量、施肥量自動(dòng)灌溉、施肥及按作物所需營養(yǎng)液濃度自動(dòng)進(jìn)行營養(yǎng)液的混合。并且可以通過用戶界面輸入控制指令、監(jiān)控系統(tǒng)

17、工作、查詢系統(tǒng)信息等。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。</p><p><b>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　現(xiàn)代化微灌系統(tǒng)中農(nóng)作物所需要養(yǎng)分來自營養(yǎng)液，所以在灌溉過程中不但要根據(jù)作物需求灌溉水，還要將是以作物生長的一定濃度的營養(yǎng)液通過灌溉水提供給作物。系統(tǒng)由單片機(jī)控制器、灌溉管路、檢測(cè)系統(tǒng)等幾部分組成。</p><p>　　當(dāng)注

18、水泵1運(yùn)行時(shí)，管道1中的灌溉水在穩(wěn)壓閥的作用下以恒定壓力流動(dòng)，這樣灌溉水量就與灌溉時(shí)間成正比。其中大部分灌溉水流經(jīng)管道2流向灌溉水（如微噴頭、滴灌器等）完成作物的灌溉。在每個(gè)灌溉支路上裝有一個(gè)電磁閥，當(dāng)某種作物需要灌溉時(shí)，則打開該支路上的控制電磁閥。當(dāng)混合罐中的水位達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，液位控制閥關(guān)閉管道3與混合罐之間的通道。需要施加營養(yǎng)液時(shí)，打開通往混合罐的電磁閥即可。將傳感器安裝在水泵出水口的好處是經(jīng)過水泵后水與液肥能夠進(jìn)一步的混合，以提

19、高檢測(cè)精度。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 濕度測(cè)量部分</p><p><b>　　2.1.1概述</b></p><p>　　濕度是電子、化工、電力、機(jī)械制造等行業(yè)重要的檢測(cè)參數(shù) 。由于濕度傳感的非線性輸出及一致性較差，使?jié)穸鹊臏y(cè)量方法和手段相對(duì)復(fù)雜，而且濕度傳感器的特性又

20、與溫度密切相關(guān)，溫度變化直接影響傳感器參數(shù)特性變化，因此濕度測(cè)量比其他物理量測(cè)量要復(fù)雜，控制難度大。目前國內(nèi)對(duì)于濕度大多數(shù)設(shè)備屬于只測(cè)不控 ,或采用簡(jiǎn)單的開關(guān)控制，精度低、誤差大、能耗高，往往不能滿足工藝要求。針對(duì)上述問題，該文設(shè)計(jì)了一套基于新型單片機(jī)AT89C51為核心器件，高精度的傳感器作為檢測(cè)元件，液晶圖形顯示作為人機(jī)界面，控制算法優(yōu)良的高精度、低成本自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.1.2濕度控制的

21、基本原理</p><p>　　濕度是表示空氣中水蒸汽的含量的物理量，常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等表示。所謂的絕對(duì)濕度就是單位體積空氣內(nèi)所含的水蒸汽的質(zhì)量，也就是指空氣中水蒸汽的密度。一般用一立方米空氣中水蒸汽的克數(shù)表示，即為：</p><p>　　式中， 是待測(cè)空氣中水蒸汽的質(zhì)量，V為待測(cè)空氣的體積。單位為g/m。</p><p>　　相對(duì)濕度是表示空氣中實(shí)際所含

22、水蒸汽的分壓（Pw）和同溫度下飽和水蒸汽的分壓（Pn）的百分比，即為：</p><p>　　通常，用RH%表示相對(duì)濕度。當(dāng)溫度和壓力變化時(shí)，因飽和水蒸汽變化，所以氣體中的水蒸汽氣壓即使相同，其對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度也會(huì)發(fā)生變化。日常生活所說的空氣濕度，實(shí)際上說的就是相對(duì)濕度。</p><p>　　濕度高的氣體，含水蒸汽越多。若將其氣體冷卻，即使其中所含水蒸汽量不變，相對(duì)濕度將逐漸增加，增到某一個(gè)溫

23、度時(shí)，相對(duì)濕度達(dá)100%，呈飽和狀態(tài)，再冷卻時(shí)，蒸汽的一部分凝聚成露，于是我們把這個(gè)溫度稱之為露點(diǎn)溫度。即空氣在氣壓不變下為了使其所含水蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所必須冷卻到的溫度稱為露點(diǎn)溫度。氣溫和露點(diǎn)溫度的差越小，表示空氣越接近飽和。</p><p>　　2.1.3感濕特性曲線</p><p>　　感濕特性曲線是指濕敏傳感器的感濕特性量隨環(huán)境濕度的變化曲線。圖2－1是典型TiO-VO濕敏傳感器

24、的感濕特性曲線，該曲線反映出相應(yīng)傳感器的最佳使用范圍及靈敏度的高低。</p><p>　　圖2－1典型TiO-VO濕敏傳感器的感濕特性曲線</p><p>　　①靈敏度：由于大多數(shù)濕敏傳感器的感濕特性曲線是非線性的，在不同的濕度范圍內(nèi)具有不同的斜率，故目前多用傳感器在不同環(huán)境濕度下的濕度特征量之比來表示其靈敏度。</p><p><b>　　A）測(cè)濕量程&

25、lt;/b></p><p>　　這是指濕敏傳感器能夠比較精確測(cè)量環(huán)境濕度的最大范圍。</p><p><b>　　B）響應(yīng)時(shí)間</b></p><p>　　當(dāng)環(huán)境濕度改變時(shí)，濕度傳感器完成吸濕或者脫濕以及動(dòng)態(tài)平衡（感濕特征量達(dá)到穩(wěn)定值）過程所需要的時(shí)間，稱為響應(yīng)時(shí)間。感濕特征量的變化滯后與環(huán)境濕度的變化，這種現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。實(shí)際多采用

26、63。2%或者90%響應(yīng)時(shí)間，即感濕特征量的改變量達(dá)到總改變量的63.2%或者90%所需要的時(shí)間。圖2-2表示出了典型的KO-FeO濕敏傳感器的響應(yīng)特性曲線。</p><p>　　圖2-2表示出了典型的KO-FeO濕敏傳感器的響應(yīng)特性曲線</p><p><b>　　C）溫度系數(shù)</b></p><p>　　這是指在感濕特征量的條件下，環(huán)境相對(duì)

27、濕度的變化率。對(duì)于相對(duì)濕敏傳感器而言，單位是%RH/C。</p><p><b>　　D）濕滯回差</b></p><p>　　一般情況下，濕敏傳感器在吸濕和脫濕過程中的兩條曲線不相重合，而是形成一閉合的濕滯回線，如下圖2-3。濕滯回差是指濕滯回線上對(duì)應(yīng)同一感濕特征量值下，環(huán)境濕度的最大差值。</p><p>　　圖2-3濕滯回差示意圖<

28、/p><p><b>　　②集成濕度傳感器</b></p><p>　　集成濕度傳感器的測(cè)量范圍一般可達(dá)到0～100%。但有的廠家為保證精度指標(biāo)而將測(cè)量范圍限制為10%～95%。設(shè)計(jì)+3.3V低壓供電的濕度/溫度測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可選用SHT11、SHT15傳感器。這種傳感器在測(cè)量階段的工作電流為550μA，平均工作電流為28μA（12位）或2μA（8位）。上電時(shí)默認(rèn)為休眠模式

29、（Sleep Mode），電源電流僅為0.3μA（典型值）。測(cè)量完畢只要沒有新的命令，就自動(dòng)返回休眠模式，能使芯片功耗降至最低。此外，它們還具有低電壓檢測(cè)功能。當(dāng)電源電壓低于+2.45V±0.1V時(shí)，狀態(tài)寄存器的第6位立即更新，使芯片不工作，從而起到了保護(hù)作用。</p><p>　?、蹪穸葌鞲衅鞯臏囟认禂?shù) </p><p>　　濕敏元件除對(duì)環(huán)境濕度敏感外，對(duì)溫度亦十分敏

30、感，其溫度系數(shù)一般0.2~0.8%RH/℃范圍內(nèi)，而且有的濕敏元件在不同的相對(duì)濕度下，其溫度系數(shù)又有差別。溫漂非線性，這需要在電路上加溫度補(bǔ)償式。采用單片機(jī)軟件補(bǔ)償，或無溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補(bǔ)償?shù)男Ч蔷€性的溫漂往往補(bǔ)償不出較好的效果，只有采用硬件溫度跟隨性補(bǔ)償才會(huì)獲得真實(shí)的補(bǔ)償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數(shù)。多數(shù)濕敏元件難以在40℃以上正常工作。 

31、</p><p>　　IH-3605是一種電容式集成濕敏傳感器，主要性能參數(shù)如下：V+=5v；T=25C；精度±2%RH（0%到100%RH）；互換性±5%RH（0%到60%），±8%RH（90%RH）典型值；線性度±0.5%RH（典型值）；遲滯±1.2%RH(全量程)；響應(yīng)時(shí)間慢流動(dòng)空氣中為30s；工作電壓范圍4-9v，標(biāo)定時(shí)的工作電壓為5v；工作電流為200μ

32、A，工作電壓時(shí)為9v時(shí)，工作電流為2mA；輸出電壓5v工作電壓時(shí)為0.8-4v（典型值），其他工作電壓時(shí)，輸出電壓與工作電壓成正比；工作溫度范圍-40到+85C。溫度補(bǔ)償可按下式計(jì)算，即</p><p>　　真實(shí)RH值=傳感器RH值/（1.0546-0.00216T） </p><p>　　式子中，T為環(huán)境溫度（C）。</p><p>　　例如，環(huán)境溫度為85C時(shí)，

33、濕敏傳感器輸出電壓為3.05v，則其真實(shí)的輸出電壓值應(yīng)如下計(jì)算，即，真實(shí)RH值=3.05v/（1.0546-0.00216*85）=4.02v 。</p><p>　　出廠時(shí)，每個(gè)濕敏集成傳感器有兩個(gè)已經(jīng)標(biāo)定的數(shù)據(jù)，即0%RH的輸出電壓值和75%RH的輸出電壓值。由于該傳感器有極好的線性度，所以可以根據(jù)上述兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)畫出整個(gè)濕度特性，如下圖2－4。使用時(shí)可以按這兩個(gè)點(diǎn)的電壓對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)整，不必再對(duì)濕度進(jìn)行標(biāo)

34、定。</p><p>　　圖2－4溫度系數(shù)示意圖</p><p>　　IH-3605可以直接接0到5v直流電壓表構(gòu)成制度檢測(cè)儀表，由于沒有濕度補(bǔ)償，但精度稍差。電路硬件圖中的一部分是帶溫度補(bǔ)償濕敏電路。在0%到100%RH時(shí)相應(yīng)輸出0到10v。IH-3605的輸出信號(hào)經(jīng)過集成運(yùn)放A處理，使在0%RH時(shí)輸出為0v；25C時(shí)，100%RH的輸出為10v。Pt100鉑電阻為溫度傳感器，經(jīng)過集成運(yùn)

35、放A放大，輸出與溫度成比例的信號(hào)。Pt100、RP、R及R構(gòu)成電橋，集成運(yùn)放A的輸出提供其工作電壓，以滿足圖2－5所示的補(bǔ)償特性。A為加法器，將濕度放大后的信號(hào)及溫度補(bǔ)償信號(hào)（取自RP）相加，其輸出電壓即是經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)妮敵鲭妷骸穸葴y(cè)量電路如圖2－6</p><p>　　圖2－5溫度補(bǔ)償特性</p><p>　　圖2－6 濕度測(cè)量電路</p><p>　　2.2

36、A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)</p><p>　　雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器常采用動(dòng)態(tài)輸出的方法，我們可以通過三態(tài)緩沖器把它的輸出數(shù)據(jù)線與CPU的數(shù)據(jù)總線相連接，然后根據(jù)動(dòng)態(tài)輸出的時(shí)序?qū)⑵渲鹞蛔x入。</p><p>　　MC14433是3 1/2位的雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度每秒1～10次，量程為1.999V或199.9mV，以 BCD碼的形式輸出，其邏輯符號(hào)如圖2-7所示。</p>

37、<p>　　圖2-7 MC14433的邏輯符號(hào)</p><p>　　MC14433的數(shù)據(jù)信號(hào)有：</p><p>　　DS1～DS4 多路選通脈沖輸出，DS1為千位，DS4為個(gè)位。</p><p>　　Q0～Q3 BCD碼輸出。</p><p>　　-OR過量程標(biāo)志輸出，當(dāng)|VX|＞VR時(shí)，-OR為低電平。</p>&

38、lt;p>　　DU 更新轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出。</p><p>　　EOC 轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志。</p><p>　　與模擬輸入有關(guān)的信號(hào)有：</p><p>　　R1，R1／C1，C1外接積分電阻與電容。在量程為2V時(shí)，R1=470kΩ，C1=0.1μF 。量程為200mV時(shí)，R1=27kΩ，C1=0.1μF 。</p><p>　　C01，

39、C02 補(bǔ)償電容，0.1μF 。</p><p>　　CLK0，CLK1時(shí)鐘振蕩器外接電阻、典型值為470 kΩ，電阻加大，時(shí)鐘頻率降低。</p><p>　　VR 基準(zhǔn)電壓輸入端，選2.0V或200mV。</p><p>　　VX 被測(cè)電壓輸入端。</p><p>　　VAG被測(cè)電壓，基準(zhǔn)電壓接地端。</p><p>

40、;　　VDD，VSS，VEE正負(fù)電源及接地端。</p><p>　　圖2-8為輸出選通脈沖的時(shí)序圖。</p><p>　　圖2-8 MC14433輸出選通脈沖時(shí)序圖</p><p>　　在DS1有效時(shí)輸出千位數(shù)據(jù)，DS4有效時(shí)輸出個(gè)位數(shù)據(jù)。每個(gè)選通脈沖寬度為18個(gè)時(shí)鐘周期。兩個(gè)相鄰脈沖之間的間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期。</p><p>　　DSl有效

41、時(shí)輸出的千位數(shù)據(jù)的含義如下：Q3位表示千位，如Q3=1，則千位為0，如Q3=0，則千位為1。Q2位表示極性，Q2=1表示輸入電壓為正，反之為負(fù)。Q0位=1時(shí)表示超出量程范圍，在Q0=1時(shí)為欠量程，Q0=0時(shí)為過量程。</p><p>　　MC14433可通過74LS244與 CPU的數(shù)據(jù)總線相連，其連接方法如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9 MC14433接口</p>

42、;<p>　　將DU與EOC相連，這樣每次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，數(shù)據(jù)都被更新。EOC信號(hào)還可作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后申請(qǐng)中斷。中斷響應(yīng)后即可讀入數(shù)據(jù)，根據(jù)輸出選通脈沖的時(shí)序，先用查詢方法判斷是否為DS1有效。若是DS1有效，則按Q0，Q2，Q3來決定是否超量程、信號(hào)的極性及千位為1還是0。然后等待DS2周期，讀入百位數(shù)的BCD碼。在DS3、DS4周期內(nèi)分別讀入十位和個(gè)位的BCD碼。讀入數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖2-10所示。&

43、lt;/p><p>　　圖2-10 讀入數(shù)據(jù)的程序流程圖</p><p>　　2.3 微處理器 AT89C51</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是

44、一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖2-11所示</

45、p><p>　　圖2-11 AT89C51的引腳排列圖</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 </p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p>&

46、lt;p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·

47、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源 </b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>

48、;<b>　　管腳說明：</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL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能夠用于外部程序數(shù)

49、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。</p><p>　　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)，將輸出電流，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

50、八位地址接收。 </p><p>　　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)

51、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)。</p><p>　　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。</p><p>　　P3口也可作為A

52、T89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1

53、（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。

54、</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)

55、用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。<

56、;/p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p>

57、<p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性:</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但

58、必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　2.4 流速控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1數(shù)字電位器</p><p>　　數(shù)字電位器也稱為數(shù)控電位器，是一種用數(shù)字信號(hào)控制其阻值改變的器件(集成電路)。</p><p>　　字電位器與機(jī)械式電位器相比，具有可程控改變阻值、耐震動(dòng)、噪聲小、壽命長、抗環(huán)境污染等重要優(yōu)點(diǎn)，因而，

59、已在自動(dòng)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等許多重要領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。但是，數(shù)字電位器額定阻值誤差大、溫度系數(shù)大、通頻帶較窄、滑動(dòng)端允許電流小(一般1～3mA)等，這在很大程度上限制了它的應(yīng)用。</p><p>　　數(shù)字電位器取消了活動(dòng)件，是一個(gè)半導(dǎo)體集成電路。其優(yōu)點(diǎn)為：調(diào)節(jié)精度高；沒有噪聲，有極長的工作壽命；無機(jī)械磨損；數(shù)據(jù)可讀寫；具有配置寄存器及數(shù)據(jù)寄存器；多電平量存儲(chǔ)功能，特別適用于音頻系統(tǒng)；易于軟件

60、控制；體積小，易于裝配。它適用于家族影院系統(tǒng)，音頻還繞控制，音響功放和有線電視設(shè)備等。</p><p><b>　?、?設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　X9241內(nèi)部包括一個(gè)I2C接口和四個(gè)數(shù)字電位器。每個(gè)數(shù)字電位器由電阻陣列及與之對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器WCR、四個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器R0~R3等部分構(gòu)成。其引腳配置如（附錄圖2）所示。</p><

61、p><b>　　A)電阻陣列</b></p><p>　　每個(gè)電阻陣列由63個(gè)串聯(lián)連接的分立的電阻段組成。每個(gè)電阻陣列的物理終端等效于機(jī)械電位器的固定端（VH和VL輸入端）。每個(gè)陣列的VH和VL以及每個(gè)電阻段之間的接點(diǎn)（即抽頭）通過FET開關(guān)連接滑動(dòng)輸出端VW；而滑動(dòng)端VW在電阻陣列中的位置由WCR控制。如果將四個(gè)電阻陣列中的兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)串聯(lián)起來可構(gòu)成127、190或253個(gè)抽頭的

62、數(shù)字電位器。 X9241電位器電阻陣列的阻值種類根據(jù)后綴的不同而不同。當(dāng)分別為Y、W、U時(shí)，則電阻陣列分別為四個(gè)2kΩ、四個(gè)10kΩ、四個(gè)50kΩ的數(shù)字電位器；而當(dāng)為M時(shí)，其內(nèi)部四個(gè)數(shù)字電位器阻值分別為2kΩ、10kΩ、10kΩ、50kΩ。</p><p>　　B)滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器WCR</p><p>　　滑動(dòng)端計(jì)數(shù)寄存器WCR實(shí)際上是一個(gè)6位帶有譯碼輸出的計(jì)數(shù)器，用來實(shí)現(xiàn)選擇六十四選一

63、的FET開關(guān)的位置，即控制滑動(dòng)端在電阻陣列中的位置。WCR是一種易失性存貯器，其內(nèi)容可通過指令改寫，上電時(shí)裝入數(shù)據(jù)寄存器R0的內(nèi)容（注意：此值可能與斷電時(shí)的值不同）。</p><p><b>　　C)數(shù)據(jù)寄存器</b></p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容可由用戶讀出或?qū)懭?，其?nèi)容可傳輸?shù)交瑒?dòng)計(jì)數(shù)寄存器WCR以設(shè)置滑動(dòng)端的位置。每個(gè)數(shù)字電位器有四個(gè)8位非易失性數(shù)據(jù)寄存

64、器R0~R3。</p><p><b>　　D)串行接口</b></p><p>　　X9241支持I2C串行雙向總線的定向規(guī)約：實(shí)際應(yīng)用時(shí)X9241為從器件，由主機(jī)啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸，并為發(fā)送和接收操作提供時(shí)鐘。數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL的信號(hào)間關(guān)系（起始條件、終止條件及應(yīng)答條件）見圖3-1。</p><p>　?、谄骷ぶ芳爸噶罱Y(jié)構(gòu)</p

65、><p><b>　　A)器件尋址</b></p><p>　　在起始后，主器件輸出它所要訪問的從器件地址，該地址的格式如下：</p><p>　　對(duì)于X9241來說，這個(gè)地址的高4位固定為：0101，低4位由物理的器件地址A0~A3輸入端狀態(tài)決定。這樣，X9241把串行數(shù)據(jù)流與地址輸入端的狀態(tài)進(jìn)行比較，若所有位都比較成功，則該器件在總線上作出一個(gè)

66、應(yīng)答響應(yīng)。</p><p><b>　　B)指令結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　主器件在發(fā)送完起始條件及器件地址，且從器件作出應(yīng)答之后，送到X9241的下一個(gè)字節(jié)包括指令及寄存器指針的信息。其格式如下： </p><p>　　其中低4位中前兩位（R0和R1）指出四個(gè)寄存器中的一個(gè)，后兩位（P0和P1）選擇四個(gè)電位器中的哪一個(gè)；高4位決定指令，

67、X9241共有9條指令見（附錄表1）。</p><p>　　9條指令中包括四條兩字節(jié)指令，四條三字節(jié)指令和一條增加/減少指令。   ●兩字節(jié)指令：這四條兩字節(jié)指令用作在WCR與數(shù)據(jù)寄存器中的一個(gè)之間交換數(shù)據(jù)；這種傳輸可以發(fā)生在四個(gè)電位器之一與它們的一個(gè)輔助寄存器之間，或全局性地發(fā)生在所有四個(gè)電位器與它們的一個(gè)輔助寄存器之間；操作時(shí)序見圖2-12（a）。  &#

68、160;●三字節(jié)指令：這四條指令是在主機(jī)和X9241之間傳輸數(shù)據(jù)，無論是主機(jī)與一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器或是主機(jī)直接與WCR間都可以；這些指令是讀、寫WCR（即讀出、寫入選定電位器的當(dāng)前滑動(dòng)端的位置）或讀、寫數(shù)據(jù)寄存器（即讀出、寫入選定的非易失性寄存器的內(nèi)容）；操作時(shí)序見圖2-12（b）。   ●增加/減少指令：這條指令與其它的指令不同，一旦這條指令發(fā)出且X9241已用一個(gè)應(yīng)答來響應(yīng)后，主機(jī)才能夠以時(shí)鐘來觸發(fā)選定的滑

69、動(dòng)端升或降一個(gè)電阻段；這個(gè)操作的命令時(shí)序見圖2-12（c）。</p><p>　　圖2-12 三種時(shí)序圖</p><p>　?、垭娢黄鞯膬?nèi)部金結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2-13是X9241與單片微機(jī)之間的一種有代表性的連接，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用I2C總線數(shù)字電位器可以收到降低成本、簡(jiǎn)化電路的效果；然而在數(shù)字電位器帶來硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化的同時(shí)，卻增加了軟件的工作量，

70、原因是對(duì)其訪問需要一套嚴(yán)格而復(fù)雜的操作；假如有了接口程序模塊，使用I2C總線數(shù)字電位器就很方便了。為此，本文給出筆者已成功應(yīng)用的I2C總線數(shù)字電位器與MCS系列單片機(jī)的接口程序模塊，讀者幾乎不需改動(dòng)就可采用;該程序模塊略加修改還可用于串行E2PR0讀寫。 </p><p>　　圖2-13、89C51與X9241的典型連接方法</p><p>　　在圖2-8的連接中，單片機(jī)的時(shí)鐘

71、為6MHz。由于只連接一片X9241數(shù)字電位器，則地址A3A2A1A0=0000，故X9241的器件地址固定為50H。調(diào)用時(shí)將直接位02H用作滑動(dòng)端的增減位，命令字節(jié)放30H單元，要寫入的數(shù)據(jù)放32H單元；程序執(zhí)行結(jié)束將讀出的數(shù)據(jù)放31H單元。</p><p>　　2.5 鍵盤及顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　以基于單片機(jī)的醫(yī)療設(shè)備控制系統(tǒng)中的鍵盤顯示模塊為例，該模塊中HD7279A器件

72、與單片機(jī)AT89C52只有3條線相連，如圖4所示，其中3引腳插座J1是單片機(jī)AT89C52與HD7279A的連接線．占用單片機(jī)的3條I／0端口線：P1．7／CLK是單片機(jī)產(chǎn)生的控制同步時(shí)鐘，P1．6／CS是HD7279A的片選線；P1．5/DATA是命令數(shù)據(jù)輸出／輸入線。鍵盤中斷線KEY懸空，CS端由單片機(jī)控制是基于省電考慮，也可接地。HD7279A器件控制4個(gè)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，并監(jiān)測(cè)16鍵鍵盤。CLK時(shí)鐘頻率約100 kHz，由單

73、片機(jī)編程延時(shí)決定。在CLK的同步時(shí)鐘作用下，控制命令、顯示數(shù)據(jù)以及采用查詢方式讀取鍵盤鍵值代碼數(shù)據(jù)等均由DATA端輸入／輸出。采用查詢方式讀取鍵值代碼可節(jié)省一條單片機(jī)的I／0端口線，但需占用較多軟件資源，由于該實(shí)例中單片機(jī)的任務(wù)并不復(fù)雜，因此每間隔30 ms讀取一次鍵值代碼。    圖4中DIG4～DIG7既是4位共陰式數(shù)碼管位選控制線，又是鍵盤列掃描線。SSA~SSG,SDP共8條線是4位數(shù)碼管的段選控

74、制線，分別通過200Ω的限流電阻與HD7279A器件的SA～SG，DP相</p><p>　　由于HD7279A與單片機(jī)采用串行接口(最少2線)，對(duì)鍵盤的行列監(jiān)控掃描線與顯示控制的位選段選線共用，外圍元件少，元件取值范圍較寬，工作電流較小，工作穩(wěn)定可靠，因此接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)潔，操作方便，性價(jià)比極高。</p><p>　　2.5.1 軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　針

75、對(duì)圖4中的鍵盤顯示模塊，給出了圖2-14所示的軟件編程流程圖。常規(guī)任務(wù)是指單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)需要執(zhí)行的其他任務(wù)，一次執(zhí)行時(shí)間不超過20 ms；顯示任務(wù)是指單片機(jī)發(fā)送給HD7279A器件的顯示或控制命令，執(zhí)行時(shí)間不超過5 ms；鍵盤一次按下保持時(shí)間一般在60 ms以上，而定時(shí)讀取鍵值代碼的時(shí)間間隔大約為30 ms，因此只要合理安排軟件執(zhí)行時(shí)序，則常規(guī)任務(wù)、顯示任務(wù)和鍵盤操作就不會(huì)產(chǎn)生任何沖突，而且不會(huì)漏掉任何一次按鍵動(dòng)作。</p>

76、<p>　　圖2-14 軟件編程流程圖</p><p>　　2.6 串行通信電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.6.1 簡(jiǎn)介　　在數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理及集散控制、尤其是多從機(jī)的集散控制等工業(yè)過程中，通常都要求集中控制室能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以使各系統(tǒng)間可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高速地進(jìn)行通信。而串行通信方式是計(jì)算機(jī)之間經(jīng)常使用的一種有效通信手段。由于它具有高效、可靠等特點(diǎn)，同時(shí)又

77、遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。    利用通用串行通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信一般采用RS－232口來進(jìn)行。在分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了和多處理機(jī)進(jìn)行通信，往往要用到超過4個(gè)以上的串行通信口，但一般PC機(jī)只提供兩個(gè)RS－232標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口。因此，在集散式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中往往需要使用多端口卡來擴(kuò)展串行端口數(shù)。本文著重研究使用多串行口進(jìn)行多處理機(jī)通信的硬件原理和軟件設(shè)計(jì)方法。</p><p

78、>　　2.6.2 端口串行通信接口卡 </p><p>　　C168P 是MOXA公司生產(chǎn)的八端口串行通信接口板，它擴(kuò)展了8路串行通信端口，是一個(gè)可用于PC／AT總線的多端口的串行通信卡。該通信接口板采用ASIC芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ICS芯片，其傳輸速度范圍可達(dá)到50bps～115．2bps，同時(shí)它還支持RS－232標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。它的8個(gè)端口可以分配給不同的中斷向量或同一中斷向量。另外，MOXA公司還提

79、供了在Microsoft Win32 API函數(shù)下開發(fā)的PComm軟件庫，該軟件庫可用于上層多進(jìn)程或多線程串行通信的軟件開發(fā)，適用于VB、VC、Delphi等高級(jí)語言軟件開發(fā)環(huán)境。由于該串行通信接口板性能優(yōu)良，使用方便，所以被廣泛應(yīng)用于多端口串行通信中。該卡的具體設(shè)置如表1所列。 </p><p>　　2.6.3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　該通信系統(tǒng)采用89C51 單片機(jī)作為下位機(jī)，而以工業(yè)控制PC機(jī)作為上位主機(jī)

80、。下位機(jī)和上位機(jī)之間通過RS－232串行口以半雙工方式進(jìn)行通信。由于RS－232電平的最大通信距離只有15m，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集對(duì)距離的要求。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，筆者自制了一塊可將RS－232C電平轉(zhuǎn)換成RS－485電平的八路電平轉(zhuǎn)換板，并在單片機(jī)端采用了可將RS－485電平轉(zhuǎn)換成TTL電平的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX1483。由于該系統(tǒng)采用了平衡發(fā)送和差分接收電路，因而能檢測(cè)低達(dá)200mV的電壓，從而使最大通信距離可達(dá)到1200m

81、，并在總線上最多可掛接256個(gè)收發(fā)器。該系統(tǒng)的單路通信電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其它七路與此類同。</p><p>　　2.6.4 通信協(xié)議　 在PC機(jī)與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)編程通信之前，兩者之間需要規(guī)定握手協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)收發(fā)的正確性。在本系統(tǒng)中，PC機(jī)與單片機(jī)應(yīng)采用同樣格式的通信協(xié)議。其協(xié)議格式如表2所列。   </p><p>　　表2中ID0、ID1為兩個(gè)字節(jié)地址碼，它們的內(nèi)容

82、相同，代表各從機(jī)地址。Q為特征字符，表明是否為數(shù)據(jù)幀。COM0位是主機(jī)向從機(jī)發(fā)送的命令1。而COM1位則是主機(jī)向從機(jī)發(fā)送的命令2。實(shí)際上，命令1與2可以相同。“日”位用于存放日期字節(jié)?！皵?shù)據(jù)字節(jié)區(qū)”用來存放從機(jī)回送給主機(jī)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)共11個(gè)字節(jié)；“月”位用于存放月字節(jié)；“年”用來存放年字節(jié)；“校和1”表示從0～18求和的結(jié)果；而“校和2”則表示從0～19的求和結(jié)果。 2.6.5  編程方法 </p><

83、;p>　　①上位PC機(jī)編程   　　在Win9x操作系統(tǒng)提供的串行通信驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上，可利用Windows API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)串行口的編程。但在本系統(tǒng)中，可用VC＋＋6．0作為編程環(huán)境，并利用MOXA公司提供的Pcomm軟件庫來實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的采集。它把 Win32 API封裝在自己的軟件包內(nèi)，因而可簡(jiǎn)化編程步驟，并縮短編程時(shí)間。PComm對(duì)串口進(jìn)行編程通信通常涉及下面的四個(gè)處理過程：   

84、; （1）打開一個(gè)要通信的串行端口；    （2）配置串口；    （3）通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)；    （4）釋放串口。    其函數(shù)形式如下： </p><p>　　(1) Sio_open(plrt);</p><p>　　(2)sio_ioctl(port,B3

85、8400,P_NONE｜BIT_8</p><p>　　｜STOP_1); /*Port Control*/</p><p>　　(3)sio_write(port,“ABCDE”,5);</p><p>　　/* Output Data Function*/</p><p>　　Sio_read(port,ibuf,l

86、ength);</p><p>　　/* Input Data function*/</p><p>　　(4)sio_close(port);</p><p>　　/*Port Control,disable the port*/</p><p>　?、谙挛?9C51的串行通信編程　　由于89C51串行口共有四種工作方式，而多處理機(jī)通信必

87、須工作在方式2或方式3，方式2的波特率為fosc／64或fosc／32，而方式3的波特率則可以變化。在89C51利用串行控制寄存器SCON中的SM2和RB8來實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信時(shí)，首先應(yīng)使下位機(jī)開串行中斷并設(shè)定所有下位機(jī)的SM2位為1，而上位機(jī)則發(fā)送RB8為1的地址幀，這樣，所有的89C51都會(huì)響應(yīng)并進(jìn)入串行中斷服務(wù)程序，同時(shí)在中斷服務(wù)程序中與本機(jī)地址進(jìn)行比較，如果是上位機(jī)所選擇的地址，此地址的下位機(jī)則置SM2為0，如果不是上位機(jī)所選擇的地址

88、，則退出中斷，以使SM2繼續(xù)為1。然后再由上位機(jī)發(fā)送RB8為0的數(shù)據(jù)命令幀，以使SM2為0的89C51發(fā)生響應(yīng)，并將上位機(jī)所需的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。以此來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)利用多端口對(duì)多處理機(jī)的串行通信。</p><p>　　第3章 肥料、水選擇部分</p><p><b>　　3.1施肥系統(tǒng)</b></p><p>　　1. 實(shí)際施肥系統(tǒng)原理如圖3-1

89、所示。</p><p>　　圖3-1 施肥系統(tǒng)原理圖</p><p>　　由圖4-1可見，流量控制系統(tǒng)由清水泵、主閥、施肥閥、泄水閥等受控設(shè)備及過濾器、管道等輔助設(shè)備組成。圖中，肥料的濃度值已為配制好的最終肥料濃度。</p><p>　　3.2 肥料和水的調(diào)配方法</p><p>　　通常情況下控制肥料、睡有兩種方法。第一種是簡(jiǎn)單地肥料、清水

90、憑經(jīng)驗(yàn)直接注入溫室，這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，且控制效果基本上依靠配肥者的經(jīng)驗(yàn)，誤差較大。另一種是采用電磁閥控制清水和肥料流量。電磁閥屬于雙位控制閥門，只有開和關(guān)兩種極限狀態(tài)，通過大棚內(nèi)肥料濃度傳感器和濕度傳感器來控制電磁閥的開關(guān)。其優(yōu)點(diǎn)是控制精度較高，成本低，容易實(shí)現(xiàn)，基本符合溫室需要，比較理想。 </p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 系統(tǒng)總

91、圖</b></p><p><b>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　現(xiàn)代控制系統(tǒng)的用戶界面趨向于圖形化 、、多媒體化。實(shí)時(shí)過程中的測(cè)控?fù)?jù)經(jīng)處理后以各種形式提供給用戶，形象直觀。筆者分析系統(tǒng)工藝后，根據(jù)控制要求 ,設(shè)計(jì)了多個(gè)畫面，并通過按鍵切換。系統(tǒng)的總控模塊程序框圖如圖6-2所示 。</p><p>　　單片機(jī)除完

92、成圖中所示的前臺(tái)顯示外,還要進(jìn)行后臺(tái)作業(yè) ,即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理和控制任務(wù) 。</p><p>　　6-2 系統(tǒng)總控模塊程序框圖</p><p>　　圖6-3 PC機(jī)的串行通訊程序流程圖</p><p>　　圖6-4 單片機(jī)的串行通訊程序流程圖</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p

93、>　　自動(dòng)灌溉系統(tǒng)在國內(nèi)還處于研發(fā)階段，自動(dòng)化程度較低 , 智能型控制器的應(yīng)用還很少。本文介紹的模糊自動(dòng)灌溉及施肥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。由于用開關(guān)式電磁閥代替價(jià)格較為昂貴的流量控制閥，不僅能夠顯著地降低了多種施加物灌溉系統(tǒng)的成本，而且還能夠簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路及控制電路，使系統(tǒng)的可靠性及維護(hù)的方便性得到改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)工作可靠，控制精度能夠滿足農(nóng)藝要求，對(duì)于灌溉系統(tǒng)中的自動(dòng)施肥系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。</p&

94、gt;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)歷了兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這短暫的時(shí)間里，它不僅僅使我學(xué)到了寶貴的專業(yè)知識(shí)，更重要的是它使我學(xué)到了怎樣去獨(dú)立思考問題，解決問題，大大提高了我自己的動(dòng)手能力和操作能力，為我今后的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　這次們?cè)O(shè)計(jì)的課題為——大棚自動(dòng)噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它不僅是必須完成的課目，其真正

95、的目的是我對(duì)整個(gè)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)情況做一個(gè)總結(jié)，檢驗(yàn)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)的掌握程度?？梢哉f這絕對(duì)是一個(gè)展望自我，實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的好機(jī)會(huì)。</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我特別感謝我的指導(dǎo)的耐心幫助和各位同學(xué)大力支持。</p><p>　　在這次編寫設(shè)計(jì)報(bào)告中，由于時(shí)間的緊促和編寫者的專業(yè)知識(shí)的有限，再加上我們?nèi)鄙賹?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)使得所寫的畢業(yè)論文的知識(shí)覆蓋面有很大的局限性，而且報(bào)告中難免有不妥之

96、處，所以我懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師能夠給予批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《我國灌溉農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)》 內(nèi)蒙古林學(xué)院學(xué)報(bào) ,2009 </p><p>　　[2]《中國灌排水技術(shù)開發(fā)培訓(xùn)中心.渠道防滲工程技術(shù)， 2007 </p><p>　　[3]《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編》

97、北京航空航天大學(xué)，2006</p><p>　　[4]《生產(chǎn)與運(yùn)作管理》 清華大學(xué)出版社, 2003</p><p>　　[5]《 信息系統(tǒng)開發(fā)方法 ———方法 、策略 、技術(shù) 、工具與發(fā)展》 清華大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[6]《灌區(qū)井群自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究》 華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2004</p><p>　　[7]《單片機(jī)

98、應(yīng)用技術(shù)選編》北京航空航天大學(xué)，2001</p><p>　　[8] Gamma E, Helm R, et al. Design Patterns: Elements of Reusable Object2Oriented software [M ]. Addison Wesley Professional, 2004</p><p>　　[9] Metsker S J. Design

99、Patterns in C#[M ]. 顏炯,譯. 北京:中國電力出版社, 2005.</p><p><b>　　附錄1：</b></p><p>　　大棚噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)管腳圖清單</p><p>　　圖1、MC3487和MC3486的管腳圖和功能表</p><p><b>　　MC3487</b>

100、</p><p><b>　　MC3486</b></p><p>　　圖2、X9421的管腳圖</p><p>　　其中VW0、VW1、VW2及VW3分別為四個(gè)電位器的滑動(dòng)端；VL0、VL1、VL2及VL3分別為四個(gè)電位器的低端；VH0、VH1、VH2及VH3分別為四個(gè)電位器的高端；A0、A1、A2及A3為地址線（用來設(shè)置從屬地址低4位）；S

101、DA及SCL分別為串行數(shù)據(jù)和串行時(shí)鐘；VCC及VSS分別為電源和地。</p><p>　　表1、X9241指令</p><p><b>　　附錄2：</b></p><p>　　大棚噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序清單</p><p><b>　　程序1 </b></p><p>　　RW9

102、241:SCL BIT P1.4</p><p>　　SDA BIT P1.5</p><p>　　INCDEC BIT 02H ；滑動(dòng)端的增減位</p><p>　　DEVICE DATA 50H ；器件地址</p><p>　　COMMAND EQU 30H ；命令字節(jié)</p><p>　　RD_DATA EQU

103、31H ；讀出的數(shù)據(jù)</p><p>　　WR_DATA EQU 32H ；寫入的數(shù)據(jù)</p><p>　　ACALL START_IC ；置開始</p><p>　　MOV A, #DEVICE</p><p>　　ACALL WR_BYTE ；寫器件地址</p><p>　　MOV A, COMMAND ；根據(jù)命

104、令及識(shí)別字散轉(zhuǎn)</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　CJNE A,#09H,XRW1 ；指令的高4位為09H表示R_WCR</p><p>　　AJMP R_WCR</p><p>　　XRW1:CJNE A,#0AH,X

105、RW2 ；指令的高4位為0AH表示W(wǎng)_WCR</p><p>　　AJMP W_WCR</p><p>　　XRW2:CJNE A,#0BH,XRW3 ；指令的高4位為0BH表示R_ROM（讀寄存器）</p><p>　　AJMP R_ROM</p><p>　　XRW3:CJNE A,#0CH,XRW4 ；指令的高4位為0CH表示W(wǎng)_ROM

106、（寫寄存器）</p><p>　　AJMP W_ROM </p><p>　　XRW4:CJNEA,#0DH,XRW5 ；指令的高4位為0DH表示將寄存器中的值傳送到WCR</p><p>　　AJMP ROM_WCR</p><p>　　XRW5:CJNEA,#0EH,XRW6 ；指令的高4位為0EH表示將WCR中的值傳送到寄存器</

107、p><p>　　AJMPWCR_ROM</p><p>　　XRW6:CJNE A,#01H,XRW7 ；指令的高4位為01H表示全局寄存器中值傳送到WCR</p><p>　　AJMP A_ROM_WCR</p><p>　　XRW7:CJNEA,#08H,XRW8 ；指令的高4位為08H表示全局WCR中值傳送到寄存器</p>&

108、lt;p>　　AJMP A_WCR_ROM</p><p>　　XRW8: CJNE A,#02H,XRW9；指令的高4位為02H表示指定的WCR增/減</p><p>　　AJMP INC_DEC</p><p>　　XRW9:ACALL STOP_IC ；命令執(zhí)行完畢，STOP并返回</p><p><b>　　ETI&l

109、t;/b></p><p>　　R_WCR:MOVA, COMMAND ；讀WCR子程序</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p>　　ACALLRD_BYTE</p><p>　　MOV RD_DATA, A</p><p>　　ACALLACK_IC</p><p>

110、;<b>　　AJMPXRW9</b></p><p>　　W_WCR:MOVA, COMMAND ；寫WCR子程序</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p>　　MOVA, WR_DATA</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p><b>　　A

111、JMP XRW9</b></p><p>　　R_ROM:MOV A, COMMAND；讀寄存器子程序</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p>　　ACALLRD_BYTE</p><p>　　MOV RD_DATA, A</p><p>　　ACALLACK_IC</p>

112、<p><b>　　AJMPXRW9</b></p><p>　　W_ROM:MOVA, COMMAND；寫寄存器子程序</p><p>　　ACALL WR_BYTE</p><p>　　MOV A, WR_DATA</p><p>　　ACALL WR_BYTE</p><p>

113、<b>　　AJMP XRW9</b></p><p>　　ROM_WCR:MOV A, COMMAND ；寄存器中數(shù)據(jù)送WCR子程序</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p><b>　　AJMPXRW9</b></p><p>　　WCR_ROM:MOVA, COMMAND

114、；WCR中數(shù)據(jù)送寄存器子程序</p><p>　　CALLWR_BYTE</p><p>　　AJMP XRW9 </p><p>　　A_ROM_WCR:MOV A, COMMAND ；全局寄存器中數(shù)據(jù)送WCR子程序</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p><b>　　AJMPXRW9

115、</b></p><p>　　A_WCR_ROM:MOVA, COMMAND ；全局WCR中數(shù)據(jù)送寄存器子程序</p><p>　　ACALLWR_BYTE</p><p><b>　　AJMP XRW9</b></p><p>　　INC_DEC:MOV R7, #63 </p><p&