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singlechipmicrocomputer;

responder;

12864;

LCD

目录

第1章前言1

1.1课题研究的背景1

1.2课题研究的意义1

1.3国内外发展状况2

1.4课题研究的目标3

1.5本文研究的主要内容3

第2章系统总体方案设计4

2.1系统的实现4

2.2系统选型方案论证5

2.3系统的设计流程7

2.4本章小结8

第3章系统硬件的设计9

3.1硬件部分组成9

3.2主控制模块设计10

3.3数据采集模块设计13

3.4输出控制模块设计13

3.5数据通信模块设计14

3.6传感器模块设计16

3.7本章小结20

第4章系统软件的设计21

4.1控制器单片机的软件设计21

4.2主程序流程图21

4.3上位机软件实现功能22

4.4登陆界面23

4.5主界面24

4.6数据通信模块24

4.7历史数据显示模块28

4.8本章小结29

结论30

参考文献31

致谢32

第1章前言

近年来，随着电子技术和微机的发展，以及电子产品在人们生活中的广泛应用，对单片机的应用已经进入到了人们生活中的方方面面，单片机在人们日常生活中起到越来越重要的作用。

单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器及各种输入/输出接口的芯片，这样一块芯片就具有了计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机[]。

单片机的应用非常广泛，在工业的自动化、智能仪器和仪表、消费类的电子产品、通信领域、武器装备等领域都要用到单片机。

而且大多数电器内的主控芯片就是由一块单片机，可以说，凡是与控制或者简单计算有关的电子设备都可以使用单片机来实现。

单片机把我们带入了一个智能化的电子世界，许多复杂的系统如果由单片机进行设计，就能使电路变得简单。

随着科技的发展和进步单片机与其他硬件设备进行串并行通信的结合使用得到了广泛的应用。

本设计就是基于单片机的抢答器，通过并行通信的方式与显示设备LCD12864传输数据。

从而使抢答系统的显示界面友好美观。

电子智能抢答器是在日常生活中应用非常广泛的一种设备，它快速，公正的判断出最先获得发言权的选手。

现在大多数的抢答器都是使用单片机加外围数字电路组成，增加了许多新的功能，如选手编号显示、倒计时、选手得分等功能。

本设计的电子抢答器用一片8051单片机控制，用4×

3矩阵键盘来模拟选手和主持人的按键，用一块带字库的12864液晶作为显示模块。

显示模块接单片机的P0口。

抢答器采用键盘扫描进行抢答，采用并行方式与液晶屏通信显示信息。

1.1课题研究的背景

一般的单片机系统由硬件系统和软件系统构成。

硬件系统是指微型计算机机系统的实体和装置，通常包括运算器、控制器、存储器、I/O接口等。

运算器和控制器集成在一起称为CPU，是微机核心部件；

CPU加上存放程序和数据的存储器、I/O端口以及外围设备构成单片机硬件系统[]。

软件系统是单片机系统中所用的各种程序的总称，软件系统对整个单片机系统进行控制，使系统按照人的意图完成特定的任务。

软硬件系统共同构成一个完整的单片机系统，紧密结合，缺一不可。

单片机在自动化、实时控制、家用电器、仪器仪表、网络通信、商业、医用、汽车、电子产品、航天军事等领域都有着广泛的应用。

（1）在传感器方面。

长久以来，传感器的品种和规格繁多，原理上的差别也比较大，使传感器的标准化工作进度较慢，不利于传感器在更广阔的领域中应用。

但是随着单片机技术的发展，对传感器和测试仪器的发展带来积极的影响。

传感器的的标准化工作也会更好的促进智能仪器和仪表的规范化，使其可以针对不同的对象，不同功能功能，设计成模块化的结构，并根据需要进行组合，这样可以在很大程度上提高可靠性并且降低成本。

（2）在自动控制系统方面。

单片机控制的自动控制系统不仅具有控制简单、方便、灵活性大的特点，还能提高技术指标，并且在单片机控制系统中，智能化的控制技术正被广泛使用。

（3）在自动化生产方面。

由单片机系统控制的自动化设备提高了工作效率，并且使人的劳动强度降低很多。

在改善了人工操作的工作方式同时，安全性大大提高。

单片机的发展趋势：

（1）微型化。

现今，单片机生产厂商将各种各样功能额的电路包含在单片机里面，是单片机的功能越来越强大，有些厂商还可以根据用户要求量身定做。

在单片机的功能越来越多的同时也要求它的体积更小、重量更轻，这就要求单片机除了有更强的功能外，体积也要尽量小。

现在的单片机都有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使单片机系统的产品也朝着微型化发展。

（2）低功耗化。

随着对单片机功率消耗的要求越来越低，现在各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。

80C51就采用了HMOS和CHMOS。

CMOS虽然功率较低，但是其工作速率不够高，二CHOMS则具备高速和低功耗的特点。

随意这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要方向。

（3）大容量、高性能。

以往的单片机内部ROM一般为几K字节，RAM为数百字节。

这在一些比较复杂的控制场合，这样的容量显然是不够的，必须进行外接存储器对ROM进行扩充。

目前，单片机内的ROM和RAM容量已经得到了很大提升，ROM最大可达64K，RAM最大可达2K。

并且进一步提高了CPU的运算性能，采用精简指令集和流水线技术，大幅提高了运行速率，并加强了中断和定时器功能。

（4）主流与多品种共存。

现今的单片机种类众多，各有各的特点，但依旧是以8051为核心的单片机占据主流地位，兼容8051结构和指令系统的单片机占据了单片机市场的半壁江山。

然而其他的PCI、AVR等单片机也有很强劲的发展势头。

台湾的HOLTEK公司近年单片机产量与日俱增，也占据不小的市场份额。

在一定时期内，这种情形将得到延续。

（5）串行扩展技术。

很长时间里，单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机使用的主流。

随着低价位OTP和各种特殊的片内存储器的发展，外围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”结构的发展。

特别是I2C、SPI等串行总线的应用，使单片机的引脚更少，系统结构更加简化更加规范。

1.2课题研究的意义

在蔬菜大棚内农作物的种植过程中，温度、湿度、光照强度等环境因素是蔬菜大棚内的农作物繁茂生长的重要影响因素。

在蔬菜大棚农作物种植技术中，这几个要素既互相制约又互相依赖，相辅相成，组成了不可分割的有机整体，也可以说组成了一个学科体系，蔬菜大棚管理者必须掌握这三者之间的紧密联系才能在最大限度上获得蔬菜的增产与增收。

蔬菜大棚管理者需要按照科学规律来配置这几个重要影响因素之间的关系，优化资源配置，控制好各自的用量及其排放，不仅有利于节约肥料，保持土壤养分等，而且能够在很大程度上提高蔬菜的产量与质量。

1.3国内外发展状况

1.3.1国外的发展状况

国外的温室栽培最早起源于罗马。

在公元初期，罗马利用透明云母片覆盖黄瓜，使之提早成熟（罗马的哲学家塞内卡记载）。

15～16世纪，法国、英国、荷兰等国家开始

第2章系统总体方案设计

2.1系统的实现

本文系统的设计思想是在总结并分析国内外现有的大棚监控系统的利弊，系统不仅仅能够适应目前的软硬件的需求，还具有预见性的扩充，经过一系列的可行性分析以后得出系统方案的功能模块图如图2-1所示。

图2-1系统方案的功能模块

蔬菜大棚监控系统的主要组成部分如下：

（1）主系统模块的设计：

以单片机应用系统为基础，根据系统外围接口的要求，扩展系统外围电路完成系统设计；

（2）数据采集模块的设计：

硬件设计上选用ADC0809数据采集芯片，设计相应的时序、放大电路完成系统设计；

（3）输出控制模块的设计：

针对控制部件电磁阀和继电器大功率器件，完成功率放大电路的设计，依据蔬菜大棚设备需要的控制信号形式，转换单片机I/O口的输出电平；

（4）通信模块的设计：

在本设计中，上位机与下位机之间选择RS-232串行通信方式，选择通信接口芯片MAX232来完成通信模块电路设计，并编写完成上下位机之间的通信协议；

2.2.2传感器选型论证

蔬菜大棚内的传感器是对蔬菜大棚进行自动监控的基本元器件。

蔬菜大棚内的传感器需要检测大棚内的温度、湿度、光照强度等影响农作物生长的参数信息，然后将这些采集到的参数信息转换为电信号实施进一步的控制任务。

也可以说，蔬菜大棚内传感器的工作情况将直接作用于控制系统的运行情况，蔬菜大棚内执行机构完成的控制依据是蔬菜大棚内传感器采集的参数信息，因此，蔬菜大棚传感器技术是蔬菜大棚监控系统中最基础的，也是最为关键的技术之一[4]。

本设计中对于蔬菜大棚内传感器的精度不存在特别高的要求，但是对于传感器的环境适应性却具有一定的要求。

一方面，蔬菜大棚内温度与湿度长时间处于较高的水平，另一方面，对农作物的土壤进行施肥会导致蔬菜大棚内的土壤和空气中具有较高的酸碱性，基于上述原因，本设计中所选用的蔬菜大棚内的传感器需要具有长期耐较高温度、耐较大湿度以及耐腐蚀的性质。

2.4本章小结

本章介绍了蔬菜大棚监控系统的系统组成部分，论证了单片机芯片与传感器的硬件选型方案，简单介绍一下关于上位机监控软件的VisualC++6.0软件开发平台。

最后总结了系统的设计路线、总体框架以及系统的设计流程。

3.3.1设计方案的确定

本设计中选择8位A/D转换器ADC0809芯片完成模数转换，其片内设置了多路模拟选通开关以及通道地址译码及锁存电路，能够将转换后的数据送入三态输出数据锁存器，完成8路模拟信号的分时采集和转换。

ADC0809芯片主要性能及技术指标如表3-3所示：

表3-3转换器ADC0809芯片主要性能及技术指标

序号

主要性能

技术指标

1

类型

逐次比较型

2

数据采集系统

具有锁存控制的8路模拟开关

3

分辨率

8位

4

转换时间

128ms

5

转换精度

±

0.4%

结论

近年来，蔬菜大棚的监控系统快速发展，传统蔬菜大棚生产模式已经不能解决农产品生产效率低、资源浪费严重、环境污染、产品种类少等诸多问题，信息技术的智能农业是农业现代化发展的必经之路。

参考文献

[1]吴强.温室大棚监测控制系统研究[D].南京林业大学学位论文.2005

[2]王慧.基于AT89S51的蔬菜大棚温控系统设计[J].农业科技与装备.2011,21（8）:

6-9

[3]王巧芝.温室大棚自动控制系统的设计[J].农机科技与信息.2008,

（2）:

23-25

[4]戴勇．基于AT89S52单片机的多功能智能温室测控系统[J]．农机化研究．2009,（5）:

[5]刘静.基于环境参数的蔬菜大棚监控系统研究[D].西南交通大学学位论文．2013

[6]代强.大棚动态参数测试系统[J].河北农业大学学报．2008,12

（1）:

15-19

[7]Wang.H.Applicationresearchonremoteintelligentmonitoringsystemofgreenhouse

basedonZIGBEEWSN[J].IEEE.2009,4

（1）:

1-5

序号┖┚作者．书名[M]．地点:

出版社,出版年:

引用部分起止页

序号┖┚作者．文章名[J]．学术刊物名．年,卷（期）:

引用部分起止页

学术刊物文献无卷号的可略去此项，直接写“年，（期）”。

致　谢

本论文是在哈尔滨石油学院自动控制工程系的导师指导下完成的,在完成毕业设计的过程中，导师做事一丝不苟，勤勤恳恳的教学态度深深地感染了我。

她鼓励我大胆创新，勇于实践，不畏艰难，在本科生的四年生涯中给予我学习与生活上莫大的帮助，在此表达我最诚挚的谢意。