1 簡介

Hi，大家好，這里是丹成學長，今天向大家介紹一個 單片機專案

基于單片機的智能溫控農業大棚系統

大家可用于 課程設計 或 畢業設計

技術解答、畢設幫助、開題指導
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2 緒論

2.1 課題背景與目的

近年來我國的溫室控制取得了 長足的進步， 首先在溫室群控制方面， 進行了初步的探索和理論研究， 其次在溫室控制中引入了 人工智能和先進的控制演算法， 當前溫室控制系統研究熱點己由簡單的DDC(直接數字控制) 發展到分布式控制系統， 如 DCS(分布式控制) 、 FCS(柔性控制) 等網路化的控制系統，實施遠程控制， 雖然國內溫室規模有限， 還沒有形成規模經濟， 另外構建的費用也較高， 但從長遠來看，溫室監控系統分布式和網路化將是一種必然的趨勢， 本方案以 AT89C51 單片機系統為核心來對溫度，濕度和二訊訓碳濃度進行實時控制和檢測， 檢測單元能獨立完成各自功能， 并根據單片機的指令對溫度進行實時或定時采集， 單片機負責控制指令的發送， 并控制各機構進行溫度采集， 手機測量資料， 同時對測量結果進行處理及顯示，

3 系統設計

本設計是基于AT89C51單片機的溫濕度智能控制采集系統，主要完成以下功能：

(1)選擇AT89C51單片機，了解其基本特性和功能，使用AT89C51實作對溫濕度及二訊訓碳濃度的智能控制，

(2)使用溫度傳感器測量現場環境溫度，進行資料的采集及傳到單片機處理，

(3)使用濕度傳感器對現場時讀資料采集，由單片機進行資料處理和控制，實作范圍為1%—99%RH的濕度控制，

(4)設計人機對話介面，鍵盤顯示和報警系統，

(5)設計執行機構電路，是單片機能夠自動控制執行機構作業，

(6)在完成以上功能時，要確保系統的可靠性和穩定性，是系統能夠長期穩定的工
作，

詳細設計描述

采用的芯片主要有：ATMEL公司生產的AT89C51單片機，AD公司生產的AD590集成溫度傳感器，電容式濕度傳感器HS1101，

單片機通過AD0809A\D轉換器把從傳感器輸出的模擬信號轉換成數字信號，通過單片機對脈沖寬值的計算得到濕度值，

選用的二訊訓碳傳感器是FIGARO(弗加羅)公司生產的固態電化學型氣體敏感元件TGS4160，通過監測S（＋）、S（－）兩個電極之間所產生的電勢值EMF，就可以測量CO2的濃度值，

在這里溫度及二訊訓碳濃度需要模數轉換，

在執行機構中，可以通過單片機直接控制來達到需要的數值，

顯示部分由單片機分時把溫度濕度及二訊訓碳濃度值送到數碼管顯示，通過鍵盤可以設定引數的上限值下限值，當當前引數超過設定值時，由單片機控制報警電路報警，

同時單片機控制相應的執行機構運行相應的動作，使得溫度濕度及二訊訓碳濃度恢復到正常水平，

3.2 硬體部分

溫度測量電路

AD590 封裝圖簡介

溫度測量電路

其他電路部分

非關鍵點，略

3.3 軟體部分

主程式

主程式是整個測控系統中最重要的程式， 各個子程式都在主程式的協調指揮下運行， 是一個順序執行的無限回圈程式， 可以被任何優先級的中斷請求所打斷，

主程式的初始化作業主要完成對 X25045、 HS1101、 LED、 ADC0809、 測驗資料暫存器、 串行口、 定時/計數器等的初始化， 在程式的開始， 撰寫一段簡短的程式， 執行該程式并與預定結果進行比較， 如果不同， 則跳轉到錯誤處理子程式;如果相同， 則證明 CPU 及其它部件作業正常， 程式繼續向下執行，

子系統程式

溫濕度程式流程

選用電容式傳感器 HS1101， 根據其電容的改變而改變了 555 定時器的輸出脈沖的寬度，

鍵盤顯示子程式

3.4 實作效果

過熱驅動風扇

換上LED屏，并且模擬溫室環境(加上個盒子)

3.5 部分相關代碼

/************************************************
 
 作者：丹成學長，Q746876041
************************************************/


/*********************************************************************
 * INCLUDES
 */

#include "ZComDef.h"
#include "OSAL.h"
#include "OSAL_Nv.h"
#include "OnBoard.h"
#include "ZMAC.h"

#ifndef NONWK
  #include "AF.h"
#endif

/* Hal */
#include "hal_lcd.h"
#include "hal_led.h"
#include "hal_adc.h"
#include "hal_drivers.h"
#include "hal_assert.h"
#include "hal_flash.h"

/*********************************************************************
 * MACROS
 */

/*********************************************************************
 * CONSTANTS
 */

// Maximun number of Vdd samples checked before go on
#define MAX_VDD_SAMPLES  3
#define ZMAIN_VDD_LIMIT  HAL_ADC_VDD_LIMIT_4

/*********************************************************************
 * TYPEDEFS
 */

/*********************************************************************
 * GLOBAL VARIABLES
 */

/*********************************************************************
 * EXTERNAL VARIABLES
 */

/*********************************************************************
 * EXTERNAL FUNCTIONS
 */

extern bool HalAdcCheckVdd (uint8 limit);

/*********************************************************************
 * LOCAL VARIABLES
 */

/*********************************************************************
 * LOCAL FUNCTIONS
 */

static void zmain_dev_info( void );
static void zmain_ext_addr( void );
static void zmain_vdd_check( void );

#ifdef LCD_SUPPORTED
static void zmain_lcd_init( void );
#endif

/*********************************************************************
 * @fn      main
 * @brief   First function called after startup.
 * @return  don't care
 */
int main( void )
{
  // Turn off interrupts
  osal_int_disable( INTS_ALL );

  // Initialization for board related stuff such as LEDs
  HAL_BOARD_INIT();

  // Make sure supply voltage is high enough to run
  zmain_vdd_check();

  // Initialize board I/O
  InitBoard( OB_COLD );

  // Initialze HAL drivers
  HalDriverInit();

  // Initialize NV System
  osal_nv_init( NULL );

  // Initialize the MAC
  ZMacInit();

  // Determine the extended address
  zmain_ext_addr();

  // Initialize basic NV items
  zgInit();

#ifndef NONWK
  // Since the AF isn't a task, call it's initialization routine
  afInit();
#endif

  // Initialize the operating system
  osal_init_system();

  // Allow interrupts
  osal_int_enable( INTS_ALL );

  // Final board initialization
  InitBoard( OB_READY );

  // Display information about this device
  zmain_dev_info();

  /* Display the device info on the LCD */
#ifdef LCD_SUPPORTED
  zmain_lcd_init();
#endif

#ifdef WDT_IN_PM1
  /* If WDT is used, this is a good place to enable it. */
  WatchDogEnable( WDTIMX );
#endif

  osal_start_system(); // No Return from here

  return 0;  // Shouldn't get here.
} // main()

/*********************************************************************
 * @fn      zmain_vdd_check
 * @brief   Check if the Vdd is OK to run the processor.
 * @return  Return if Vdd is ok; otherwise, flash LED, then reset
 *********************************************************************/
static void zmain_vdd_check( void )
{
  uint8 vdd_passed_count = 0;
  bool toggle = 0;

  // Repeat getting the sample until number of failures or successes hits MAX
  // then based on the count value, determine if the device is ready or not
  while ( vdd_passed_count < MAX_VDD_SAMPLES )
  {
    if ( HalAdcCheckVdd (ZMAIN_VDD_LIMIT) )
    {
      vdd_passed_count++;    // Keep track # times Vdd passes in a row
      MicroWait (10000);     // Wait 10ms to try again
    }
    else
    {
      vdd_passed_count = 0;  // Reset passed counter
      MicroWait (50000);     // Wait 50ms
      MicroWait (50000);     // Wait another 50ms to try again
    }

    /* toggle LED1 and LED2 */
    if (vdd_passed_count == 0)
    {
      if ((toggle = !(toggle)))
        HAL_TOGGLE_LED1();
      else
        HAL_TOGGLE_LED2();
    }
  }

  /* turn off LED1 */
  HAL_TURN_OFF_LED1();
  HAL_TURN_OFF_LED2();
}

/**************************************************************************************************
 * @fn          zmain_ext_addr
 *
 * @brief       Execute a prioritized search for a valid extended address and write the results
 *              into the OSAL NV system for use by the system. Temporary address not saved to NV.
 *
 * input parameters
 *
 * None.
 *
 * output parameters
 *
 * None.
 *
 * @return      None.
 **************************************************************************************************
 */
static void zmain_ext_addr(void)
{
  uint8 nullAddr[Z_EXTADDR_LEN] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
  uint8 writeNV = TRUE;

  // First check whether a non-erased extended address exists in the OSAL NV.
  if ((SUCCESS != osal_nv_item_init(ZCD_NV_EXTADDR, Z_EXTADDR_LEN, NULL))  ||
      (SUCCESS != osal_nv_read(ZCD_NV_EXTADDR, 0, Z_EXTADDR_LEN, aExtendedAddress)) ||
      (osal_memcmp(aExtendedAddress, nullAddr, Z_EXTADDR_LEN)))
  {
    // Attempt to read the extended address from the location on the lock bits page
    // where the programming tools know to reserve it.
    HalFlashRead(HAL_FLASH_IEEE_PAGE, HAL_FLASH_IEEE_OSET, aExtendedAddress, Z_EXTADDR_LEN);

    if (osal_memcmp(aExtendedAddress, nullAddr, Z_EXTADDR_LEN))
    {
      // Attempt to read the extended address from the designated location in the Info Page.
      if (!osal_memcmp((uint8 *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), nullAddr, Z_EXTADDR_LEN))
      {
        osal_memcpy(aExtendedAddress, (uint8 *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), Z_EXTADDR_LEN);
      }
      else  // No valid extended address was found.
      {
        uint8 idx;
        
#if !defined ( NV_RESTORE )
        writeNV = FALSE;  // Make this a temporary IEEE address
#endif

        /* Attempt to create a sufficiently random extended address for expediency.
         * Note: this is only valid/legal in a test environment and
         *       must never be used for a commercial product.
         */
        for (idx = 0; idx < (Z_EXTADDR_LEN - 2);)
        {
          uint16 randy = osal_rand();
          aExtendedAddress[idx++] = LO_UINT16(randy);
          aExtendedAddress[idx++] = HI_UINT16(randy);
        }
        // Next-to-MSB identifies ZigBee devicetype.
#if ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE && !ZG_BUILD_JOINING_TYPE
        aExtendedAddress[idx++] = 0x10;
#elif ZG_BUILD_RTRONLY_TYPE
        aExtendedAddress[idx++] = 0x20;
#else
        aExtendedAddress[idx++] = 0x30;
#endif
        // MSB has historical signficance.
        aExtendedAddress[idx] = 0xF8;
      }
    }

    if (writeNV)
    {
      (void)osal_nv_write(ZCD_NV_EXTADDR, 0, Z_EXTADDR_LEN, aExtendedAddress);
    }
  }

  // Set the MAC PIB extended address according to results from above.
  (void)ZMacSetReq(MAC_EXTENDED_ADDRESS, aExtendedAddress);
}

/**************************************************************************************************
 * @fn          zmain_dev_info
 *
 * @brief       This displays the IEEE (MSB to LSB) on the LCD.
 *
 * input parameters
 *
 * None.
 *
 * output parameters
 *
 * None.
 *
 * @return      None.
 **************************************************************************************************
 */
static void zmain_dev_info(void)
{
#ifdef LCD_SUPPORTED
  uint8 i;
  uint8 *xad;
  uint8 lcd_buf[Z_EXTADDR_LEN*2+1];

  // Display the extended address.
  xad = aExtendedAddress + Z_EXTADDR_LEN - 1;

  for (i = 0; i < Z_EXTADDR_LEN*2; xad--)
  {
    uint8 ch;
    ch = (*xad >> 4) & 0x0F;
    lcd_buf[i++] = ch + (( ch < 10 ) ? '0' : '7');
    ch = *xad & 0x0F;
    lcd_buf[i++] = ch + (( ch < 10 ) ? '0' : '7');
  }
  lcd_buf[Z_EXTADDR_LEN*2] = '\0';
  HalLcdWriteString( "IEEE: ", HAL_LCD_LINE_1 );
  HalLcdWriteString( (char*)lcd_buf, HAL_LCD_LINE_2 );
#endif
}

#ifdef LCD_SUPPORTED
/*********************************************************************
 * @fn      zmain_lcd_init
 * @brief   Initialize LCD at start up.
 * @return  none
 *********************************************************************/
static void zmain_lcd_init ( void )
{
#ifdef SERIAL_DEBUG_SUPPORTED
  {
    HalLcdWriteString( "TexasInstruments", HAL_LCD_LINE_1 );

#if defined( MT_MAC_FUNC )
#if defined( ZDO_COORDINATOR )
      HalLcdWriteString( "MAC-MT Coord", HAL_LCD_LINE_2 );
#else
      HalLcdWriteString( "MAC-MT Device", HAL_LCD_LINE_2 );
#endif // ZDO
#elif defined( MT_NWK_FUNC )
#if defined( ZDO_COORDINATOR )
      HalLcdWriteString( "NWK Coordinator", HAL_LCD_LINE_2 );
#else
      HalLcdWriteString( "NWK Device", HAL_LCD_LINE_2 );
#endif // ZDO
#endif // MT_FUNC
  }
#endif // SERIAL_DEBUG_SUPPORTED
}
#endif

/*********************************************************************
*********************************************************************/


/*******************************************************************
篇幅有限，只展示部分代碼
作者：丹成學長，Q746876041
********************************************************************/

4 最后

技術解答、畢設幫助、開題指導
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單片機畢設專案大全：
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