無線溫室大棚光照控制系統開發畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 阻的缺點之一。所以在自動控制中光敏電阻常用作開關量的光電傳感器。方案2：光敏二極管光敏二極管的伏安特性相當于向下平移了的普通二極管，光敏二極管的伏安特性如圖26所示。但光敏三極管的光電流比同類型的光敏二極管大好幾十倍，零偏壓時，光敏二極管有光電流輸出，而光敏三極管則無光電流輸出。原因是它們都能產生光生電動勢，只因光電三極管的集電結在無反向偏壓時沒有放大作用，所以此時沒有電流輸出（或僅有很小的漏電流）。 圖26 光敏二極管的伏安特性曲線 圖27 光敏二極管的光照特性曲線光敏二極管的光照特性亦呈良好線性，這是由于它的電流靈敏度一般為常數。而光敏三極管在弱光時靈敏度低些，在強光時則有飽和現象，這是由于電流放大倍數的非線性所至，對弱信號的檢測不利。故一般在作線性檢測元件時，可選擇光敏二極管而不能用光敏三極管。比較光敏二極管和光敏電阻的光照特性可知，光敏二極管的光照特性線性度非常好，而光敏電阻非線性非常差，開關特性比較好。由此可見，如果是做光照開關使用，光敏電阻擁有更好的效果；如果是用作關照檢測元件，光敏電阻效果更好，良好的線性對于數據的讀取和處理都很方便。綜上所述，我們選擇光敏電阻作為光照度檢測元件。第3章 硬件設計（模塊）介紹光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導體二極管在結構上是類似的,其管芯是一個具有光敏特征的PN結，具有單向導電性，因此工作時需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射PN結時，可以使PN結中產生電子一空穴對，使少數載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增 加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。常見的有2CU、2DU等系列。光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。 通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。當具有光敏特性的PN 結受到光輻射時，形成光電流，由此產生的光生電流由基極進入發射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。 ADC0809數模轉換芯片 ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。 圖28 ADC0809內部結構圖 （1）ADC0809的內部邏輯結構如圖8，由圖8可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據。 （2）．ADC0809引腳結構圖31 ADC0809引腳圖ADC0809各腳功能如下：D7……D0：8位數字量輸出引腳。IN0……IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（……）：參考電壓負端。START：A/D轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動A/D轉換）.EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態數據輸出鎖存器。CLK：時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。（3）ADC0809應用說明ADC0809內部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連；初始化時，使ST和OE信號全為低電平；送要轉換的哪一通道的地址到A，B，C端口上；在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號；是否轉換完畢，我們根據EOC信號來判斷；當EOC變為高電平時，這時給OE為高電平，轉換的數據就輸出給單片機了。 AT89C52單片機芯片AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS……51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業中有著廣泛的應用。AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業標 準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數據RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態進入的控制功能。 圖32 AT89C52外觀和引腳圖 MAX232 TTL轉串口電平芯片MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS……232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5v單電源供電。MAX220–MAX249系列線驅動器/接收器，專EIA/TIA……，尤其是無法提供177。12V電源的應用。這些器件特別適合電池供電系統，這是由于其低功耗關斷模式可以將功耗減小到5uW以內。MAX225，MAXX233，MAX235以及MAX245/MAX246/MAX247不需要外部元件，推薦用于印刷電路板面積有限的應用。、大電流達林頓陳列—ULN2003 ULN2003 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN 達林頓管組成。ULN2003 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。 圖33 達林頓陳列—ULN2003ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關態時承受50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。 硬件電路的設計 時鐘電路的設計時鐘電路就是產生象時鐘一樣準確的振蕩電路。任何工作都按時間順序。用于產生這個時間的電路就是時鐘電路。時鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。AT89C52單片機內部設有一個翻身相放大器所構成的震蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和 圖34 時鐘電路 輸出端，時鐘可以有內部或外部產生。內部時鐘電路是在XTAL1和XTAL2引腳上外界定時元件，內部震蕩電路就產生自己震蕩，定時元件通常采用四應警惕和電容組成的并聯諧振回路（如下圖）。，電容取值為5pf到30pf，電容可以對頻率起微調的作用。 復位電路設計復位電路，就是利用它把電路恢復到起始狀態。為確保微機系統中電路穩定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V177。5%，～。由于微機電路是時序數字電路，它需要穩定的時鐘信號，因此在電源上電時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統各部件處于確定的初始狀態，并從初態開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入 圖35 51單片機復位電路到芯片內的施密特觸發器中的。當系統處于正常工作狀態時，且振蕩器穩定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統復位。 顯示電路設計 顯示電路是有六個八段共陰極數碼管和兩個74hc573八位鎖存器組成，鎖存器的功能是實現當對應端口需要另作他用時可以讓數碼管的顯示不變化。圖36 八段數碼管顯示電路設計 光照度傳感電路設計圖37 光照度傳感電路 RS232通信電路設計 Max232芯片能實現單片機5vttl電平與pc機12v串口標準電平的轉換，實現pc機串口與單片機串口TXD/，RXD/，如下圖，電容選擇104能保證電路的穩定性，兩個指示燈能直觀的反映數據是否傳送。圖38 RS232通信電路 ULN2003驅動電路設計Uln2003能提供更大的輸出電流驅動步進電機運轉圖39 ULN2003驅動電路設計 見附錄第4章 系統軟件方案的設計 MSCOMM控件簡介 ，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設備（如Modem）．還可以發送命令、進行數據交換以及監視和響應在通信過程中可能發生的各種錯誤和事件，從而可以用它創建全雙工 、事件驅動的、高效實用的通信程序。但在實際通信軟件設計過程中，MSComm控件并非像想像中那樣完美和容易控制．特別是在中文Wln95／98下通信時更會出現問題。下面就從基礎開始介紹，然后逐步討淪MSComm控件在編程中出現的問題以及編程技巧。一般悅來，計算機都有一個或多個串行端口，它們依次為Com…，這些串口還提供了外部設備與PC進行數據傳輸和通信的通道。這些串口在CPU和外設之間充當解釋器的角色。當字符數據從CPU發送給外設時，這些字符數據將被轉換成串行比特流數據；當接收數據時，比特流數據被轉換為字符數據傳遞給圖41 MSCOMM控件的添加CPU，再進一步說，在操作系統方面，Windows用通信驅動程序（）調用API函數發送和接收數據，當用通信控件或聲明調用API函數時，它門由COMM. DRV解釋并傳遞給設備驅動程序，作為一個VB程序員，要編寫通信程序．只需知道通信控件提供給Windows通信AP1函數的接口即可．換句話說，只需設定和監視通信控件的屬性和事件即可。工具箱中沒有msm控件，需要在部件中添加，添加時在工具箱上面點擊右鍵選擇部件選項卡，如下圖： winsock控件簡介 Winsock控件建立在TCP、UDP協議的基礎上，完成與遠程計算機的通信。即使對TCP/IP不太熟悉的用戶，使用該控件也可以在十幾分鐘內創建一個簡單的客戶機/服務器程序。下面我們對Winsock控件的事件、方法、屬性按其在程序中出現的順序分別作詳細的介紹，以便更好地理解程序源代碼。 服務器程序的實現過程是：（1）服務器程序必須設置好LocalPort屬性，作為偵聽端口，該值為一個整數（只要是一個其它TCP/IP應用程序沒有使用過的值即可）。（2）使用Listen方法進入偵聽狀態，等待客戶機程序的連接請求。（3）客戶機程序發出連接請求，使服務器程序產生ConnectionRequest事件，該事件得到一個參數requestID。（4）服務器程序用Accept方法接受客戶機程序的requestID請求。這樣，服務器程序就可以用SendData方法發送數據了。Accept方法必須用上一步得到的requestID作為其參數。（5）當服務器程序接收到數據時，產生DataArrival事件，參數BytesTotal包含接收到的數據字節數。在該事件中，可以用GetData方法接收數據。（6）如果接受到Close事件，則用Close方法關閉TCP/IP連接。 客戶機程序的實現過程是：（1）客戶程序設置Remotehost屬性，以便指定運行服務器程序的主機 名，該字符串可在“控制面板|網絡|標識|計算機名”中查到。 （2）設置RemotePort屬性,以便指定服務器程序的偵聽端口。（3）使用Connect方法，向服務器提出連接請求。（4）服務器接受客戶機程序的請求，客戶機程序產生Connect事件，就可以用SendData方法發送數據了。（5）當客戶機程序接收到數據時，產生DataArr