以单片机为核心的温室智能控制系统

　　由于不可能事先测定每个标准湿度值所对应的频率值(那样会大大增加工作量，并且也没有必要)，所以只对其中某些特定的湿度值进行测量和记录即可。比如在图6所示的湿度传感器特性中，实际的湿度／频率曲线T0(如图6所示)在应用中只需标定A、B、C、D、E五个点的标准值，然后运用数值方法来实现对AB、BC、CD、DE各区间段湿度的近似测量。在此需要强调的是，由于湿敏元件的阻抗是随着温度变化的，这会导致不同温度下的不同湿度／频率曲线(如T1℃下对应的曲线T1；T2℃时对应的曲线T2)，故要分别对不同温度下的湿／频曲线进行测定。

　　DS18B20正好可以完成对温度的标定。因为本测试装置只需标定15℃、20℃、25℃、30℃四条曲线，然后根据数值方法并利用软件便可对15℃～30℃之间任意温度下的湿度进行准确测量。

　　本传感器振荡电路的参数最优化问题是指选择合适的电子元件(Cq和R)来保证湿度传感器的灵敏度和测量数据的单调性。高分子湿敏元件与LM555组成的振荡电路如图7所示。经研究表明，湿敏元件的等效电阻电容混合复杂二端网络在一定频率下可等效为电阻与电容串联结构(如图7所示的Rh和Ch)。其中，Uo表示输出电平，Cq微积分电容。该振荡器的振荡包括：放电和充电两个过程。当送入电压VCC时，Ch和Cq的总压降为零，TR和TH端口电压均小于VCC／3，输出端Uo为高电平1。电源通过电阻R对Ch和Cq充电，以使TH和TR口电压Uo逐渐升高。当其升高到2VCC／3时，LM555内部发生翻转使输出端变低，此后LM555定时器内的放电管导通。Ch和Cq通过Rh和放电管放电。当TR和TH端口电压下降到VCC／3时，输出端又变高。其输出波形如图8所示。若湿敏电阻选CHR-01则R可取2 kΩ，Cq取68 pF。

　　3.3 PX-625型光控电路

　　PX-625型光控电路由电阻型薄膜光敏电阻、LM555集成芯片及相关的电子元件组成，它利用三极管的导通和截止来控制电动机的正反转，并将控制信息传给单片机。图9所示是PX-625型光控电路原理图。

　　4 软件程序设计

　　4.1 程序流程

　　本系统软件主要由主控机程序和从机程序两部分构成。主程序主要实现系统的初始化、数据显示、从机相关信息设定及通信的处理。系统的初始化包括寄存器的初始化(控制寄存器、堆栈、中断寄存器等)，通信初始化(串口的初始化，MAX485的初始化，通信缓冲区的初始化)，数码管初始化，输出端口的初始化，以及采集、累计数据的初始化。数据显示则包括各类参数、测量数据等的读取和显示屏的刷新。

　　通信的处理主要是针对主空机与从机的信息交换与处理。主机程序流程图如图10所示。

　　从机程序主要由温／湿度信号采集程序、光控指示程序、报警程序、温度存储程序和响应主机命令程序组成，该从机采样流程图如图11所示。从机响应主机的程序实际上是一个中断处理程序。从机在工作过程中，当检测到主机发送来的命令时，它将停止温度信号采集程序，转而去响应主机的请求。主机命令或请求有以下四种：报警查询、设置从机时间、设置报警阈值和巡检温度。

　　4.2 主机与从机的通讯帧结构

　　由于温室智能控制系统的温度、湿度、光强的检测和控制都用到了通讯，本系统选用RS-485总线通讯并采用通讯帧
结构。并约定数据的第一个字节为现场信息，当现场信息为SOH时才是合法的；第二个字节用来判断是主机处理器发送的数据还是从机检测器发送的数据；三、四两个字节为从机检测器的ID号，每一台检测器的ID号都是不同的：五、六、七三个字节为功能码；第八个字节为STX；后面的数据(DATA)为测试信息，其长度根据各功能码而有所不同，也可以为零；倒数第二个字节为通讯结束标志，当其为ETX时才合法；最后一位为通讯校验码(BCC)。

　　5 结束语

　　当今科技发展迅速，单片机嵌入式开发有着光明的前景。由于单片机经济实用、开发简便，因而依然在工业控制、农业自动化、家电智能化等领域占据了广泛的市场。本文介绍的系统设计有一定的实用性，但该系统在设计过程中仍有很多漏洞。还需要在智能化方面加以改进。特别是语音告警、节省功耗，提高稳定度等方面。