基于RS485总线实现蔬菜大棚的温湿度监控系统(三个大棚)(2)

。DATA

三态引脚是内部的数据的输出和外部数据的输入引脚。DATA在SCK时钟的下降沿之后改变状态，并在SCK时钟的上升沿有效。即微控制器可以在SCK的高电平段读取有效数据。在微控制器向SHT10传输数据的过程中，必须保证数据线在时钟线的高电平段内稳定。为了避免信号冲突，微控制器仅将数据线拉低，在需要输出高电平的时候，微控制器将引脚置为高阻态，由外部的上拉电阻(例如：lOk~)将信号拉至高电平。

为避免数据发生冲突，MCU应该驱动DATA使其处于低电平状态，而外部接1个上拉电阻将信号拉至高电平。

传感器SHT10的电路连接图：

（3）命令与时序

SHT10命令如表所列:

用PROTURE 99画图

读状态寄存器 写状态寄存器 保留 默认值，下一个命令前等待至少11ms a.命令时序

00111 00110 0101X~1110X

软件复位，复位接口、清楚状态寄存器为 11110

发送一组“传输启动”序列进行数据传输初始化，如图所示。其时序为：当 SCK 为高电平时 DT 翻转保持低电平，紧接着 SCK 产生1个发脉冲，随后在 SCK 为 高电平时 DATA 翻转保持高电平。 紧接着的命令包括3个地址位(仅支持“000” )和5个命令位。SHT10指示正 确接收命令的时序为：在第8个 SCK 时钟的下降沿之后将 DATA 拉为低电平(ACK 位),在第9个 SCK 时钟的下降沿之后释放 DATA(此时为高电平) 。DATA

SCK

命令时序

b.测量时序(RH 和 T) “000 00101”为相对湿度(RH)量， “000 00101”为温度(θ)测量。发 送一组测量命令后控制器要等待测量结束，这个过程大约需要20/80/320ms 对应 其8/12/14位的测量。测量时间随内部晶振的速度而变化，最多能够缩短30%。 SHT10下拉 DATA 至低电平而使其进入空闲模式。 重新启动 SCK 时钟读出数据之前， 控制器必须等待这个“数据准备好”信号。 接下来传输2个字节的测量数据和1个字节的 CRC 校验。MCU 必须通过拉低 DATA 来确认每个字节。所有的数据都从 MSB 开始，至 LSB 有效。例如对于12位 数据，第5个 SCK 时钟时的数值作为 MSB 位；而对于8位数据，第1个字节(高8 位)数据无意义。 确认 CRC 数据位之后，通信结束。如果不使用 CRC-8校验，控制器可以在测 量数据 LSB 位之后，通过保持 ACK 位为高电平来结束本次通信。测量和通信结束 后，SHT10自动进入休眠状态模式。 c.复位时序

用PROTURE 99画图

2.2.3复位电路的设计

本系统采用RC复位电路，RC复位电路实质是一阶充放电电路。如图所示。该电路提供有效的复位信号RST（高电平)直至系统电源稳定后撤销复位信号（低电平）。设t为保持高电平的时间，只要保证t=RC>2M（M为机器周期）即可。

复位电路图

2.2.4 报警电路

系统采用声音报警来实现温湿度的越限报警，当蔬菜大棚里的温湿度超过人为的设定值时，与该大棚里温湿度传感器相连的单片机会输出一个高电平给该报

警电路中的三极管，从而使三极管工作带动小喇叭发出声音警报。

用PROTURE 99画图

2.2.5 键盘输入电路

本系统是通过键盘按键输入电路实现对蔬菜大棚里的温湿度设置。

当有人按键设置温湿度后，设置的数据会传送给主机。如果下位机经RS485总线传送过来的数据会在主机内与该数据进行比较，若超过该数据则会启动语音报警电路。

用PROTURE 99画图

2.3 SHT10数据采集

用PROTURE 99画图

需要使用复位时序，来复位串行端口，然后重新进行测量SHTlO数据采集程序流程图如上图。

SHT10读写数据的规则是：DATA在SCK时钟的下降沿之后改变状态，并在SCK时钟的上升沿有效。从微控制器向SHT10写数据的角度来看，可以理解为上升沿将触发SHT10锁存数据，即微控制器在下降沿输出数据，再给出上升沿触发SHT10锁存数据。下降沿和上升沿之间的时间间隔需要满足SHT10的数据建立时间1 (最小值为lOOns)，上升沿之后数据也需要保持一段时间，这段时间用于满足SHT1 0的数据保持时间TH(典型值为lOns)。

当SHT10完成测量后，微控制器需要发布读时序将测量结果读回。实现读时序首先需要实现8个数据位的读取。SHT10读写数据的规则是：DA—TA在SCK时钟的下降沿之后改变状态，并在SCK时钟的上升沿有效。从微控制器读数据的角度理解，时钟线的下降沿将触发SHT10接口内的锁存器输出数据，输出数据在时钟线上升沿之后达到稳定，下降沿和上升沿之间的时间间隔要大于SHT10的输出数据有效时间Tv(典型值为250ns)，即微控制器需要先给出下降沿，延时一段时间待数据稳定后再读取数据。此外，微处理器需要在第9个时钟给出应答位，这属于写时序，写时序可参考前文的论述。读时序的C语言程序代码如下，

程序的人口参数为0或1，0代表给出应答位，继续接收后续数据；1表示终止通信。

2.4超温湿报警和温湿度值的LCD显示流程图

用PROTURE 99画图

2.5系统上位机流程图

2.5系统的原理图

2.5.1 上位机的电路原理图

用PROTURE 99画图

2.5.2 系统下位机原理图

用PROTURE 99画图

第 3 章 课程设计总结

通过这次设计实践。我学会了计算机设计系统的基本思路，对系统设计的设计原理和设计原则也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些实际问题不加重视，当我们把自己想出来的设计与现实相结合的时候，问题出现了，不是不能实现，就是实现效果和我们理想的效果不符合。本次设计使我看到实际与‘想象’的差距。

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

在本次设计中，由于我们需要的知识是多方面的还有以前没有接触过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。

用PROTURE 99画图

参考文献

［1］余永权，汪明慧，等.单片机在控制系统中的应用［M］.北京：电子工业出版社，2003.

［2］谢运祥，欧阳森，等.电力电子单片机控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2007.

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［4］孙肖子.实用电子电路手册［M］.北京：高等教育出版社，1991.

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