【正文】 求越來(lái)越嚴(yán)格，如何種植出品種優(yōu)良的植物，一直是人們研究的話題。而基于單片機(jī)的溫濕度 檢測(cè) 系統(tǒng)對(duì)解決這些問(wèn)題有著非常重大的意義。 以前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對(duì)不同種類植被生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期所需的溫度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。溫濕度 檢測(cè) 對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的實(shí)際意義，它代表了一類自動(dòng)控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛。 立題的目的和意義 環(huán)境的監(jiān)測(cè)與控制在工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、國(guó)防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)用的場(chǎng)合不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬(wàn)別。在實(shí)際生活中此類系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個(gè)重要的顯示和分析指標(biāo)，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應(yīng)的措施。 89C51 單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用 89C51 單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動(dòng)檢測(cè)與控制，而且 89C51 單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性價(jià)比高。使用 89C51 型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度 檢測(cè)控制系統(tǒng)，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。 當(dāng)其超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)報(bào)警提醒人進(jìn)行控制 。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室 大棚 當(dāng)中無(wú)疑為 植物 的生活提供了更加適宜的環(huán)境。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)外的溫濕度檢測(cè)使用的溫濕度檢測(cè)元件種類繁多、應(yīng)用范圍也較廣泛加之單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趩螜C(jī)片的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究較少。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自己的 生活環(huán)境越來(lái)越嚴(yán)格。 特別在溫室大棚中，對(duì)溫濕度要求更為嚴(yán)格。 基于單片機(jī)的溫濕度 監(jiān)測(cè)控制統(tǒng)設(shè)計(jì)，將對(duì)環(huán)境的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)做詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用高性能的控制芯片 89C51，高精度數(shù)字溫濕度傳感器 AM2301。向模塊化、高速化、智能化的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靠近。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室 大棚 當(dāng)中無(wú)疑為 植物 的生活提供了更加適宜的環(huán)境 ,符合 植物的生活環(huán)境要求，具有良好的發(fā)展前景。 本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容 本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是： 人性化的設(shè)計(jì)。根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的范圍內(nèi)。 能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。 通過(guò)采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的 判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（ 包括警報(bào)燈的提示功能以及提示音等）進(jìn)行報(bào)警 。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能是： 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測(cè)量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對(duì)采集的溫濕度值進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能檢測(cè)。 實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警，并啟動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的目的。 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。 要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)： 測(cè)溫范圍： 0。 C 60。 C 測(cè)溫精度： +。 C 測(cè)濕范圍： 0100%RH 測(cè)濕精度： +%RH 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。 可靠性 高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對(duì)供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通 道抗干擾措施；進(jìn)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。 操作維護(hù)方便 在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對(duì)操作人員專用知識(shí)的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能減少人機(jī)交換接口，多采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場(chǎng)故障自動(dòng)診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對(duì)故障進(jìn)行定位，以便進(jìn)行維修。 性價(jià)比 單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)在于高性能價(jià)格比。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，再設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性 能外，盡可能降低成本，如簡(jiǎn)化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能使用軟件功能取代硬件功能等。 系統(tǒng)的組成和工作原理 系統(tǒng)的組成 以單片機(jī)為控制核心，采用溫濕度測(cè)量，通信技術(shù)，控制技術(shù)等技術(shù)，以溫濕度傳感器作為測(cè)量元件，構(gòu)成智能溫濕度測(cè)量控制系統(tǒng)?？煞譃闇貪穸葴y(cè)量電路，顯示電路，聲光報(bào)警電路，溫濕度控制電路，見(jiàn)圖 ： AT89C51，溫濕度傳感器 AM2301， 1602LCD顯示模塊，降溫裝置風(fēng)扇，升溫裝置加熱器，増濕裝置噴霧器，除潮裝置除潮器，紅綠 LED燈，報(bào)警裝 置蜂鳴器等 [1][2]。 圖 1 系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)的工作原理 本系統(tǒng)以單片機(jī) Atmel89C51 為核心，數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示、報(bào)警都要通過(guò)單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集通過(guò)單總線的智能數(shù)字溫濕度傳感器 AM2301 完成；通過(guò)單片機(jī)把采集的數(shù)據(jù)顯示在1602LCD 上；當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出給定范圍時(shí)，有蜂鳴器實(shí)時(shí)報(bào)警，并顯示紅燈提示，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。在整個(gè)系統(tǒng)中采用了 AM2301 單總線技術(shù)，單片機(jī)采用 C 語(yǔ)言編程。 89C51 作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。 雙色燈，報(bào)警模塊 ：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。如果當(dāng)前的溫度超過(guò)用戶設(shè)定的界限值時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)警，雙色燈在單片機(jī)的控制下有規(guī)律的切換，同時(shí)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。 系統(tǒng)工作流程圖見(jiàn)圖 2 圖 2 系統(tǒng)的工作原理圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開(kāi)始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù) 根據(jù)總體功能和性價(jià)比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用 MCS51 系列的 89C51 為主機(jī)，滿足上面的要 求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲(chǔ)擴(kuò)展。 AT89C51 單片機(jī) MCS51 系 列 單 片 機(jī) 主 要 包 括 基 本 型 產(chǎn) 品 8031/8051/8751( 對(duì) 應(yīng) 的 低 功 耗 型系統(tǒng)初始化 LCD 液晶顯示 溫濕度檢測(cè) 終止 報(bào)警 LCD 液晶顯示 不報(bào)警 51 單片機(jī) 判 斷 51 單片機(jī) 進(jìn)行人工溫濕調(diào)控 80C31/80C51/87C51 和增強(qiáng)型產(chǎn)品 8032/8052/8752。雖然他們是 8 位的單片機(jī)，但是具有品種全、兼容性強(qiáng)性能價(jià)格比高等特點(diǎn)且軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全，已為我國(guó)廣大工程技術(shù)人員所熟悉和掌握。在 20 世紀(jì) 80 年代和 90 年代， MCS51 系列單片機(jī)是在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型之一。 中央微處理器 AT89C51： AT89C51 是一個(gè)低功 耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89C51 具有如下特點(diǎn)： 40個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外， AT89C51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率，并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式。 AT89S51 單片機(jī)綜合了微型處理 器的基本功能。按照實(shí)際需要，同時(shí)也考慮到設(shè)計(jì)成本與整個(gè)系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價(jià)格較低、工作穩(wěn)定的AT89C51 單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制器 [3]。 圖 3 AT89C51 單片機(jī)實(shí)物圖 C P U運(yùn) 算 器控 制 器數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器R A M看 門(mén)狗 定時(shí) 器P 1串行口P 0 P 2程 序 存 儲(chǔ) 器4 K B F l a s h R O M特 殊 功 能寄 存 器（ S F R ）定 時(shí) 器 / 計(jì) 數(shù)器1 6 位 兩 個(gè)P 3中 斷系 統(tǒng)X T A LX T A L 圖 4 AT89C51 單片機(jī)的片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu) AT89C51 引腳簡(jiǎn)單介紹 總線型 非 總線型 I 圖 5 89C51 的引腳封裝 40 個(gè)引腳按其功能可分為如下 3類： 電源及時(shí)鐘引腳 — — VCC、 VSS； XTAL XTAL2。 控制引腳 —— PSEN、 ALE/PROG、 EA/VPP、 RST。 I/O 口引腳