【正文】 求越來越嚴格，如何種植出品種優(yōu)良的植物，一直是人們研究的話題。而基于單片機的溫濕度 檢測 系統(tǒng)對解決這些問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，就必需有一套科學的，先進的管理方法，用以對不同種類植被生長的各個時期所需的溫度及濕度等進行實時的監(jiān)控。溫濕度 檢測 對于單片機的應用具有一定的實際意義，它代表了一類自動控制的方法。而且其應用十分廣泛。 立題的目的和意義 環(huán)境的監(jiān)測與控制在工業(yè)、 農業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應用。由于應用的場合不同監(jiān)測對象的不同，其系統(tǒng)設計也是千差萬別。在實際生活中此類系統(tǒng)有著廣泛的應用，室溫環(huán)境檢測系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個重要的顯示和分析指標，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應的措施。 89C51 單片機是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機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系統(tǒng)的實例也很多。使用 89C51 單片機能夠實現(xiàn)溫濕度全程的自動檢測與控制，而且 89C51 單片機易于學習、掌握，性價比高。使用 89C51 型單片機設計溫濕度 檢測控制系統(tǒng)，可以及時、精確的反映室內的溫度以及濕度的變化。 當其超過設定范圍時報警提醒人進行控制 。將此系統(tǒng)應用到溫室 大棚 當中無疑為 植物 的生活提供了更加適宜的環(huán)境。 國內外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 目前國內外的溫濕度檢測使用的溫濕度檢測元件種類繁多、應用范圍也較廣泛加之單片機和大規(guī)模集成電路技術的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。基于單機片的溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)的設計研究較少。隨著經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展，人們對自己的 生活環(huán)境越來越嚴格。 特別在溫室大棚中，對溫濕度要求更為嚴格。 基于單片機的溫濕度 監(jiān)測控制統(tǒng)設計，將對環(huán)境的溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)做詳細的設計與實現(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、智能化的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靠近。將此系統(tǒng)應用到溫室 大棚 當中無疑為 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)主要研究內容 本系統(tǒng)所要完成的任務是： 人性化的設計。根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的范圍內。 能夠實時、準確的顯示采樣溫度值與濕度值。 通過采集溫度及濕度值，準確的 判斷標準值與當前值之間的差異，及時的啟動報警裝置（ 包括警報燈的提示功能以及提示音等）進行報警 。 2 系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)功能設計 系統(tǒng)要完成的設計功能是： 實現(xiàn)對溫室大棚溫濕度參數(shù)的實時采集，測量空間的溫度和濕度，由單片機對采集的溫濕度值進行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實現(xiàn)溫濕度的智能檢測。 實現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時報警，并啟動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫室的目的。 現(xiàn)場檢測設備應具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。 要求達到的技術指標： 測溫范圍： 0。 C 60。 C 測溫精度： +。 C 測濕范圍： 0100%RH 測濕精度： +%RH 系統(tǒng)設計原則 要求單片機系統(tǒng)應具有可靠性高、操作維護方便、性價比高等特點。 可靠性 高可靠性是單片機系統(tǒng)應用的前提，在系統(tǒng)設計的每一個環(huán)節(jié)，都應該將可靠性作為首要的設計準則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設計電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通 道抗干擾措施；進行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。 操作維護方便 在系統(tǒng)的軟硬件設計時，應從操作者的角度考慮操作和維護方便，盡量減少對操作人員專用知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設計時，要盡可能減少人機交換接口，多采用操作內置或簡化的方法。同時系統(tǒng)應配有現(xiàn)場故障自動診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。 性價比 單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機應用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關鍵因素。因此，再設計時，除了保持高性 能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，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 以單片機為控制核心，采用溫濕度測量，通信技術，控制技術等技術，以溫濕度傳感器作為測量元件，構成智能溫濕度測量控制系統(tǒng)?？煞譃闇貪穸葴y量電路，顯示電路，聲光報警電路，溫濕度控制電路，見圖 ： AT89C51，溫濕度傳感器 AM2301， 1602LCD顯示模塊，降溫裝置風扇，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 Atmel89C51 為核心，數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示、報警都要通過單片機。數(shù)據(jù)采集通過單總線的智能數(shù)字溫濕度傳感器 AM2301 完成；通過單片機把采集的數(shù)據(jù)顯示在1602LCD 上；當采集的數(shù)據(jù)超出給定范圍時，有蜂鳴器實時報警，并顯示紅燈提示，并進行相應的控制處理。在整個系統(tǒng)中采用了 AM2301 單總線技術，單片機采用 C 語言編程。 89C51 作為中央控制裝置，負責中心運算和控制，協(xié)調系統(tǒng)各個模塊的工作。 雙色燈，報警模塊 ：負責系統(tǒng)的報警功能。如果當前的溫度超過用戶設定的界限值時系統(tǒng)將自動警，雙色燈在單片機的控制下有規(guī)律的切換，同時報警模塊發(fā)出報警聲，通知用戶采取相應的措施。 系統(tǒng)工作流程圖見圖 2 圖 2 系統(tǒng)的工作原理圖 3 系統(tǒng)硬件設計 單片機系統(tǒng)設計 經(jīng)過上面的總體方案和實施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設計，硬件系統(tǒng)是應用系統(tǒng)的基礎、軟件系統(tǒng)設計的依據(jù) 根據(jù)總體功能和性價比及其運行速度等因素的考慮，選用 MCS51 系列的 89C51 為主機，滿足上面的要 求而且設計方便，不需要再存儲擴展。 AT89C51 單片機 MCS51 系 列 單 片 機 主 要 包 括 基 本 型 產(chǎn) 品 8031/8051/8751( 對 應 的 低 功 耗 型系統(tǒng)初始化 LCD 液晶顯示 溫濕度檢測 終止 報警 LCD 液晶顯示 不報警 51 單片機 判 斷 51 單片機 進行人工溫濕調控 80C31/80C51/87C51 和增強型產(chǎn)品 8032/8052/8752。雖然他們是 8 位的單片機，但是具有品種全、兼容性強性能價格比高等特點且軟硬件應用設計資料豐富齊全，已為我國廣大工程技術人員所熟悉和掌握。在 20 世紀 80 年代和 90 年代， MCS51 系列單片機是在我國應用最為廣泛的單片機機型之一。 中央微處理器 AT89C51： AT89C51 是一個低功 耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89C51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89C51 具有如下特點： 40個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。 此外， AT89C51 設計和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下， CPU暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 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位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式。 AT89S51 單片機綜合了微型處理 器的基本功能。按照實際需要，同時也考慮到設計成本與整個系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價格較低、工作穩(wěn)定的AT89C51 單片機作為整個系統(tǒng)的控制器 [3]。 圖 3 AT89C51 單片機實物圖 C P U運 算 器控 制 器數(shù) 據(jù) 存 儲 器R A M看 門狗 定時 器P 1串行口P 0 P 2程 序 存 儲 器4 K B F l a s h R O M特 殊 功 能寄 存 器（ S F R ）定 時 器 / 計 數(shù)器1 6 位 兩 個P 3中 斷系 統(tǒng)X T A LX T A L 圖 4 AT89C51 單片機的片內硬件組成結構 AT89C51 引腳簡單介紹 總線型 非 總線型 I 圖 5 89C51 的引腳封裝 40 個引腳按其功能可分為如下 3類： 電源及時鐘引腳 — — VCC、 VSS； XTAL XTAL2。 控制引腳 —— PSEN、 ALE/PROG、 EA/VPP、 RST。 I/O 口引腳