【正文】 ......................................................................................................25 附錄 ..............................................................................................................25 1 1 緒論 課題 背景 溫度、濕度 與 人類(lèi)的生產(chǎn) 和 生活密切的關(guān)系 ,同時(shí) 又是工業(yè)生產(chǎn)中最常見(jiàn)最基本的諸元、工藝 。比如 石油、機(jī)械的、電子 、化 工 的各類(lèi)工業(yè)化學(xué)需求 ,都要求進(jìn)行溫度和濕度的 探測(cè) 、 監(jiān)測(cè)。 與此同時(shí)，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)自己 生活 生存的環(huán)境也越來(lái)越 注重。并且空氣中溫濕度的變化 對(duì)人們的心情情緒 和 身體健康都有很大的聯(lián)系影響，因此，對(duì)溫 度和 濕度的檢測(cè)和控制 都有 有很 重 大的意義。 8051 單片機(jī)是我們用來(lái)控制產(chǎn)品的芯片，是微型計(jì)算機(jī)的分支，在那些智能的產(chǎn)品 、工農(nóng)業(yè)控制檢測(cè) 、機(jī)電一體化的方面取得了非常了不起的成果，另外，把它作為溫度濕度控制系統(tǒng)的例子也有很多。用 8051 單片機(jī)可以對(duì)溫度濕度進(jìn)行全程的自動(dòng)控制，并且 8051 單片機(jī)很容易學(xué)習(xí)，我們 也很容易掌握，性?xún)r(jià)比很高。 我們將 8051 單片機(jī)用于設(shè)計(jì)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以及時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)所測(cè)地方的溫度以及濕度的變化。比如升溫到我們指定的溫度，降溫到我們制定的溫度，濕度也達(dá)到我們理想的濕度， 在一定的溫度濕度范圍內(nèi)達(dá)到恒溫恒濕等等的很多控制形式。如果把這個(gè)系統(tǒng)用到蔬菜大棚內(nèi)可以給大棚內(nèi)的植物提供很好的生長(zhǎng)環(huán)境，讓植物更好的生長(zhǎng)。對(duì)于大棚內(nèi)的植物和一些名貴的花的種植栽培，都需要特定的溫濕度，所以要安裝溫濕度檢測(cè)裝備進(jìn)行檢測(cè)控制，然而這個(gè)系統(tǒng)可以很好的體現(xiàn)室內(nèi)溫度以及濕度的變化，也能很好的滿(mǎn)足我們的需要，達(dá)到 我們的要求，為我們創(chuàng)造更多的價(jià)值。 課題設(shè)計(jì)的意義 隨著科技的發(fā)展，人類(lèi)越來(lái)越享受自動(dòng)化帶來(lái)的各種便利。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平日益提高，冬季大棚蔬菜市場(chǎng)日益擴(kuò)大，尤其是北方地區(qū)在寒冷的冬季，緊靠南菜北調(diào)長(zhǎng)途運(yùn)輸，不僅成本高，而且延誤了蔬菜的最佳食用期。所以依靠農(nóng)業(yè)科技，大力推廣塑料大棚種植蔬菜，是蔬菜種植的一個(gè)必然發(fā)張趨勢(shì)，現(xiàn)在大多數(shù)農(nóng)民還是沿用人工職守的方法來(lái)看管蔬菜大棚，浪費(fèi)了大量的人力物力，而且蔬菜大棚的溫濕度控制并不理想，往往因?yàn)闇貪穸瓤刂撇划?dāng)造成作物減產(chǎn)從而給菜農(nóng)帶 2 來(lái)了極大的損失。利用蔬菜大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)溫濕度進(jìn)行控制，保證了大棚蔬菜成長(zhǎng)的環(huán)境，給菜農(nóng)帶來(lái)極大的收益。 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(lèi)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。 我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)的 設(shè)施投入相對(duì)較晚，但是發(fā)展卻是很快。就現(xiàn)階段世界塑料大棚和溫室面積約占三十多萬(wàn)公頃，而我國(guó)的占地面積卻是最大的 。 我國(guó)近幾年塑料大棚和溫室的面積在突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。設(shè)施農(nóng)業(yè)相對(duì)于 普通的農(nóng)業(yè)，產(chǎn)業(yè)化程度高，效益好，接受新技術(shù)的能力強(qiáng) 。在我國(guó)，大型的溫室在南方主要是花卉，然而在北方主要是蔬菜的種植，因?yàn)槎毂狈降奶鞖獗容^寒冷。但是我國(guó)的溫室的建設(shè)也存在一定的問(wèn)題，如土地利用率低，溫室的盲目引進(jìn)，設(shè)施結(jié)構(gòu)的不正常，資源的浪費(fèi)，管理運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用高，技術(shù)水平管理低，勞動(dòng)生產(chǎn)率低等等諸類(lèi)問(wèn)題。 我國(guó)的溫室數(shù)量發(fā)展的速度是很快，每年都在增長(zhǎng)，但是總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)農(nóng)業(yè)的智能化水平還是不高，最主要的是，我國(guó)溫室大棚的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化水平不高， 并且這些系統(tǒng)會(huì)很貴，這對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化的普遍實(shí)現(xiàn)是很困難的 。因此設(shè)計(jì) 比較便宜實(shí)用的設(shè)備是很有必要的，這對(duì)溫室大棚的推廣也于很重大的意義，在市場(chǎng)上也占據(jù)了很好的優(yōu)勢(shì)。 3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 的總框圖 這個(gè)設(shè)計(jì)硬件方面有五個(gè)模塊，即 STC89C52 單片機(jī)主控模塊、傳感器模塊、LCD1602 液晶顯示模塊、繼電器模塊以及閾值設(shè)置模塊。硬件主要以 STC89C52 型單片機(jī)為控制核心，通過(guò) LCD1602 及時(shí) 地顯示傳感器 DHT11 檢測(cè)到的溫濕度值，閥值可以通過(guò) AT24C02 存儲(chǔ)， 斷電進(jìn)行保存， 過(guò)閥 值時(shí)會(huì)有 相應(yīng)的報(bào)警驅(qū)動(dòng)。本研究設(shè)計(jì)的溫濕度控制器框圖如圖 21 所示。 D H T 1 1 溫 濕 度 傳 感 器S T C 8 9 C 5 2 單 片 機(jī) 外 部 E E P R O M溫 濕 度 上 限溫 度 、 濕 度 數(shù) 據(jù)L C D 顯 示溫 濕 度 值過(guò) 閾 報(bào) 警按 鍵 輸 入 圖 21 溫濕度控制器方框圖 系統(tǒng)主要功能 這個(gè)系統(tǒng)的主要功能： 。通過(guò) LCD1602 按 時(shí)地顯示傳感器 DHT11 檢測(cè)到的溫濕度值，并且固定時(shí)間（ 2s） 內(nèi)檢測(cè)重新再 顯示一次。 。通過(guò)四個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn) 溫濕度閾值的設(shè)置，使 這個(gè)設(shè)計(jì) 更加 的 人性化、智能化，具有更高的實(shí)用價(jià)值。 ，就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)對(duì)應(yīng) 的繼電器驅(qū)動(dòng)負(fù)載。通過(guò)小 指示 燈 指出是 哪一路 在 工作，以提醒 我們 。閥值可以通過(guò) AT24C02 存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)斷電保存。 4 蔬菜大棚 的智能控制，當(dāng)溫度超 過(guò)限制 通風(fēng)降溫；當(dāng)濕度超 過(guò) 限 制 可以抽濕。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的原理 總體來(lái)說(shuō) ,這次的設(shè)計(jì)的主要涉及了溫濕度 的 勘查 ,與簡(jiǎn)單地控制。 硬件方面有五個(gè)模塊，即 STC89C52 單片機(jī)主控模塊、傳感器模塊、 LCD1602 液晶顯示模塊、繼電器模塊以及閾值設(shè)置模塊。 傳感器模塊使用的是 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器。通過(guò) DHT11 檢測(cè)出 目前 環(huán)境下的溫濕度， 選擇 AT 單片機(jī)把數(shù)據(jù)交給他，進(jìn)行 分析的流入和處理 ,并且存入 不同幾組的目的是為了顯示 的 時(shí)候 用。 其中 ， 為了使顯示的穩(wěn)定 ，本系統(tǒng)每間隔 2s 收集 一次數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。 本系統(tǒng) 使 用的是繼電器驅(qū)動(dòng)負(fù)載，因此 ，不 論溫度還是濕度超 過(guò) 范圍繼電器均可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作 ，按時(shí)打開(kāi) 降溫風(fēng)扇以及抽濕風(fēng)扇來(lái) 有用 的調(diào)整 蔬菜大棚 內(nèi)的溫濕度 。 5 3 蔬菜大棚溫濕度監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)是一種集成電路芯片， 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常被用作系統(tǒng)控制單元。憑借其體積小，不用外接電路、可靠性高等多種優(yōu)勢(shì)，單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。 片內(nèi)集成了 中央處理器、存儲(chǔ)器、 I/O 端口 等于一體 ，相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī) 。 只是存儲(chǔ)量較小，功能偏低 。自 20 世紀(jì) 70 年代末單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，單片機(jī)憑借著片內(nèi)的眾多 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等多種功能 ，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的 諸多優(yōu)勢(shì)像控制功能強(qiáng)、處理速度快、可靠性高及低功耗、使用方便等， 使它在我們生活的各個(gè)方面都扮演著重要的角色。 尤其 是在工業(yè)控制、儀表儀器智能化 之類(lèi)的應(yīng)用中。 STC89C52 單片機(jī)因其 可靠性高 ， 處理速度快等優(yōu)勢(shì) ，在各種產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用。 本次設(shè)計(jì)就是采用 STC89C52 作為家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的主控制芯片。 STC89C52 單片機(jī)性能簡(jiǎn)介 本次設(shè)計(jì)采用的 STC89C52 單片機(jī) 方便使用且功能強(qiáng)大 ， 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。 很多 的 電子產(chǎn)品和通信產(chǎn)品都用其作為系統(tǒng)的控制芯片，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。由于 芯片能夠兼容 MCS— 51 指令系統(tǒng)和 80C51 引腳結(jié)構(gòu) ，和大多數(shù) 51 芯片引腳結(jié)構(gòu)相同且使用同樣的指令系統(tǒng) 。 但 是 和傳統(tǒng)的 51 系列單片機(jī)相比，芯片在很多方面又 都做了改善，具備 了 更多功能。 從性能方面看， STC89C52 單片機(jī)具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等多重優(yōu)勢(shì)。 而 且能 夠 任意 的 選擇 芯片的 機(jī)器周期。 使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造的 STC89C52 單片機(jī)內(nèi)集成了通用 8 位中央處理 器 。 下面著重介紹一下 STC89C52 單片機(jī)，從芯片引腳、功能等各方面。芯片具有 40 個(gè)引腳， 大致可以分為 4 類(lèi)。芯片有 全雙工串行通信口 ，便于和電腦、 GSM 通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 。 芯片內(nèi)部 有 8K 字節(jié) Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 512 字節(jié)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ?？煞磸?fù)擦寫(xiě)， 方便 系統(tǒng) 存儲(chǔ)信息 。 芯片有 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出 斷 口 ，是數(shù)據(jù)傳輸通道，方便 芯片與外部進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸 。內(nèi)置 的 MAX810 復(fù)位電路 ，方便系統(tǒng)復(fù)位 ，從此處開(kāi)始工作 。在 STC89C52 單片機(jī)內(nèi)部還有 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器即定時(shí)器 TO、 T T2，方便單片機(jī) 編程計(jì)數(shù) 。 有 4 個(gè)外部中斷 ，方便單片機(jī) 進(jìn)入中斷 調(diào)用系統(tǒng)子程序 。 6 STC89C52引腳介紹 圖 STC89C52單片機(jī)引腳圖 如上圖所示，單片機(jī)芯片共有 40 個(gè)引腳。包括 2 個(gè)電源引腳。 2 個(gè)外接晶體引腳， 4 個(gè)控制引腳和 32 個(gè) I/O 端口引腳。 1. 電源引腳 VCC 和 GND： VCC（引腳 40）：電源正極，接 +5V。 GND(引腳 20)：電源負(fù)極，接地 。 2. 外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（引腳 19） 單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端 XTAL2（引腳 18） 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端 。 3. 輸入輸出端口引腳： P0、 P P P3 四組八位共三十二個(gè)可編程 I/O 口 P0 端口 (，引腳 3932)： P0 口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 口。 P1 端口 (，引腳 18）： P1 口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 口。而且 和 還可以分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入和觸發(fā)輸入。 7 P2 端口（ ，引腳 2128)： P2 口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 口。 P3 端口（ ，引腳 1017)： P3 口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 口。但這 8 個(gè)引腳 除作為一般 I/O 口外，還具有專(zhuān)門(mén)功能。具體功能如下： 表 單片機(jī) P3口引腳專(zhuān)門(mén)功能 引腳 引腳功能 (RXD) 串行輸入口 (TXD) 串行輸出口 (INT0) 外部中斷 0觸發(fā)端 (INT1) 外部中斷 1觸發(fā)端 (T0) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0的外部輸入 (T1) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1的外部輸入 (WR) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 (RD) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 4. 控制或與其他電源復(fù)用引腳 RST（引腳 9）：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期高電平時(shí)， 使得單片機(jī)復(fù)位。 ALE(引腳 30)：地址鎖存控制信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)