【正文】 ................................24成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 0第一章 緒 論第一節(jié) 選題背景在人類的生活環(huán)境中，溫濕度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度和濕度打著交道。自 18 世紀工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展與是否能掌握溫濕度有著密切的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎 80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫濕度的因素。溫濕度不但對于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度的監(jiān)測與控制也有著十分重要的意義。我國人多地少，人均占有耕地面積更少。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能實現(xiàn)的，因此我們要另辟蹊徑，想辦法來提高單位畝產(chǎn)量。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法。溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的約束。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長不再產(chǎn)生過度影響，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟效益，所以溫室大棚技術(shù)越來越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫濕度控制便成為一個十分重要的課題。傳統(tǒng)的溫濕度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計和濕度計，通過讀取溫度值和濕度值了解實際溫濕度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫濕度與額定溫濕度進行比較，看溫濕度是否過高或過低，然后進行相應(yīng)的通風或者灑水。這些操作都是在人工情況下進行的，耗費了大量的人力物力?，F(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。溫室大棚的建設(shè)對溫濕度檢測與控制技術(shù)也提出了越來越高的要求。今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為單片機的小電腦在為我們服務(wù)。單片機在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨占鰲頭。時下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化已成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機來實現(xiàn)的。采用單片機來對溫濕度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫濕度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中必不可少且廣泛應(yīng)用的器件，尤其在日常生活中也發(fā)揮越來越大的作用。因此，單片機對溫濕度的控制問題是一個工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。因此，本課題圍繞基于單片機的溫室大棚控制系統(tǒng)展開了應(yīng)用研究工作。成都電子機械高等專科學校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 1第二節(jié) 選題意義隨著單片機和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進展，并且必將以其優(yōu)異的性能價格比，逐步取代，目前應(yīng)用于溫室大棚的溫濕度檢測系統(tǒng)大多采用模擬溫度傳感器、多路模擬開關(guān)、A/D 轉(zhuǎn)換器及單片機等組成的傳輸系統(tǒng)。這種溫濕度度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測溫電纜，才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜，成本也高。同時線路上傳送的是模擬信號，易受干擾和損耗，測量誤差也比較大。為了克服這些缺點，本文參考了一種基于單片機并采用數(shù)字化單總線技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)應(yīng)用于溫室大棚的的設(shè)計方案閉，根據(jù)實用者提出的問題進行了改進，提出了一種新的設(shè)計方案,在單總線上傳輸數(shù)字信號。本文介紹的溫濕度測控系統(tǒng)就是基于單總線技術(shù)及其器件組建的。該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫濕度進行采集，利用溫濕度傳感器將溫室大棚內(nèi)溫濕度的變化，變換成數(shù)字量，其值由單片機處理，最后由單片機去控制液晶顯示器，顯示溫室大棚內(nèi)的實際溫濕度，同時通過與預(yù)設(shè)量比較，對大棚內(nèi)的溫度進行自動調(diào)節(jié)，如果超過我們預(yù)先設(shè)定的濕度限制，濕度報警模塊將進行報警。這種設(shè)計方案實現(xiàn)了溫濕度實時測量、顯示和控制。該系統(tǒng)抗干擾能力強，具有較高的測量精度，不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，安裝簡單方便，性價比高，可維護性好。這種溫濕度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對溫度的實時控制，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，適于大力推廣，以便促進農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的畝產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 2第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計第一節(jié) 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及其測控原理一、系統(tǒng)硬件電路整體框架圖STC89C52DHT11 溫濕度檢測模式LCD1602 顯示模塊復(fù)位模塊晶振模塊溫濕度報警模塊溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖 21 系統(tǒng)整體框圖二、系統(tǒng)整體電路圖圖22 系統(tǒng)整體電路圖成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 3三、系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)由如圖 2圖 22 所示，DHT11 溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，STC89C52 單片機進行數(shù)據(jù)處理，LCD1602 顯示模塊顯示溫濕度。由 PWM 控制溫度調(diào)節(jié)模塊進行溫度調(diào)節(jié)，當溫度小于 18℃時，M4QA045 電機停止運轉(zhuǎn)，當溫室大于 28℃時，M4QA045 電機全速運轉(zhuǎn)，當溫度處于 18℃和 28℃之間時，通過 PWM 控制 M4QA045 電機轉(zhuǎn)速。由 STC89C52單片機輸出高低電平控制濕度報警模塊，當濕度大于 65%RH 或者小于 45%RH 時，STC89C52 單片機輸出高電平，濕度報警模塊報警，當濕度處于 45%RH 和 65%RH 之間時，STC89C52 單片機輸出低電平，濕度報警模塊關(guān)閉。成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 4第二節(jié) 單片機的選擇一、單片機概述單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器葉數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高等特點，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(SCM)這一名稱。 “微控制器”更能反映單片機的本質(zhì)，但是由于單片機這個名稱已經(jīng)為國內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機”這一名稱。單片機的主要特點有:(1) 具有優(yōu)異的性能價格比。(2) 集成度高、體積小、可靠性高。(3) 控制功能強。(4) 低電壓，低功耗。單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域:(1) 工業(yè)控制(2) 儀器儀表(3) 電信技術(shù)(4) 辦公自動化和計算機外部設(shè)備(5) 汽車和節(jié)能(6) 制導(dǎo)和導(dǎo)航(7) 商用產(chǎn)品(8) 家用電器因此，在本課題設(shè)計的溫濕度測控系統(tǒng)中，采用單片機來實現(xiàn)。在單片機選用方面，由于 STC89 系列單片機與 MCS51 系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中選用 STC89C52單片機。成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 5二、STC89C52 單片機的引腳說明圖 23 STC89C52 單片機引腳圖芯片引腳如圖 23 所示：VCC : 電源端；GND: 接地端；P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口： 是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外， 和 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（） ，具體如下表 1 所示。在 flash 編程和校驗時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。成都電子機械高等?？茖W校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計）　 （基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計） 6P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如上表 21 所示。在flash 編程和校驗時，P3 口也接收一些控制信號。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程