【正文】 Tutor: Tangtaobo Electronics amp。 Information College 【Abstract】 In agricultural production, shed greenhouse used more widely, but also can create more economic benefits for the people. In the shed greenhouse ,the most critical factor is the method of temperature and humidity control. The traditional temperature and humidity control method is pletely artificial, not only timeconsuming, but also inefficient. This paper aims to discusses the design and operating principle of shed greenhouse temperature and humidity control system. The system consist of the microcontroller ,digital temperature and humidity sensor DHT11,wireless sensor APC220,LCD1602,keyboard and other ponents. Temperature and humidity sensor DHT11 is used for measuring temperature and humidity ,its high precision ,and DHT11 can directly output digital signal, which can be directly connected with the microcontroller .This can reduce the trouble of wiring for signal transmission through wireless sensor display selection is LCD1602 which is used for displaying the temperature and humidity. The system also es with a keyboard ,can set and modify the upper and lower limits on the greenhouse temperature and humidity needed. The core of this system is the microcontroller AT89C51,receiving sensor measured the data and processing, and then carry out various operation ,such as water spray ,warming, cooling and ect.This system intelligent degree is high, high reliability, the system stable work, and prehensive high cost performance, so it has great application prospect in the market.【key word】 microcontroller digital temperature and humidity sensor DHT11 wireless sensor APC220 display section LCD1602 前言 在現代的大棚種植技術中，溫度、濕度是大棚蔬菜能否茁壯成長的重要因素?，F在我國大棚生產規(guī)模雖然空前巨大，但是大棚的設備比較陳舊，溫度采集方式落后，廣大農村采用煤油溫度計的溫度采集方式，不僅溫度采集較為老套，并且費時費力，不利于大棚生產規(guī)模的擴大，也不利于信息化程度的提高，不符合黨中央提出的科技興農的戰(zhàn)略目標。農業(yè)是人類社會最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎，也是人類頓以生存的最重要的行業(yè)，由傳統(tǒng)農業(yè)向現代化農業(yè)轉變，由粗放經營向集約經營轉變，必須要求農業(yè)科技有一個大的發(fā)展，進行一次新的農業(yè)技術革命?？萍嫉陌l(fā)展促進了農業(yè)的發(fā)展，溫室大棚在農業(yè)中的應用越來越廣泛。傳統(tǒng)的溫室大棚的自動化程度很低，基本是是粗放型的人工操作，即便對于所給定的量，在操作中無法進行有效的控制，很大程度上限制了溫室大棚的經濟效益?，F代智能控制系統(tǒng)是進行溫室大棚溫濕度控制的有效手段和工具，它可以提高操作的準確性，有利于控制過程的科學管理，也降低了對操作者本身素質的要求和體力勞動強度。除此之外，它還能準確、定時、定量、高效的進行溫濕度控制，可以節(jié)省人力、體力而提高質量和產量。智能溫室大棚控制系統(tǒng)在我國農業(yè)中的使用為數不多，與發(fā)達國家相比，有較大的差距，有很多是基本停留在人工操作，即使有些使用的了自動控制系統(tǒng)，但是也是以經驗來自行設定很多參數，使得不能物盡其用而又造成浪費。只有提高自動控制系統(tǒng)的智能，使得在農業(yè)生產中更加智能和方便并采用廉價的器材使其價格能被廣大農業(yè)生產者所接受，才能促進智能溫室大棚溫濕度控制在農業(yè)中的廣泛應用和提高其經濟效益。隨著微型計算機和傳感器技術的迅猛發(fā)展，其價格低、可靠性高，給改造農業(yè)帶來了很多便利。用高新技術改造農業(yè)生產，是我國農業(yè)和國民經濟持續(xù)發(fā)展的根本大事。本文旨在對溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設計，一種基于mcs51單片機的控制系統(tǒng)，通過高靈敏度的溫濕度傳感器檢測大棚內的溫濕度，并通過控制系統(tǒng)進行溫室度調節(jié)。第1頁（共48頁）緒論 來源于生產/社會實踐、趨勢以及面臨的挑戰(zhàn) 美國是將計算機應用于大棚和管理最早，最多的國家之一。美國開發(fā)的大棚計算機控制與管理系統(tǒng)可以根據作物的特點和生長所需要的條件，對大棚內的光照，溫度，濕度等諸多因素進行自動控制。這種自動控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長所需的環(huán)境的目標參數，計算編機根據傳感器的實際測量值與事先設定的目標進行比較，以決定大棚溫濕度的控制過程，按照相應的機構進行加熱，降溫或者是澆水，通風等。目前，我國絕大部分自主開發(fā)的大棚溫濕度控制或者進口的國外設備都屬于這種系統(tǒng)。雖然這種自動控制系統(tǒng)實現了自動化，適合規(guī)?；a，提高了勞動生產率，通過改變大棚溫室度的設定目標，可以自動的對大棚內溫濕度進行調節(jié)，但是這種調節(jié)對作物的生長來說還是相對滯后的，難以介入作物生長的內在規(guī)律。所以在這種自動控制系統(tǒng)和實踐的基礎上，溫濕度自動控制向著適合不同作物生長的智能化控制發(fā)展。國外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測技術，網絡技術，控制局域網已逐漸應用于大棚的管理和控制中，近幾年各國溫度控制技術提出建立大棚行業(yè)標準，朝著網絡化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路。、意義及主要內容 本系統(tǒng)的設計的硬件主要包括：主要是單片機AT89C51，檢測系統(tǒng)，顯示電路，A|D電路，報警電路等。利用傳感器測量大棚內的溫濕度經過信號處理，將傳感器測得的數據送至控制系統(tǒng)（STC89C51），與預設的農作物最適合生長的溫濕度值的上下限進行對比，并通過顯示電路將測得的溫濕度進行實時顯示。如果不同作物的適合生長的溫度不一樣，可以通過鍵盤電路修改預設值?？刂葡到y(tǒng)根據比較的結果對調節(jié)系統(tǒng)發(fā)出相應的指令，啟動相應的調節(jié)設備如噴水機，吹風機，加熱器，降溫等，調節(jié)大棚內的溫濕度狀態(tài)。如果測得的數據超過了預設值的上下限，則報警電路會報警。這樣就實現了對大棚溫濕度的自動控制。 本文主要研究內容如下： 。 。 。 。 ，系統(tǒng)可自動報警，并輸出驅動信號控制繼電器對大棚溫濕度進行調節(jié)。2硬件設計 根據題目要求和單片機的工作原理，以AT89c51為控制器，進行主要的信息處理。系統(tǒng)只要由檢測電路、顯示電路、復位電路、報警電路、鍵盤電路以及調節(jié)電路組成?？傮w結構框圖如圖1： STC89C51報警電路檢測電路 調節(jié)電路鍵盤電路復位電路顯示電路 圖1 總體結構框圖 從節(jié)約成本和實用的角度考慮，本系統(tǒng)采用51單片機。采用STC89C51作為主控制單片機。單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領域應用廣泛。單片機STC89C52的簡介及工作原理 STC89C51的主要特性 與MCS51產品指令系統(tǒng)兼容 4K字節(jié)可重復擦寫閃存儲器 1000次寫/擦循環(huán)，數據可保存10年 全靜態(tài)工作：0HZ24MHZ 三級加密程序存儲器 128字節(jié)內部RAM 32個可編程I/O口線 2個16位定時/計數器 6個中斷源 可編程UART串行通信口 低功耗的空閑和掉電模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時／計數器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。 片內震蕩和時鐘電路 AT89C51的管腳說明 圖2 AT89C51的管腳圖 VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3除了作為一般的I／O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表（表1）所示： 表1 P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD(串行口輸入）TXD(串行口輸出)(外部中斷0）（外部中斷1）T0(定時/計數器0外部輸入）（定時/計數器1外部輸入）（外部數據存儲器寫選通）（外部數據存儲器讀選通）RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE／PROG： 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 l／6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE脈沖。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，這兩次有效的信號不出現。EA／VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 復位電路整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復