【正文】 煙 臺(tái) 南 山 學(xué) 院畢 業(yè) 論 文 題目：溫室大棚溫度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所在學(xué)院：計(jì)算機(jī)與電氣自動(dòng)化學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： 自動(dòng)化 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論文題目溫室大棚溫度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院部計(jì)算機(jī)與電氣自動(dòng)化專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)08自動(dòng)化本科1班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的要求 在此系統(tǒng)中，溫濕度傳感器獲得所測環(huán)境中的檢測溫濕度信號(hào)，信號(hào)處理和放大后，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，顯示于LED顯示器上。單片機(jī)將給定的溫濕度安全范圍與測量的溫濕度相比較，若測量溫濕度在給定的溫濕度安全范圍則表明所測環(huán)境溫濕度正常，各工作器件可在此環(huán)境中繼續(xù)工作；若測量溫濕度不在給定的溫濕度安全范圍內(nèi)，則相應(yīng)報(bào)警系統(tǒng)工作，發(fā)出報(bào)警，說明所測環(huán)境溫濕度需要調(diào)整。同時(shí)此系統(tǒng)設(shè)有看門狗電路模塊，可以起到程序正常運(yùn)行的作用。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)蔬菜大棚溫濕度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)由主控制器AT89C51單片機(jī)、并行口擴(kuò)展芯片82574LS37A/D轉(zhuǎn)換器080濕度傳感器、溫濕度傳感器DS18固態(tài)繼電器、RAM626掉電保護(hù)和LED顯示器和報(bào)警電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜大棚溫濕度的檢測與控制，從而有效提高蔬菜的產(chǎn)量。內(nèi)容：（1）安全溫濕度范圍為30—50℃，最小區(qū)分度為1℃，標(biāo)準(zhǔn)溫濕度≤1℃。（2）溫濕度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。（3）用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示所測環(huán)境溫濕度。（4）由于單片機(jī)無操作系統(tǒng)，若程序出現(xiàn)異常無法正常工作，故本系統(tǒng)采用了一個(gè)硬件看門狗來監(jiān)視程序運(yùn)行。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作計(jì)劃 看關(guān)于單片機(jī)原理的書籍； 看關(guān)于溫濕度傳感器和信號(hào)處理器的有關(guān)書籍； 看有關(guān)顯示電路，看門狗電路和報(bào)警電路的書籍； 看有關(guān)匯編及C語言編程的書籍； 制定開題報(bào)告； 開始編寫論文：a 編寫所用到的各種元器件的原理和簡單介紹 b 完成主題設(shè)計(jì)思路 完成電路圖設(shè)計(jì)；； 接受任務(wù)日期 2011 年 11 月 25 日 要求完成日期 2012 年 4 月 15 日學(xué) 生 (簽名) 2011 年 11 月 25 日指 導(dǎo) 教 師 (簽名) 年 月 日院長(主任) (簽名) 年 月 日摘 要溫室大棚溫度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)由主控制器AT89C51單片機(jī)、并行口擴(kuò)展芯片82574LS37A/D轉(zhuǎn)換器080濕度傳感器、溫濕度傳感器DS18RAM6264存儲(chǔ)器、掉電保護(hù)、LED顯示器和報(bào)警電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚溫濕度的檢測與控制，從而有效提高溫室的產(chǎn)量。本文基于AT89C51的溫室大棚溫度濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì), 討論了溫室大棚溫濕度巡回檢測與控制的基本原理，進(jìn)行了可行性論證。給出了電路圖和程序流程圖并附有源程序。由于利用了單片機(jī)及數(shù)字控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)的各方面性能得到了顯著的提高?？蓮V泛應(yīng)用溫室塑料大棚、物資倉庫、食品加工、熱處理、冶金以及其他行業(yè)的溫濕度檢測及顯示、報(bào)警等。該系統(tǒng)由于使用集成溫濕度傳感器DS1820和性價(jià)比較高的單片機(jī)AT89C51,具有系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠、功耗低、成本低、測量準(zhǔn)確、傳輸距離遠(yuǎn)、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)， 在其他實(shí)際工作中， 有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；溫濕度傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；LED顯示器；報(bào)警電路 Abstract Vegetables canopy temperature and humidity automatic control system consists of the main controller AT89C51 singlechip, parallel port expansion chip 8255,74 LS373 and A/D converter 0809, humidity sensor, the temperature sensor, solidstate relay, the DS1820 RAM6264, power fail safeguard and leds display and alarm circuit, etc .To achieve the vegetable greenhouse temperature and humidity testing and control, to improve the vegetable39。s this paper, the specific design, discussed the detection of vegetable greenhouse39。s temperature and humidity and circuit control principle, carried out a feasibility diagram is given together with source code and use of the MCU and the advantages of digital control system, all aspects of the system performance is significantly improved.Keywords: temperature and humidity sensors。 Humidity sensors。 Rapid detection。 A/D converter。 The LEDdisplay。 Alarm circuit。 Solid state relays.目 錄1 緒 論 1 課題背景 1 總體要求 1 具體要求 1 設(shè)計(jì)思路 1 溫室大棚計(jì)算機(jī)控制的概況 12 系統(tǒng)組成與工作原理 3 系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 3 系統(tǒng)的工作原理 33 系統(tǒng)主要硬件電路模塊設(shè)計(jì) 4 AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)組成 4 AT89C51的復(fù)位電路 5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 6 八路溫濕度采集電路 8 八路溫濕度選擇電路 9 單路溫濕度處理電路 9 A/D轉(zhuǎn)換電路 10 電源穩(wěn)壓電路 11 聲光報(bào)警電路 12 看門狗電路 12 顯示電路 13 數(shù)字溫濕度傳感器DS1820和濕度檢測電路 14 DS1820 的主要特性 14　DS1820 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 15 DS1820的工作原理 15 DS1820使用中注意事項(xiàng) 16 濕度檢測電路 174 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 18 18 19 20 20結(jié)束語 21致 謝 22參考文獻(xiàn) 23附 錄 241 緒 論 課題背景單片機(jī)自1976年由Intel公司推出MCS48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化、汽車電子、PC機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu)，稱為“馮諾依曼”結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為“哈佛”結(jié)構(gòu)，目前的單片機(jī)采用此種結(jié)構(gòu)較多。本文介紹的分布式單總線溫室大棚溫濕度濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，直接監(jiān)測每個(gè)棚內(nèi)不同部分的溫濕度，通過對(duì)溫濕度的良好控制，有效地提高溫室的產(chǎn)量。 總體要求在此系統(tǒng)中，溫度傳感器獲得所測環(huán)境中的檢測溫度信號(hào)，信號(hào)處理和放大后，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，顯示于LED顯示器上。單片機(jī)將給定的溫度安全范圍與測量的溫度相比較，若測量溫度在給定的溫度安全范圍則表明所測環(huán)境溫度正常，各工作器件可在此環(huán)境中繼續(xù)工作；若測量溫度不在給定的溫度安全范圍內(nèi)，則相應(yīng)報(bào)警系統(tǒng)工作，發(fā)出報(bào)警，說明所測環(huán)境溫度需要調(diào)整。同時(shí)此系統(tǒng)設(shè)有看門狗電路模塊，可以防止程序在運(yùn)行過程中“跑飛”，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。 具體要求本方案中整個(gè)系統(tǒng)由溫度采集電路，溫度選擇電路，溫度處理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)處理電路，聲光報(bào)警電路，看門狗電路，顯示電路等組成，軟件選用匯編語言編程。內(nèi)容：（1）安全溫度范圍為30—50℃，最小區(qū)分度為1℃，標(biāo)準(zhǔn)溫度≤1℃。（2）溫度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。（3）用十進(jìn)制數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示所測環(huán)境溫度。（4）由于單片機(jī)無操作系統(tǒng)，若程序出現(xiàn)異常無法正常工作，故本系統(tǒng)采用了一個(gè)硬件看門狗來防止程序“跑飛”，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)控制溫度傳感器經(jīng)過處理的信號(hào)，把信號(hào)通過單總線傳遞到單片機(jī)上。單片機(jī)數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)出控制信息改變報(bào)警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時(shí)將當(dāng)前溫度信息發(fā)送到LED進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路溫度信號(hào)采集與顯示，通過進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，發(fā)出控制信號(hào)達(dá)到控制對(duì)象正常的目的。 溫室大棚計(jì)算機(jī)控制的概況現(xiàn)代化溫室，通過傳感器技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)及單片機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，能自動(dòng)測控溫室的環(huán)境，其中包括溫濕度、濕度、光照、濃度等，使作物在不適宜生長發(fā)育的反季節(jié)中，獲得比室外生長更優(yōu)的環(huán)境條件，達(dá)到早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目的。在農(nóng)業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，達(dá)到作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效盼栽培目的。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步采用配置靈活、開放式結(jié)構(gòu)、運(yùn)算能力較強(qiáng)、高可靠性、完善的開發(fā)手段及具有數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析、打印報(bào)表等功能的測控系統(tǒng)所代替，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到長足發(fā)展，受控農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室工程已成為工廠化高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。支持溫室工程的相關(guān)技術(shù)，如溫室環(huán)境復(fù)雜系統(tǒng)的建模技術(shù)與專家決策支持系統(tǒng)、溫室環(huán)境智能測控技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)、溫室環(huán)境調(diào)配工程技術(shù)與設(shè)施研究等已成為當(dāng)前該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)問題。研究溫室環(huán)境信息進(jìn)行模擬、分析、預(yù)測，研究開發(fā)基于作物成長栽培環(huán)境的溫室環(huán)境多因子智能化綜合測控系統(tǒng)，研究高效生產(chǎn)的溫室環(huán)境綜合測控模式與配套設(shè)施等將是今后主要研究內(nèi)容。目前，我國農(nóng)業(yè)正處在從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。農(nóng)業(yè)環(huán)境控制工程作為農(nóng)業(yè)生物速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)手段是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，農(nóng)業(yè)設(shè)施的自動(dòng)檢測與控制是我國急待發(fā)展的項(xiàng)目。應(yīng)用自動(dòng)控制和電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。近年來電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來了溫室控制與管理技術(shù)方面的一場革命，隨著“設(shè)施農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”等新名稱的出現(xiàn)，“設(shè)施園藝”、“虛擬溫室”的概念也應(yīng)運(yùn)而生。溫室計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)正在不斷吸收自動(dòng)控制和信息管理領(lǐng)域新的理論和方法，結(jié)合溫室作物種植的特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，逐步完善，從而使溫室種植業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)外溫室計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r計(jì)算機(jī)的發(fā)展最早可以追溯到上個(gè)世紀(jì)的40年代，但將計(jì)算機(jī)用于環(huán)境控制則開始于20世紀(jì)60年代。20世紀(jì)80年代初誕生了第一批溫室控制計(jì)算機(jī)，此后溫室計(jì)算機(jī)控制及管理技術(shù)便率先在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用，后來各發(fā)展中國家也都紛紛引進(jìn)、開發(fā)出適合自己的系統(tǒng)。這在給各國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也極大地推動(dòng)了各國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。本文溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)是針對(duì)溫室大棚溫濕度控制而設(shè)計(jì)，也可用于糧食倉儲(chǔ)、冷庫及煙葉發(fā)酵等場合的溫濕度控制。塑料大棚是開發(fā)日光資源、充分利用太陽光能的主要形式之一，能避光、增產(chǎn)、保濕，為溫室生長創(chuàng)造一個(gè)良好環(huán)境。溫室大棚作為一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，其內(nèi)部形成了一個(gè)小氣候環(huán)境，良好的空氣環(huán)境是溫室正常生長的重要條件。為了增產(chǎn)、增收，要注意大棚內(nèi)部的氣體、溫濕度和濕度3個(gè)重要因素。氣體主要是指棚內(nèi)的二氧化碳的含量。%時(shí)，可使溫室的光合作用速率增加 1 倍以上，增產(chǎn)20%80%；%時(shí)，光合作用幾乎停止。溫室生長的適宜溫濕度為 20℃30℃。大棚內(nèi)白天增溫快，當(dāng)棚外平均氣溫為 15℃時(shí)，棚內(nèi)可達(dá) 40℃50℃。因此，要適時(shí)調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫濕度，避免高溫危害。塑料大棚經(jīng)常處于密閉狀態(tài)，蒸發(fā)量大