【正文】 名 學號 指導(dǎo)教師 職稱 二 О 一 二 年 五 月 二十 日 主要內(nèi)容有：（ 1）通過數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集實時溫度。 通過以上設(shè)計可以 對植物生長過程中的土壤濕度、環(huán)境溫度、光照度進行了實時 地 、連續(xù) 地 檢測、 直觀 地 顯示并進行自動 地 控制。 Design of SCMbased Temperature and Humidity and Light Illumination Automatic Control System for Greenhouse 100697216 Li Mingjie Teacher: Su Yanping Abstract Greenhouse is the basic equipment necessary for the production of modern agriculture, Use it can effectively control the temperature, humidity and illumination of the greenhouse, and it is the premise of changed for plant growth to create the best conditions, avoid changing seasons and severe weather outside of its impact. The thesis mainly focus on: the base block diagram, working principle and the design of relay control which use the SCM STC89C52 as the core of the system to collect, handle, display the data of the air temperature, soil humidity and light illuminance . The main contents: (1) collected realtime temperature by digital temperature sensor DS18B20. (2) collected realtime humidity by humidity sensor HS1101. (3) collected realtime light illumination by photoresistor. (4) judge the collected parameter values and the setting values whether same or not, and control the relay. The system use Realtime and continuous detection, display intuitively and control automatically on soil moisture, ambient temperature, light illuminance in the process of plant growth. The system can overe the defects from the traditional manual methods of measurement which can not measure continuously, 目 錄 第一章 概述 ................................................... 1 選題背景 .................................................. 1 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................... 2 課題內(nèi)容、目的及思路 ...................................... 2 設(shè)計過程及工藝要求 ........................................ 2 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 ......................................... 3 .............................................. 3 系統(tǒng)的組成和工作原理 ...................................... 3 環(huán)境參數(shù)檢測方案的比較和選擇 ............................. 8 濕度傳感器的選擇 ...................................... 8 溫度傳感器的選擇 ..................................... 10 光亮度傳感器的選擇 ................................... 11 方案選擇總結(jié) ......................................... 12 第三章 硬件的設(shè)計 ............................................ 12 MCU 選型 ................................................. 12 濕度測量電路 ............................................. 13 溫度測量電路 ............................................. 15 光照度測量 電路 ........................................... 17 基于單片機 的大棚溫濕度 亮度 自動控制系統(tǒng)設(shè)計 學號： 100697216 姓名： 李明杰 指導(dǎo)老師：蘇艷蘋 職稱：講師 第一章 概述 選題背景 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進行檢測和控制。 傳統(tǒng)的方法是 用 毛發(fā)濕度表、酒精溫度計等進行人工測量，再對不符合的溫度、濕度、光照度 通過在 溫室大棚進行灌溉、降溫、遮光等控制操 來調(diào)節(jié)， 這種人工測控的方法費時費力、效率低、且無法保證測量的連續(xù)性，測量的誤差大、隨機性大，隨意 性強。 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 國外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應(yīng)的測控軟件，不利于在我國廣泛地推廣，而當今在我國大多數(shù)地方對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量，光照強度的檢測與控制都采用人工管理，存在著測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌補的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預(yù)期的效果。外接的鍵盤可以設(shè)定系 統(tǒng)控制的溫度值，以滿足不同條件下對溫度的不同要求。 3顯示以上 各 項參數(shù)并自動調(diào)節(jié)。 （ 1） 信號采集 由 濕度傳感器 、 溫度傳感器 、光敏電阻組成。 4 5 6 排風扇及噴霧設(shè)備繼電器吸合 Y N N Y Y N 開始 溫 度是 否在設(shè)定的適宜范圍內(nèi) ？ 溫 度是否高于設(shè)定的適宜范圍上限 ？ 溫度是否低于設(shè)定的適宜范圍 下限？ 結(jié)束 排風扇及噴霧設(shè)備繼電器斷開 排風扇及噴霧設(shè)備停止工作 排風扇及噴霧設(shè)備開始工作 環(huán)境參數(shù)檢測 方案的比較和選擇 濕度傳感器的選擇 單片機作為控制核心，要有被檢測信號輸入，由單片機處理。 測量土壤濕度的方法有很多種，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的土壤中吸收水分后引起的物理或化學的性質(zhì)的變化，間接的獲得土壤的濕度。這種 傳感器主要用于開 關(guān) 的傳感器，不能在寬頻域內(nèi)檢測濕度。 濕度傳感器 HS1101 的特點：相對濕度在 1%～ 100%RH 范圍內(nèi)：電容量有16pf 變到 200pf，其誤差不大于 RH,響應(yīng)時間小于 5S，溫度系數(shù)為。 AD590溫度傳感器是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。 AD590 為電流型傳感器溫度每變化 1℃ 其電流變化 1uA 在 35℃ 和 95℃ 時輸出電流分別為 和 。 綜合比較方案一和方案二，兩方案都可以滿足設(shè)計所要求的精度溫度要求，但方案一的后續(xù)電路復(fù)雜，需要經(jīng)過放大，數(shù)模轉(zhuǎn)換等步驟，增加了設(shè)計的復(fù)雜度和成本，并需要占用單片機較多的 I/O 口。例如＋ 125℃的數(shù)字輸出為 07D0H （正溫度直接 （負溫度 把得到的 16進制數(shù) 取反后 1再轉(zhuǎn)成 10 進制數(shù)）。光敏電阻的工作原理是 當有光線照射時，電阻內(nèi)原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的 電子 受到 激發(fā) ，成為 自由電子 ， 所以光線越強，產(chǎn)生的自由電子也就越多，電阻就會越小。 12 （ 2） 溫度傳感器采用 DS18B20。 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，全雙工串行口 ， 最高運作頻率 35MHZ。 STC89C52 單片機管腳如 圖 31： 圖 31 STC89C52單片機管腳 定義圖 濕度測量電路 HS1101濕度傳感器，在電路中等效于 一個電容器件，其電容量隨著所測的土壤濕度增大而增大，如何將電容的變化量準確的轉(zhuǎn)換成單片機易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏傳感器 置 于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏傳 感器置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被單片機所采集。 HS1101/HS1100 作為電容變量接在 555的 TRIG 與 THRES 兩引腳上，引腳 7 用作電阻 R9 的短路。 15 DS18B20 產(chǎn)品的特點 （ 1）只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 （ 5）數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9位到 12 位選擇。 DS18B20 的管腳圖如圖 34所示： 圖 34 DS18B20管腳及封裝圖 GND： 地信號 DQ ： 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令。 17 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM中第 3 、 4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM中。 光照度測量電路 系統(tǒng)采用價格低廉 的光敏電阻 [5]測量光照度，因其沒有良好的線性度，所以只能大致的測量。 ADC0804 為 8bit 一路 的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍在 0— 5v，轉(zhuǎn)換速度小于 100us，轉(zhuǎn)換精度 ﹪，滿足設(shè)計的精度要求。 WR：啟動轉(zhuǎn)換的控制訊號。頻率輸入可連接處理單元的訊號頻率范圍為100 kHz 至 800 kHz。轉(zhuǎn)換期間為高位準 (high)，等到轉(zhuǎn)換完畢時 INTR 會變?yōu)榈臀粶?(low)告知其它的處理單元已轉(zhuǎn)換完成，可讀取數(shù)字數(shù)據(jù)。 19若 PIN9空接，則 VIN 的上限值即為 VCC。 數(shù)據(jù)顯示電路 系統(tǒng)采用了 LCD1602[8]液晶顯示屏， LCD1602 液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶。 VSS1VDD2VL3RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U2LCD1602VCCR13VCC10R14RSLCDWR LCDEN RW： 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。（說明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復(fù)位到地址 00H位置。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 指令 5:光標或顯示移位 S/C高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)使用的復(fù)位電路如圖39 所示： 10uFC1S1SWPB10KR1VCC 圖 39 復(fù)位電路圖 鍵盤電路 如 圖 310： 圖 310 鍵盤電路圖 繼電器控制電路 單片機是一個弱電器件，一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低。在這里 ,繼電器驅(qū)動含有兩個意思：一是對繼電器進行驅(qū)動，因為繼電器 本身對于單片機來說就是一個功率器件；還有就是