【正文】 名 學(xué)號(hào) 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(guò)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集實(shí)時(shí)溫度。 通過(guò)以上設(shè)計(jì)可以 對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的土壤濕度、環(huán)境溫度、光照度進(jìn)行了實(shí)時(shí) 地 、連續(xù) 地 檢測(cè)、 直觀 地 顯示并進(jìn)行自動(dòng) 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(guó)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(jì)過(guò)程及工藝要求 ........................................ 2 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ......................................... 3 .............................................. 3 系統(tǒng)的組成和工作原理 ...................................... 3 環(huán)境參數(shù)檢測(cè)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(jì) ............................................ 12 MCU 選型 ................................................. 12 濕度測(cè)量電路 ............................................. 13 溫度測(cè)量電路 ............................................. 15 光照度測(cè)量 電路 ........................................... 17 基于單片機(jī) 的大棚溫濕度 亮度 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 100697216 姓名： 李明杰 指導(dǎo)老師：蘇艷蘋(píng) 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(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 傳統(tǒng)的方法是 用 毛發(fā)濕度表、酒精溫度計(jì)等進(jìn)行人工測(cè)量，再對(duì)不符合的溫度、濕度、光照度 通過(guò)在 溫室大棚進(jìn)行灌溉、降溫、遮光等控制操 來(lái)調(diào)節(jié)， 這種人工測(cè)控的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低、且無(wú)法保證測(cè)量的連續(xù)性，測(cè)量的誤差大、隨機(jī)性大，隨意 性強(qiáng)。 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)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(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件，不利于在我國(guó)廣泛地推廣，而當(dāng)今在我國(guó)大多數(shù)地方對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量，光照強(qiáng)度的檢測(cè)與控制都采用人工管理，存在著測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。外接的鍵盤(pán)可以設(shè)定系 統(tǒng)控制的溫度值，以滿足不同條件下對(duì)溫度的不同要求。 3顯示以上 各 項(xiàng)參數(shù)并自動(dòng)調(diào)節(jié)。 （ 1） 信號(hào)采集 由 濕度傳感器 、 溫度傳感器 、光敏電阻組成。 4 5 6 排風(fēng)扇及噴霧設(shè)備繼電器吸合 Y N N Y Y N 開(kāi)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(fēng)扇及噴霧設(shè)備繼電器斷開(kāi) 排風(fēng)扇及噴霧設(shè)備停止工作 排風(fēng)扇及噴霧設(shè)備開(kāi)始工作 環(huán)境參數(shù)檢測(cè) 方案的比較和選擇 濕度傳感器的選擇 單片機(jī)作為控制核心，要有被檢測(cè)信號(hào)輸入，由單片機(jī)處理。 測(cè)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(xué)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(kāi) 關(guān) 的傳感器，不能在寬頻域內(nèi)檢測(cè)濕度。 濕度傳感器 HS1101 的特點(diǎn)：相對(duì)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(shí)間小于 5S，溫度系數(shù)為。 AD590溫度傳感器是美國(guó)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(shí)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(jì)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(guò)放大，數(shù)模轉(zhuǎn)換等步驟，增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和成本，并需要占用單片機(jī)較多的 I/O 口。例如＋ 125℃的數(shù)字輸出為 07D0H （正溫度直接 （負(fù)溫度 把得到的 16進(jìn)制數(shù) 取反后 1再轉(zhuǎn)成 10 進(jìn)制數(shù)）。光敏電阻的工作原理是 當(dāng)有光線照射時(shí)，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(qiáng)，產(chǎn)生的自由電子也就越多，電阻就會(huì)越小。 12 （ 2） 溫度傳感器采用 DS18B20。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，全雙工串行口 ， 最高運(yùn)作頻率 35MHZ。 STC89C52 單片機(jī)管腳如 圖 31： 圖 31 STC89C52單片機(jī)管腳 定義圖 濕度測(cè)量電路 HS1101濕度傳感器，在電路中等效于 一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)的土壤濕度增大而增大，如何將電容的變化量準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成單片機(jī)易于接受的信號(hào)，常有兩種方法：一是將該濕敏傳感器 置 于運(yùn)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(hào)經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)；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(hào)，可直接被單片機(jī)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(diǎn) （ 1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 （ 5）數(shù)字溫度計(jì)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(hào) DQ ： 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 跳過(guò) 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(cè)量電路 系統(tǒng)采用價(jià)格低廉 的光敏電阻 [5]測(cè)量光照度，因其沒(méi)有良好的線性度，所以只能大致的測(cè)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(jì)的精度要求。 WR：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換的控制訊號(hào)。頻率輸入可連接處理單元的訊號(hào)頻率范圍為100 kHz 至 800 kHz。轉(zhuǎn)換期間為高位準(zhǔn) (high)，等到轉(zhuǎn)換完畢時(shí) INTR 會(huì)變?yōu)榈臀粶?zhǔn) (low)告知其它的處理單元已轉(zhuǎn)換完成，可讀取數(shù)字?jǐn)?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(xiě)信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。（說(shuō)明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 指令 5:光標(biāo)或顯示移位 S/C高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 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(pán)電路 如 圖 310： 圖 310 鍵盤(pán)電路圖 繼電器控制電路 單片機(jī)是一個(gè)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(dòng)含有兩個(gè)意思：一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器 本身對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)功率器件；還有就是