【正文】 and humidity sensors HS1101. The system mainly consists of environmental parameters acquisition module, data processing module, display and keypad module and power module. Firstly, temperature and humidity data was collected by the sensors. Then, after processing by the MCU, the results was displayed on LED. Finally, conpared with the setting values, if the default value beyond a certain range, and then start the alarm module from the SCM. After missioning, the system performance and stability, temperature measurement accuracy up to ℃ , humidity measurement accuracy up to 1%, basically reached the preset target. Keywords： STC89C52 microcontroller。 聲明人： （簽字） 時(shí)間： 年 月 日 I 大 棚 溫濕度監(jiān)測(cè) 與 報(bào)警系統(tǒng) 摘要 ： 本文以 STC89C52單片機(jī)為核心，結(jié) 合溫度傳感器 AD590及濕度傳感器 HS1101設(shè)計(jì)并完成了一款適用于大棚的監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 大棚 溫濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng) 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 職稱(chēng)： 成 績(jī)： (分?jǐn)?shù) ) 溫州醫(yī)學(xué)院教務(wù)處制 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書(shū) 本人承諾：在今后的畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文撰寫(xiě)過(guò)程中，將遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成研究成果。該系統(tǒng)主要由環(huán)境參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示及按鍵模塊和電源模塊幾大部分組成。 AD590。 大棚 可以避開(kāi)外界種種不利因素的影響，人為控制或創(chuàng)造適宜 農(nóng)作物生長(zhǎng)的氣候環(huán)境，可以看成是一個(gè)半封閉式的人工生態(tài)環(huán)境 [1]。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中 還需根據(jù) 大棚 的規(guī)模及所在區(qū)域設(shè)定不同的采集方式， 確保 數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。此后 ,再將夜溫降到 10～ 12℃ ， 以抑制呼吸、減少消耗、增加積累 ，但 也不能 降得過(guò)低 ,以免 凍傷植物 [2]。美國(guó)開(kāi)發(fā)的 大棚 計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)可以根據(jù)作物的特點(diǎn)和 生長(zhǎng)發(fā)育所需要的條件 ，對(duì) 大棚 內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，還可利用 溫差管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)花卉、果蔬等產(chǎn)品的開(kāi)花和成熟期進(jìn)行控制 [3]。為保證 CO2 氣體在 大棚 分布均勻 ,大棚 中通常安裝通風(fēng)機(jī) ,攪動(dòng)空氣使 大棚 中的 CO2 濃度一致。 國(guó)內(nèi)研究概況 國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)始于 上世紀(jì) 70 年代中期 ，當(dāng)時(shí)主要用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算。 2020 年，金鈺研究了工業(yè)控制機(jī) IPC 在自動(dòng)化 大棚 控制中的應(yīng)用 [9]。該系統(tǒng)將藍(lán)牙技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)相結(jié)合運(yùn)用于 大棚 群的監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的可靠性、降低了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中干擾。但是所有性能都集中在單片機(jī)上，單片機(jī)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)失控 。 設(shè)計(jì)完成包括環(huán)境參數(shù) 采集、數(shù)據(jù)處理、鍵盤(pán)輸 入報(bào)警值、 判斷 報(bào)警、外圍處理功能 等模塊 。溫州醫(yī)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大棚溫濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 5 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 總體方案 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)小系統(tǒng)、溫度 監(jiān)測(cè) 模塊、濕度 監(jiān)測(cè) 模塊、 電源模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換電路 、4 4 鍵盤(pán)和 8 位數(shù)數(shù)碼管顯示電路及 風(fēng)扇電路 組成。 本 課題所需要實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)功能包括定時(shí)功能、復(fù)位功能、報(bào)警功能等，相對(duì)應(yīng)的電路模塊分別有時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、蜂鳴電路 、燒寫(xiě)程序電路 。因此，傳感器的性能應(yīng)該與控制系統(tǒng)相適應(yīng)，尤其是傳感器的長(zhǎng)距離布點(diǎn)、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應(yīng)時(shí)間等，這樣才能使系統(tǒng)真正做到快速反應(yīng)和高效調(diào)控 環(huán)境 [14]。 （ 3）優(yōu)良的性能價(jià)格比。 AD590 可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)輸出， 溫度每升高 1K,其輸出電流將 增加 1uA。 溫州醫(yī)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大棚溫濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 7 圖 24 溫度 監(jiān)測(cè) 模塊 框圖 濕度 監(jiān)測(cè) 模塊 本課題對(duì)于濕度傳感器的選擇也是主要考慮環(huán)境 及成本因素，注重傳感器的穩(wěn)定性，性?xún)r(jià)比及實(shí)用性。 (4) 能夠處于 長(zhǎng)期飽和狀態(tài) ,瞬間脫濕 。 其外形如 圖 25 所示。 該模塊的中心是將傳感器接入一個(gè) 555非穩(wěn)態(tài)電路，輸出一個(gè)頻率信號(hào)并由單片機(jī)直接采集、處理。 圖 25 電源模塊框圖 溫州醫(yī)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大棚溫濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 9 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 及 性能 分析 本章 為 核心內(nèi)容之一 ，主要針對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)介紹。 溫度每升高 1K，電流增加 1uA，當(dāng)負(fù)載電阻為 10KΩ，則電 阻上的壓降將增加 10mV。 其 引腳排列如圖 32 所示。 由于 實(shí)驗(yàn)條件有限 ，定標(biāo)過(guò)程中只 測(cè)量 了 10 組數(shù) 據(jù)； 考慮到 大棚內(nèi)一般的溫度要求，定標(biāo)范圍選擇 1525℃ 。由圖可以看出，在溫度范圍為~ oC時(shí)，輸出電壓與溫度基本保持線(xiàn)性關(guān)系。這些問(wèn)題可以通過(guò)后續(xù)軟件調(diào)試克服，比如采集多次數(shù)據(jù)做平均值或者改變算法等方式來(lái)彌補(bǔ)。 本次濕度測(cè)量模塊采 用 以 555 芯片為中心的 振蕩電路 ,將 HS1100 濕度傳感器充當(dāng)振 蕩電容 ,從而完成濕度到頻率的轉(zhuǎn)換 ,電路 如圖 34所示。 圖 34 濕度測(cè)量電路圖 該 電路的核心是 NE555 芯片， 其 內(nèi)部功能原理框圖如圖 35 所示 。 濕度測(cè)量也需進(jìn)行相應(yīng)的定標(biāo)處理，具體過(guò)程 如下 ： (1)準(zhǔn)備一個(gè)濕度計(jì) 、電吹風(fēng)、噴霧器、示波器；（ 2）將電路輸出端接入示波器，先長(zhǎng)時(shí)間置于一般環(huán)境內(nèi) （濕度計(jì)需要較長(zhǎng)時(shí)間響應(yīng)） ，待頻率在某個(gè)值左右浮動(dòng)時(shí)每隔一分鐘記錄一個(gè)數(shù)據(jù) ，一共記錄 5 次，然后做平均值；（ 3）增加濕度用 噴霧器，減小濕 度用電吹風(fēng)并盡量維持在一個(gè)恒定的環(huán)境內(nèi)，再按前面的步驟記錄數(shù)據(jù)， 測(cè)量 數(shù)據(jù)記錄如表 32 所示 。造成這一現(xiàn)象的原因經(jīng)分析后，認(rèn)為主要應(yīng)該是由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的濕度控制比較難以掌握、以及傳感器的靈敏度造成。 TLC1549 能以串行方式送給單片機(jī)。 圖 38 TLC1549 引腳排列示意圖 圖 39 AD轉(zhuǎn)換電路 TLC1549 工作原理： TLC1549 具有 6 種串行接口時(shí)序模式 , 這些模式是由 I/O CLOCK 周期和 CS 定義。 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘控制信號(hào)（如圖 311所示），本電路采用了非固定式的設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谲浖帉?xiě)過(guò)程中，對(duì)程序的運(yùn)行時(shí)間是有要求的，這時(shí)就需要根據(jù)實(shí)際情況更換晶振。因此復(fù)位電路必不可少。 蜂鳴器在多種場(chǎng)合被作為發(fā)聲器件，他可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警、音樂(lè)演 奏等。電路如圖 313 所示。 CH451 內(nèi)置 RC 振動(dòng)電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行 64 鍵的鍵盤(pán)掃描；CH451 通過(guò) 1 線(xiàn)或者可以級(jí)聯(lián)的 4 線(xiàn)串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復(fù)位和看門(mén)狗等監(jiān)控功能。 CH451 的段驅(qū)動(dòng)引腳串接的電阻 R (200Ω ) 用于限制和均衡段驅(qū)動(dòng)電流。本系統(tǒng)的環(huán)境調(diào)節(jié) 模塊主要由繼電器控制 的 風(fēng)扇 電路構(gòu)成 。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 圖 316 風(fēng)扇電路 電源電路 系統(tǒng)需要兩種電源 供電 ， +5v 和 +9v 電源電 路由一系列電容和 78 系列三端穩(wěn)壓管組成，設(shè)計(jì)電源電路的 主要目的 是讓 電壓更加穩(wěn)定以及使 系統(tǒng) 方便運(yùn)用， 電路如圖 317。 室溫（ AD590） 監(jiān)測(cè) 軟件流程 如圖 42 所示 ： 溫州醫(yī)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大棚溫濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 22 圖 42 AD590 監(jiān)測(cè) 程序流程圖 濕度 監(jiān)測(cè) 軟件 流程 濕度檢測(cè)流程 ：由定時(shí)器／計(jì)數(shù)器測(cè)得濕度的頻率值，再將頻率與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比得到相應(yīng)的濕度值，送去ＬＥＤ顯示和按鍵預(yù)設(shè)值判斷是否觸發(fā)蜂鳴報(bào)警。該系統(tǒng)具有可靠性高、智能化的特色。 展望 本研究雖然取得了一定的成果，但由于本人水平和試驗(yàn)條件的制約，仍需在以下兩個(gè)方面進(jìn)一步研究和完善 : (1) 環(huán)境多因子采集可擴(kuò)展性，當(dāng)代 大棚 技術(shù)中已有許多方面的進(jìn)展，對(duì)于作物生長(zhǎng)更是有多方的制約因素，所以可以 發(fā)展如 CO2 濃度 、光照強(qiáng)度、蒸騰作用調(diào)節(jié)等方面以完善 大棚 系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，達(dá)到最理想的效果。 //讀取鍵值 uint adc_result = 0。 codeCH[]={CH451_DIG0,CH451_DIG1,CH451_DIG2,CH451_DIG3,CH451_DIG4,CH451_DIG5,CH451_DIG6,CH451_DIG7}。 sbit ch451_din=P1^0。 //輸出低電平 開(kāi)風(fēng)扇 sbit FB=P2^1。 /* 數(shù)據(jù)輸出 */ /**********************************************************************/ void delay(uchar us) { while(us)。 ch451_din=1。 //置外部信號(hào)為低電平觸發(fā) IE1=0。 for(i=0。j++) for(k=0。 void ch451_write(unsigned int mand) { unsigned char i。i12。 mand=1。 endif } 溫州醫(yī)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大棚溫濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 32 ifdef USE_KEY //************************************************* //輸入命令子程序， MCU 從 451 讀一字節(jié) unsigned char ch451_read() { unsigned char i。 //輸入讀 451 命令字 ch451_load=0。1。 //產(chǎn)生時(shí)鐘上升沿鎖通知 CH451 輸入位數(shù)據(jù) } ch451_load=1。i++){ keycode=1。 } IE1=0。 //定義循環(huán)變量 unsigned char mand,keycode。i4。 mand=1。 //清除 keycode for(i=0。 //從高到低讀入 451 的數(shù)據(jù) ch451_dclk=0。 //清中斷標(biāo)志 } endif /* 讀取 AD 輸出的 10bit 數(shù)據(jù) */ uint adc_1549(void) { uint data_out=0。 CS = 0。 data_out = (data_out1)|DOUT。 CS = 1。 kk=(adc_result2730)。 n1=n%100。 ch451_write((CH[1])|kk2)。0x0f)。0x0f)。 k1=(key_[4]amp。 k3=k1*10+k2。 * 入口參數(shù)： *************************************************