【正文】 靠人力控制溫濕度的狀況，徹底地做到 溫濕度檢測和控制的智能化。 完成課題的現(xiàn)有條件 實驗室的基本儀器，電腦仿真軟件，圖書資料，網(wǎng)絡資源 審查意見 指導教師： 年 月 日 學院意見 主管領導： 年 月 日 天津 **大學畢業(yè)設計（論文）進度檢查記錄 題目 基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設計 學生姓名 學院名稱 電子與信息工程 專業(yè)班級 指導教師姓名 指導教師職稱 日 期 指 導 記 錄 天津 **大學本科畢業(yè)設計（論文）評閱表 （設計類） 畢業(yè)設計 題目 基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設計 學生姓名 學生班級 指導教師姓名 評審項目 指標 滿分 評分 選題 能體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標，題目大小、難度適 中；學生工作量飽滿，能得到較全面訓練。 5 設計說明書（論文） 設計圖紙（插圖）簡潔、規(guī)范、無差錯，設計欄目齊全合理，能正確使用國家標準單位。 10 合計 100 意見及建議 評閱人簽名： 年 月 日 天津 **大學畢業(yè)設計（論文）成績考核表 學生姓名 學院名稱 電子與信息工程學院 專業(yè)班級 題目 基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設計 1．畢業(yè)設計（論文）指導教師評語及成績： 指導教師簽 字： 年 月 日 2．畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語及成績： 答辯主席（或組長）簽字： 年 月 日 3．畢業(yè)設計（論文）總成績： 給定成績 給定成績 總成績 (a +b +c ) 成績： 成績： 摘 要 在快速發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，許許多多的、健康的農(nóng)產(chǎn)品都來自于大棚溫室栽培作物?，F(xiàn)如今，在溫室大棚中，智能的控制系統(tǒng)將直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量以及生長情況等等。當溫室內(nèi)的溫度過高時，蜂鳴器報警，繼電器工作，控制空調(diào)來進行降溫；反之，則開啟空調(diào)進行升溫。通過此系統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫濕度進行可靠地、有效地控制與檢測，從而保證大棚內(nèi)的農(nóng)作物在最佳的溫濕度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量，以達到我們想要的結(jié)果。在我國，特別是近些年來我們的農(nóng)產(chǎn)品出口量一直保持著增長的趨勢。同時溫濕度也是我國工業(yè)生產(chǎn)實踐中很關 鍵的工藝參數(shù)。無疑溫濕度也就成為了我們關注的重要方面。 現(xiàn)在我國各地建立了許多新型的溫室大棚，種植各種反季節(jié)蔬菜、水果、花卉，用來滿足人們?nèi)?益對生活的高追求、高標準。本次設計就是針對溫室內(nèi)的溫濕度進行一個智能控制。我們的技術只是局限在對溫度這個環(huán)境因子的控制上。國內(nèi)的調(diào)節(jié)器雖然價格比較低，但是精度和分辨率遠遠不如國外的，落后很多。 與此同時，中國的溫度測量控制水平還很低，遠遠達不到實際生產(chǎn)實踐中的工廠化水平。 在上個世紀 70 年代，國外首先采用了模擬式的組合儀表，用來采集現(xiàn)場信息并進行顯示、記錄和控制。 當今世界，國際上已研究出各種數(shù)字溫度傳感器一系列產(chǎn)品。溫度和濕度是環(huán)境因素中的兩大重要因素。一般很少有人使用精度極高的濕度傳感器。不同的環(huán)境給我們帶來的測量結(jié)果也是不一樣的。 （ 2）國外濕度控制系統(tǒng)的研究。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件走向智能化、集成化和多參數(shù)檢測。單片機有很多的優(yōu)點，比如它體積很小，有著很高的可靠性、很強的功能、我們用起來很靈活方便。我們這個系統(tǒng)主要用來采集溫室內(nèi)的溫濕度信息，及時的反映出溫濕度的變化，以便及時的對溫室內(nèi)的溫濕度做出調(diào)整，保證一個良好的溫濕度環(huán)境。有些植被必須 在某些特定環(huán)境下才可以生長的很好，這樣的情況下安裝溫濕度裝置對其進行監(jiān)控就是非常有必要的。 課題研究的主要內(nèi)容 本課題的核心在于我們對溫室內(nèi)溫濕度控制，為溫室提供一個適宜的溫濕 度環(huán)境。與此同時單片機控制繼電器工作，實現(xiàn)繼電器的開關閉合，從而控制空調(diào)設備的啟動以來升高（或降低）溫度。當 系統(tǒng)上電后，我們可以通過矩陣鍵盤設置我們所需要的溫濕度限值范圍，用來控制溫室內(nèi)的溫濕度保持在一定的合適范圍內(nèi)。同時，當溫濕度值不在我們預先設置的范圍內(nèi)時，系統(tǒng)也應該自動做出調(diào)整，以實現(xiàn)我們系統(tǒng)的一個智能化。一來方便工作人員及時的得到時間的一個信息。在之前的學習中我們知道 STC 單片機對工作環(huán)境的要求比較低，但是執(zhí)行指令的速度卻非?？?。這樣我們的溫濕度采集模塊就完成了。這樣我們就看到了當前的一個溫濕度值。當溫室內(nèi)的當前溫濕度值超越我們的限制范圍時，蜂鳴器會報警。當溫濕度出現(xiàn)異常時，繼電器工作。在這里我們用的是幾個不同顏色的 LED 燈來代表不同的行為，以便有效地調(diào)整溫室內(nèi)的溫濕度，從而實現(xiàn)了簡單控制。相當于一個萬年歷，也是對這個系統(tǒng)的一個完善。 （ 2） 系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能：單片機接收來自傳感器的數(shù)據(jù)進行處理和分析，把得到的溫度和濕度值通過液晶顯示屏顯示出來，完成溫濕度數(shù)據(jù)顯示； （ 3） 溫濕度的限值是可以通過電路板上的矩陣鍵盤來進行設置和修改，以便隨時做出調(diào)整。方便工作人員對時間的一個把握以及系統(tǒng)本身功能的一個完善。將 DHT11 采集到的溫濕度信息傳送給主控模塊，在這個課題中我們將單片機作為我們的主控模塊。對于溫室里的一個液晶顯示器來說，這樣子信息更加充足，人們能夠得到更多的相關信息，以便更好地控制溫濕度。如天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 何來控制這些動作的發(fā)生呢。不同情況下，蜂鳴器都會響，然后不同的燈亮。但是我們在實際運用中，要選擇最優(yōu)的方案來進行我們的課題設計。 SHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一體化的。 SHT11 的一些參數(shù)： 溫度測量標準： 40℃ — +℃； 濕度測量標準： 0— 100%RH； 溫度測量精度： 177。它是一款集成型的傳感器。在我們這個設計中對溫濕度要求不是很高，所以可以采用這個傳感器作為采集 溫濕度的元件。方案二雖然沒有方案一可以實現(xiàn)那么高精度高穩(wěn)定性的一個測量。 LCD12864 液晶顯示屏的構成是： 1）行驅(qū)動器； 2）列驅(qū)動器； 3） 128*64 全點陣液晶顯示器。 （ 2）方案二：選擇 LCD1602 液晶。和方案一相比價格相對便宜。在我們的這個課設中，加入了時鐘的功能。 在本課題設計的溫濕度測控系統(tǒng)中，我們采用的是主控芯片是 STC 系列的單片機。 （ 2） 電平轉(zhuǎn)換模塊：方便電腦與系 統(tǒng)的連接，以便能夠順利下載程序。 （ 6） 蜂鳴器報警模塊：當異常發(fā)生時發(fā)生警報聲，以提醒工作人員。 其系統(tǒng)原理圖如下圖所示： 圖 22 系統(tǒng)總體設計框圖 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 系統(tǒng)整體電路圖 圖 23 系統(tǒng)整體電路圖 DHT11 是一個數(shù)字溫濕度傳感器。而 LCD12864 是用來呈現(xiàn)當前時間和溫濕度信息的。包括升溫、降溫、加濕、去干。其中主控模塊是整個系統(tǒng)設計的中心模塊。 下面分別對它們進行一個具體的介紹。在一個單芯片， STC89C52 之所以可以為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高度靈活的、超有效的解決方案，是因為它的 8 位 CPU 具有智能的在系統(tǒng)可編程閃存的功能。其中包括了復位電路（ 10uF 電解電容電容 ,10K 電阻）、晶振電路、電源電路（ 5V 穩(wěn)壓電源） . 在焊接單片機最小 系統(tǒng)的時候，我們會遇到各種各樣的問題。并且電平轉(zhuǎn)換芯片最好使用國外的品牌。即兩個支撐單片機最小系統(tǒng)運行的基 本板塊： （ 1） 晶振電路（又叫振蕩電路） 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 圖 34 晶振電路模塊 晶振模塊如圖所示，它是由一個晶振和兩個電容組成。 我們在很早以前就學過，電容兩端的電壓是不能突變 的。電容和電阻的取值是多種多樣的，可根據(jù)不同振蕩電路的不同要求來確定。它應用專用的模塊采集技術和數(shù)字式溫濕度傳感器技術，用來確保其產(chǎn)品具有卓越的長期穩(wěn)定性和高可靠性。它們分別電阻元件為、 NTC 溫度元件、 8 位微控制器。我們用的是帶字符的這種。 12864 液晶顯示屏可以能夠和 CPU 直接相連，我們可以加個上拉電阻在和單片機相連，這樣可以增加它的驅(qū)動能力。 12864 液晶顯示模塊電路原理圖 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 17 圖 39 LCD12864 液晶顯示屏與單片 機連接的電路圖 報警模塊 蜂鳴器介紹 圖 310 蜂鳴器實物圖 一、蜂鳴器的介紹：蜂鳴器是一體化結(jié)構的，它采用的是直流電壓供電。 表 31 有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的對比 類型 區(qū)別 備注 有源蜂鳴器 1. 內(nèi)帶振蕩源，采用直流信號 DC 驅(qū)動。 2． 加一定頻率電流發(fā)聲且可改變頻率發(fā)出不同聲音。所以我們要利用三極管來增大 驅(qū)動電流。它的控制原理就是用較小的物理量去控制較大的物理量，然后控制銜鐵的吸合、斷開，從而控制電路的通斷，以此保證電路的安全， 起到了自動調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換電路和智能化控制的作用。 繼電器的工作原理：當我們在線圈兩端加上一定的電壓時，這個時候線圈中會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁感應。這樣就實現(xiàn)了開關的作用。 在這個圖中，我們用 白色的發(fā)光二極管代表正常狀態(tài)，就是溫濕度都適宜，沒有出現(xiàn)異常情況。當溫濕度發(fā)生異常時，單片機系統(tǒng)會作出判斷，然后通過 IO 口控制電流的通斷，電流通過三極管經(jīng)過放大后使得繼電器工作，從而常開觸點閉合使得開關閉合。所以我們應該正確地測量出繼電器的有關引腳和參數(shù)。 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 21 測吸合電壓、吸合電流 用一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源給繼電器輸入電壓。為了準確地測量吸合電壓和吸合電流，我們可以多次測量求平均值。這樣才可能確保有個相對準確的數(shù)值。因為這樣的繼電器不穩(wěn)定，對整個電路 來說不容易控制。 它附加了 31byte 的靜態(tài) RAM，采用與 CPU 進行同步通信的 SPI 三線接口，同時可以使用突發(fā)模式一次性傳輸多個時鐘信號和 RAM數(shù)據(jù)。所以它被廣泛的應用于各種控制系統(tǒng)中。 為了在系統(tǒng)斷電情況下時鐘依然可以走動，我們可以在 DS1302 外部加個電池，下次再次啟動系統(tǒng)的時候就不必調(diào)時間了，給我們帶來了極大的方便。所以我們用矩陣鍵盤不僅僅可以使得整個電路板美觀，更重要的是這樣子可以減少單片機的端口的使用。這個矩陣鍵盤是 4*4 結(jié)構的。當有按鍵按下的時候，矩陣鍵盤的行與列才能導通。具體怎么檢測出是哪個按鍵，方法如下：我們依次給行線置一個低電平，其他三個行線為高電平。 我們首先讓 P0 口的高四位為 0，低四位為 1。當有按鍵按下的時候，高四位中會天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 25 有一位由 1 變成 0，而低四位不變。我們之前所做的很多設計都涉及到了。 概述 軟件設計相比硬件設計來說是很復雜和困難的。 從軟件工程角度而言是傳統(tǒng)的瀑布式模型，由可行性分析入手，如瀑布一樣逐步向下直至完成。這樣，即使在設計過程中更換設計者，新來者也可以根據(jù)所提供的文件很容易地就接手繼續(xù)工作。分別為： 第一行顯示的是“ 20 年 月 日”； 第二行顯示的是“周 時 分 秒”； 第三行顯示的是“濕度（當前值） 高 低”； 第四行顯示的是“溫度（當前值） 高 低”。都需要點擊 *鍵確認。原理是一樣的。 在這個設計中，我們是依次輸入上限、下限。當天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 我們需要輸入新的限 值時，我們可以按復位按鈕 重新輸入。 當單片機收到相關的溫濕度信息時，它會做個簡單的處理。點擊 *號確定。然后進行編程調(diào)試和運行。在編程完成后，確保我們的程序沒有問題后就要進行下載了。在燒錄前我們要進行一些必要的設置。從開始學習的時候就接觸了。不然有一個出問題，就有可能導致整個電路出現(xiàn)故障。 例如： 最高溫度 最低溫度 40℃ 15℃ 最高濕度 最低濕度 70% 15% 我們可以看溫室內(nèi)的當前溫濕度是否在這個范