【正文】 靠人力控制溫濕度的狀況，徹底地做到 溫濕度檢測(cè)和控制的智能化。 完成課題的現(xiàn)有條件 實(shí)驗(yàn)室的基本儀器，電腦仿真軟件，圖書資料，網(wǎng)絡(luò)資源 審查意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 學(xué)院意見 主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 天津 **大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度檢查記錄 題目 基于單片機(jī)的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 電子與信息工程 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 日 期 指 導(dǎo) 記 錄 天津 **大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱表 （設(shè)計(jì)類） 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目 基于單片機(jī)的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)生班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 評(píng)審項(xiàng)目 指標(biāo) 滿分 評(píng)分 選題 能體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，題目大小、難度適 中；學(xué)生工作量飽滿，能得到較全面訓(xùn)練。 5 設(shè)計(jì)說明書（論文） 設(shè)計(jì)圖紙（插圖）簡(jiǎn)潔、規(guī)范、無差錯(cuò)，設(shè)計(jì)欄目齊全合理，能正確使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)單位。 10 合計(jì) 100 意見及建議 評(píng)閱人簽名： 年 月 日 天津 **大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)考核表 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 題目 基于單片機(jī)的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽 字： 年 月 日 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語及成績(jī)： 答辯主席（或組長(zhǎng)）簽字： 年 月 日 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總成績(jī)： 給定成績(jī) 給定成績(jī) 總成績(jī) (a +b +c ) 成績(jī)： 成績(jī)： 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(zhǎng)情況等等。當(dāng)溫室內(nèi)的溫度過高時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，繼電器工作，控制空調(diào)來進(jìn)行降溫；反之，則開啟空調(diào)進(jìn)行升溫。通過此系統(tǒng)，對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫濕度進(jìn)行可靠地、有效地控制與檢測(cè)，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(zhǎng)，提高質(zhì)量和產(chǎn)量，以達(dá)到我們想要的結(jié)果。在我國(guó)，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(zhǎng)的趨勢(shì)。同時(shí)溫濕度也是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中很關(guān) 鍵的工藝參數(shù)。無疑溫濕度也就成為了我們關(guān)注的重要方面。 現(xiàn)在我國(guó)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(duì)生活的高追求、高標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)溫室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行一個(gè)智能控制。我們的技術(shù)只是局限在對(duì)溫度這個(gè)環(huán)境因子的控制上。國(guó)內(nèi)的調(diào)節(jié)器雖然價(jià)格比較低，但是精度和分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如國(guó)外的，落后很多。 與此同時(shí)，中國(guó)的溫度測(cè)量控制水平還很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中的工廠化水平。 在上個(gè)世紀(jì) 70 年代，國(guó)外首先采用了模擬式的組合儀表，用來采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行顯示、記錄和控制。 當(dāng)今世界，國(guó)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(cè)量結(jié)果也是不一樣的。 （ 2）國(guó)外濕度控制系統(tǒng)的研究。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件走向智能化、集成化和多參數(shù)檢測(cè)。單片機(jī)有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如它體積很小，有著很高的可靠性、很強(qiáng)的功能、我們用起來很靈活方便。我們這個(gè)系統(tǒng)主要用來采集溫室內(nèi)的溫濕度信息，及時(shí)的反映出溫濕度的變化，以便及時(shí)的對(duì)溫室內(nèi)的溫濕度做出調(diào)整，保證一個(gè)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(zhǎng)的很好，這樣的情況下安裝溫濕度裝置對(duì)其進(jìn)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(duì)溫室內(nèi)溫濕度控制，為溫室提供一個(gè)適宜的溫濕 度環(huán)境。與此同時(shí)單片機(jī)控制繼電器工作，實(shí)現(xiàn)繼電器的開關(guān)閉合，從而控制空調(diào)設(shè)備的啟動(dòng)以來升高（或降低）溫度。當(dāng) 系統(tǒng)上電后，我們可以通過矩陣鍵盤設(shè)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(shí)，當(dāng)溫濕度值不在我們預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)也應(yīng)該自動(dòng)做出調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)我們系統(tǒng)的一個(gè)智能化。一來方便工作人員及時(shí)的得到時(shí)間的一個(gè)信息。在之前的學(xué)習(xí)中我們知道 STC 單片機(jī)對(duì)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(dāng)前的一個(gè)溫濕度值。當(dāng)溫室內(nèi)的當(dāng)前溫濕度值超越我們的限制范圍時(shí)，蜂鳴器會(huì)報(bào)警。當(dāng)溫濕度出現(xiàn)異常時(shí)，繼電器工作。在這里我們用的是幾個(gè)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(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單控制。相當(dāng)于一個(gè)萬年歷，也是對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)完善。 （ 2） 系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)接收來自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行設(shè)置和修改，以便隨時(shí)做出調(diào)整。方便工作人員對(duì)時(shí)間的一個(gè)把握以及系統(tǒng)本身功能的一個(gè)完善。將 DHT11 采集到的溫濕度信息傳送給主控模塊，在這個(gè)課題中我們將單片機(jī)作為我們的主控模塊。對(duì)于溫室里的一個(gè)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(guān)信息，以便更好地控制溫濕度。如天津工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 何來控制這些動(dòng)作的發(fā)生呢。不同情況下，蜂鳴器都會(huì)響，然后不同的燈亮。但是我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中，要選擇最優(yōu)的方案來進(jìn)行我們的課題設(shè)計(jì)。 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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)： 40℃ — +℃； 濕度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)： 0— 100%RH； 溫度測(cè)量精度： 177。它是一款集成型的傳感器。在我們這個(gè)設(shè)計(jì)中對(duì)溫濕度要求不是很高，所以可以采用這個(gè)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(shí)現(xiàn)那么高精度高穩(wěn)定性的一個(gè)測(cè)量。 LCD12864 液晶顯示屏的構(gòu)成是： 1）行驅(qū)動(dòng)器； 2）列驅(qū)動(dòng)器； 3） 128*64 全點(diǎn)陣液晶顯示器。 （ 2）方案二：選擇 LCD1602 液晶。和方案一相比價(jià)格相對(duì)便宜。在我們的這個(gè)課設(shè)中，加入了時(shí)鐘的功能。 在本課題設(shè)計(jì)的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)中，我們采用的是主控芯片是 STC 系列的單片機(jī)。 （ 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(bào)警模塊：當(dāng)異常發(fā)生時(shí)發(fā)生警報(bào)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(shè)計(jì)框圖 天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)數(shù)字溫濕度傳感器。而 LCD12864 是用來呈現(xiàn)當(dāng)前時(shí)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(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心模塊。 下面分別對(duì)它們進(jìn)行一個(gè)具體的介紹。在一個(gè)單芯片， STC89C52 之所以可以為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高度靈活的、超有效的解決方案，是因?yàn)樗? 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(fù)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(jī)最小 系統(tǒng)的時(shí)候，我們會(huì)遇到各種各樣的問題。并且電平轉(zhuǎn)換芯片最好使用國(guó)外的品牌。即兩個(gè)支撐單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基 本板塊： （ 1） 晶振電路（又叫振蕩電路） 天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 34 晶振電路模塊 晶振模塊如圖所示，它是由一個(gè)晶振和兩個(gè)電容組成。 我們?cè)诤茉缫郧熬蛯W(xué)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(yīng)用專用的模塊采集技術(shù)和數(shù)字式溫濕度傳感器技術(shù)，用來確保其產(chǎn)品具有卓越的長(zhǎng)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(gè)上拉電阻在和單片機(jī)相連，這樣可以增加它的驅(qū)動(dòng)能力。 12864 液晶顯示模塊電路原理圖 天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 39 LCD12864 液晶顯示屏與單片 機(jī)連接的電路圖 報(bào)警模塊 蜂鳴器介紹 圖 310 蜂鳴器實(shí)物圖 一、蜂鳴器的介紹：蜂鳴器是一體化結(jié)構(gòu)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(duì)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(hào) DC 驅(qū)動(dòng)。 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(dòng)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(dòng)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(dāng)我們?cè)诰€圈兩端加上一定的電壓時(shí)，這個(gè)時(shí)候線圈中會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這樣就實(shí)現(xiàn)了開關(guān)的作用。 在這個(gè)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(dāng)溫濕度發(fā)生異常時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)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(diǎn)閉合使得開關(guān)閉合。所以我們應(yīng)該正確地測(cè)量出繼電器的有關(guān)引腳和參數(shù)。 天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 測(cè)吸合電壓、吸合電流 用一個(gè)可調(diào)的穩(wěn)壓電源給繼電器輸入電壓。為了準(zhǔn)確地測(cè)量吸合電壓和吸合電流，我們可以多次測(cè)量求平均值。這樣才可能確保有個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)值。因?yàn)檫@樣的繼電器不穩(wěn)定，對(duì)整個(gè)電路 來說不容易控制。 它附加了 31byte 的靜態(tài) RAM，采用與 CPU 進(jìn)行同步通信的 SPI 三線接口，同時(shí)可以使用突發(fā)模式一次性傳輸多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和 RAM數(shù)據(jù)。所以它被廣泛的應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。 為了在系統(tǒng)斷電情況下時(shí)鐘依然可以走動(dòng)，我們可以在 DS1302 外部加個(gè)電池，下次再次啟動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候就不必調(diào)時(shí)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(gè)電路板美觀，更重要的是這樣子可以減少單片機(jī)的端口的使用。這個(gè)矩陣鍵盤是 4*4 結(jié)構(gòu)的。當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，矩陣鍵盤的行與列才能導(dǎo)通。具體怎么檢測(cè)出是哪個(gè)按鍵，方法如下：我們依次給行線置一個(gè)低電平，其他三個(gè)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(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，高四位中會(huì)天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)都涉及到了。 概述 軟件設(shè)計(jì)相比硬件設(shè)計(jì)來說是很復(fù)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(shè)計(jì)過程中更換設(shè)計(jì)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(shí) 分 秒”； 第三行顯示的是“濕度（當(dāng)前值） 高 低”； 第四行顯示的是“溫度（當(dāng)前值） 高 低”。都需要點(diǎn)擊 *鍵確認(rèn)。原理是一樣的。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們是依次輸入上限、下限。當(dāng)天 津 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 我們需要輸入新的限 值時(shí)，我們可以按復(fù)位按鈕 重新輸入。 當(dāng)單片機(jī)收到相關(guān)的溫濕度信息時(shí)，它會(huì)做個(gè)簡(jiǎn)單的處理。點(diǎn)擊 *號(hào)確定。然后進(jìn)行編程調(diào)試和運(yùn)行。在編程完成后，確保我們的程序沒有問題后就要進(jìn)行下載了。在燒錄前我們要進(jìn)行一些必要的設(shè)置。從開始學(xué)習(xí)的時(shí)候就接觸了。不然有一個(gè)出問題，就有可能導(dǎo)致整個(gè)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(dāng)前溫濕度是否在這個(gè)范