【正文】 我還要感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫(xiě)論文的過(guò)程中給予我了很多素材，還在論文的撰寫(xiě)和排版過(guò)程中提供熱情的幫助，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本論文的順利完成。在這四年里，老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，我將會(huì)銘記在心，還有同學(xué)之間的深厚情誼，也將會(huì)永遠(yuǎn)成為我的動(dòng)力源泉。采用傳感器采集信息，輸入單片機(jī)，與閾值比較后，再由單片機(jī)再控制其他模塊來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的控制。 2 外接外部 EEPROM 芯片 AT24C02。當(dāng)溫度或濕度值超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，報(bào)警 信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。 在線(xiàn)調(diào)試。記住括號(hào)里的 COM 口號(hào)。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE），可以完成編輯、 編譯 、連接、調(diào)試、仿 真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。 本設(shè)計(jì)用到 了 Proteus 和 Keil c51 兩種軟件，兩者能完美的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)虛擬的實(shí)物效果，為以后的實(shí)物焊接 提供了保障。降溫等其他繼 電器控制設(shè)備原理與加溫設(shè)備原理相似。兩個(gè)發(fā)光二極管的顏色不同，這樣可以通過(guò)顏色的不同來(lái)判斷是溫度超出范圍還是濕度超出范圍，這樣以來(lái)是操作者比較方便管理與判斷。 與單片機(jī)接口電路如圖 所示。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別。而 LCD1602就是最好的選擇。 LCD1602 只能顯示字母、數(shù)字和符號(hào)能顯示 16*2 個(gè)字符，但寄存器不止 32 個(gè)，有一些顯示效果，如字符一個(gè)個(gè)顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡(jiǎn)單。一次通訊時(shí)間最大 3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。 長(zhǎng)期穩(wěn)定性： 177。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)的傳輸距離可達(dá) 20 米以上，在很多條件下可以選擇它作為傳感器，除此之外它采用的是使 4 針單排引腳封裝，連接方便，其成為各類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。方案二即便不能實(shí)現(xiàn)方案一的高精度測(cè)量。 DHT11 是一種集成型的數(shù)字溫濕度一體傳感器。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理 方案一：選用 DS18B20 溫度傳感器作為溫度檢測(cè)模塊。當(dāng)在 STC89C52 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。此次最小系統(tǒng)中的電源供電模塊電源是通過(guò)計(jì)算機(jī)的 USB 口供給，當(dāng)然也可使用外部穩(wěn)定的 5V電源供電模塊供給。 （ 2） STC 單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快，大約是 AT 的 3~30 倍。對(duì)于寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)我們的勞動(dòng)成果。當(dāng)溫度或濕度超限后，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。 系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)處 理模塊（ STC89C52 單片機(jī)）、信息采集模塊（ DHT11 溫濕度傳感器）、液晶顯示模塊、設(shè)置模塊、報(bào)警模塊、調(diào)控模塊設(shè)計(jì)而成?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，尤其是蔬菜大棚的推廣，也要求要有現(xiàn)代化設(shè)施來(lái)控制棚內(nèi)溫濕度等含量，便于自動(dòng)化管理。故絲瓜汁有 “美人水 ”之稱(chēng)。但是在排水不良的情況下，結(jié)瓜少，瓜身短，瓜莖小，產(chǎn)量低。除此之外，它還能準(zhǔn)確、定時(shí)、高效的進(jìn)行溫濕度控制與調(diào)節(jié)，可以節(jié)省人力、物力，從而可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量。 現(xiàn)代化智能控制系統(tǒng)是一種智能化管理大棚內(nèi)部環(huán)境的科學(xué)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需要相應(yīng)的感應(yīng)設(shè)備來(lái)保證其正常運(yùn)行，智能控制系統(tǒng)就是將科學(xué)信息技術(shù)運(yùn)用到農(nóng)業(yè)的體現(xiàn)，通過(guò)系統(tǒng)軟硬件結(jié)合，設(shè)定的各種指令，自動(dòng)化的完成管理工作，不需要大量的人 工操作，是一種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要便捷工具。而這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大以及測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成很大的的損失。結(jié)合三極管和繼電器，該信號(hào)也可以驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)或切斷排風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必須考慮的因素，作為最常見(jiàn)的被控參數(shù)。 5. 電源：電源為電路提供直流電源。這種自動(dòng)控制的方法，可以準(zhǔn)確的監(jiān)控與調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的環(huán)境，從而提高蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)量。 二．基本要求： 1 查閱相關(guān)書(shū)籍、資料，確定合理的方案。 2 詳細(xì)敘述工作原理，以及各功能模塊。 1. 采用 溫濕度傳感器測(cè)量大棚內(nèi)溫度以及濕度 。 四、預(yù)期成果 1. 外文文獻(xiàn)翻譯、 開(kāi)題報(bào)告、 文獻(xiàn)綜述 及畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ?，F(xiàn)在國(guó)外 有很多農(nóng)場(chǎng)對(duì)于溫室的智能控制系統(tǒng)有了一定的應(yīng)用，但其成本高昂，針對(duì)國(guó)內(nèi)大棚的特點(diǎn)是不能做到全面的普及。文中提出了設(shè)計(jì)方案，討論了蔬菜大棚溫濕度巡回檢測(cè)與控制的基本原理，進(jìn)行了可行性論證。這種傳統(tǒng)的方法不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力物力，而且很難達(dá)到 預(yù)期的成果。應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。 現(xiàn)代化智能溫室大棚控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于西方先進(jìn)國(guó)家，尤其是美國(guó)。所以在生產(chǎn)上必須選擇適宜絲瓜所適應(yīng) 的生長(zhǎng)環(huán)境條件。除此之外，還有很大的藥用價(jià)值，古籍記載 ，絲瓜具有清熱化痰、行血脈等功效。然而目前應(yīng)用于溫室大棚的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)大多數(shù)采用模擬溫度傳感器、多路模擬開(kāi)關(guān)、 A/D 轉(zhuǎn)換器及單片機(jī) 等組成的傳輸系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4理模塊是采用微處理器芯片 STC89C52，其可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，來(lái)完成溫濕度數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和邏輯控制的功能。該信號(hào)也可以通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)或切斷風(fēng)機(jī)、加熱器等外部設(shè)備。其次， AT89C52 目前的售價(jià)比8031 還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。雖然快是好事，但是這樣一來(lái)，在 AT 上好使的程序在 STC 上不一定好用，最典型的例子就是那些 對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格要求的模塊，用 STC 時(shí)注意得加長(zhǎng)延時(shí)，大約是 AT的 10~30 倍就差不多，這一點(diǎn)可以通過(guò)調(diào)試驗(yàn)證。 振蕩電路（時(shí)鐘電路）最重要的是 STC89C52 單片機(jī)正常工作需要的時(shí)鐘電路提供一個(gè)穩(wěn)定的工作頻率。復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。 DS18B20 是一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器。 DHT11 采用的是數(shù)字模塊采集技術(shù)與溫濕度傳感技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)確保產(chǎn)品具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。卻也能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 數(shù)字型溫濕度傳感器的特點(diǎn)是直接輸出數(shù)字量。1%RH/年； 本次設(shè)計(jì)采用溫濕度傳感器 DHT11。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出。 總結(jié)：在編程使用方面，兩者難度差不多，原理差不多，都是寫(xiě)指令、寫(xiě)地址、蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 寫(xiě)數(shù)據(jù)等等。 LCD1602概述 顯示器使用最多的是發(fā)光二極管顯示器 ( LED )和液晶顯示器 ( LCD )。 使用的單片機(jī)系統(tǒng)液晶顯示器作為輸出設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn) : 由于液晶顯示接收信號(hào)中的每個(gè)點(diǎn)保存后的顏色和亮度，恒定的光，而不是作為一個(gè)陰極射線(xiàn) 管 (CRT)顯示需要不斷刷新新的亮點(diǎn)。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 圖 LCD 與單片機(jī)接口電路 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 液晶顯示的原理主要是利用液晶的物理特性，由電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行有效控制，上電就會(huì)顯示出來(lái)，也可以顯示出設(shè)定的圖形及其文字 與字母。 單片機(jī) IO 引腳輸出的電流較小，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路，即通過(guò)三極管來(lái)放大驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈（不同顏色的發(fā)光二極管）。 溫濕度閾值存儲(chǔ)在 EEPROM 芯片 AT24C02 中，并可以通過(guò) K1—K4 按鍵調(diào)節(jié)并保存，其中 K1 為溫度上限增加， K2 為溫度上限減小， K3 為濕度上限增加， K4 為濕度上限減小。 Proteus 簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是 由英國(guó) Labcenter electronics 公司開(kāi)發(fā)的 EDA 工具軟件，Proteus 軟件有者三十多多年的歷史，在世界范圍內(nèi)被廣泛使用，除了具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動(dòng)布線(xiàn)以及電路仿真的功能外，其最大的功能是，它的電路仿真是互動(dòng)的，主要是針對(duì)微處理器應(yīng)用，除此之外，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出， 還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等 。 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 打 開(kāi) STC 單片機(jī)下載軟件文件夾，點(diǎn)擊運(yùn)行 程序，出現(xiàn)如下界面如下圖。對(duì)于與系統(tǒng)、硬件無(wú)聯(lián)系的程序，可以借助在線(xiàn)調(diào)試手段，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后，返回到第一步修改，直到邏輯錯(cuò)誤糾正為止。例如濕度超出上限，報(bào)警信號(hào)可以通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，以控制外部排風(fēng)扇。采集外部信息經(jīng)傳感器處理后，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由單片機(jī)分析處理后，將信號(hào)傳遞給液晶顯示部分（液晶電路接口連接如上圖所示）。利用 52 系列單片機(jī)指令系統(tǒng)豐富、小巧、靈活易擴(kuò)展蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 的特性，在所設(shè)計(jì)的蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)中，使得整個(gè)系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比大幅提高。謹(jǐn)此向他們表示誠(chéng)摯的謝意。 最后請(qǐng)?jiān)僖淮卧试S我感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最中心的感謝！ 同時(shí)，我要感謝電氣工程學(xué)院的各 位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，我也從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。 致 謝 時(shí)光飛逝，四年大學(xué)生活已經(jīng)接近了尾聲。主要是數(shù)字式傳感器 DHT11 結(jié)合 STC89C52 單片機(jī)來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)控。如上圖所示，單片機(jī) 12～ 15 接口為按鍵控制接口，通過(guò)外部按鍵設(shè)置所需溫濕度上限值，并與外部芯片相接，將設(shè)置值保存。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值，該上限值保存外部EEPROM 存儲(chǔ)器中，掉電不失，并且溫濕度上限可以通過(guò)四只按鍵上調(diào)或下調(diào)。如果源程序有語(yǔ) 法錯(cuò)誤，則其錯(cuò)誤將顯示出來(lái)，然后返回到第一步進(jìn)行修改，再進(jìn)行編譯，直到語(yǔ)法錯(cuò)誤全部糾正為止。 X 表示串口號(hào)，如果沒(méi)有說(shuō)明 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)沒(méi)有安裝，須重新安裝。 Keil C51 軟件提供豐富的 庫(kù)函數(shù) 和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具。 設(shè)計(jì)軟件主程序流程圖如圖 ： 數(shù) 據(jù) 初 始 化定 時(shí) 器 初 始 化顯 示 初 始 化進(jìn) 入 后 臺(tái) w h i l e 循 環(huán)溫 濕 度 轉(zhuǎn) 換超 過(guò) 閾 值 嗎 ？有 鍵 按 下 嗎 ？ 按 鍵 處 理溫 濕 度 數(shù) 值 顯 示報(bào) 警是是否否有 轉(zhuǎn) 換 標(biāo) 志 嗎 ？是否 圖 主程序流程 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 主程序編寫(xiě)、管腳定義程序以及各子程序編寫(xiě)見(jiàn)附錄 3。當(dāng)溫度下降到設(shè)定范圍之內(nèi)時(shí)，置其引腳為高電平，三極管將截止，繼電器停止工作，處于常開(kāi)狀態(tài)，降溫裝置停止工作。當(dāng)溫度大于設(shè)定值，其中一只二極管發(fā)光；當(dāng)濕度大于設(shè)定值，另一只發(fā)光二極管亮。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。該顯示器的大屏幕顯示具有顯示清晰、視覺(jué)范圍廣、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。從造價(jià)方面考慮，當(dāng)然是價(jià)格低廉的優(yōu)先。 LCD1602 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符。其數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。2 ℃ ； 分辨率：濕度 1%RH，溫度 1℃ ； 互換性：可完全互換 。采用的是線(xiàn)制串行接口，使得系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易便捷。 經(jīng)上述分析，方案一雖然精度更精確，卻稍顯復(fù)雜。 方案二：選用 DHT11 作為設(shè)計(jì)的溫濕度檢測(cè)模塊。 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7如圖 為單片機(jī)最小系統(tǒng)原理。 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在 單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。對(duì)于一個(gè)完整設(shè)計(jì)來(lái)講，首要問(wèn)題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠性是系 統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。 方案二： STC89C52 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和 AT89C52 系列的完全兼容，但實(shí)際操作起來(lái)卻存在很多問(wèn)題： （ 1） AT89C52 不帶 ISP 下載，但是要用下載器才行， STC89C52 可以用USB 轉(zhuǎn)串口下載，下載軟件可以到 STC 廠(chǎng)家網(wǎng)上去下。其片內(nèi)的 8K 程序存儲(chǔ)器是 FLASH 工藝的，這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短?？梢酝ㄟ^(guò)四個(gè)按鍵方便地實(shí)現(xiàn)溫濕度上限的調(diào)整。 此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是可以通過(guò)下位機(jī)中的按鍵輸入溫濕度的上限值和預(yù)置值，溫濕度傳感器可以將環(huán)境中檢測(cè)的溫濕度非電量參數(shù)轉(zhuǎn)化成電量信號(hào)，再將這些信號(hào)進(jìn)行處理，然后送至下位機(jī)中的單片機(jī)，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)內(nèi)，通過(guò)進(jìn) LCD1602 行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)與預(yù)先設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較處理；同時(shí)可以根據(jù)比較的結(jié)果對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，并通過(guò)繼電器的控制對(duì)相應(yīng)的設(shè)備如排風(fēng)扇進(jìn)行操作，以保證大棚的溫濕度范圍能夠在預(yù)置的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度狀態(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，更多的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中，溫濕度測(cè)控系統(tǒng)也正在朝著集成化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。絲瓜中含有豐富的 維生素