【正文】 system。 本系統(tǒng)通過溫濕度檢測模塊實時檢測大棚的 溫濕度，并通過 LCD1602 液晶屏顯示當前溫濕 度。因此， 如何方便有效地對溫室 大棚 環(huán)境進行檢測和控制，如何提高溫室 大棚 蔬果作物生產的產量與質量水平是目前可控環(huán)境農業(yè)研究的重點。但由于引進的技術并不適合我國的國情發(fā)展 ， 因此，國內先后出現(xiàn)多家公司及工程師，對國外大棚技術進行研究，并結合我國現(xiàn)狀，對大棚控制系統(tǒng)進行開發(fā)，逐步推出適合我國國情，合適我國農業(yè)工作者操作控制的系統(tǒng)。 （ 2）通過按鍵 更改溫濕度的上下限 。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。該 模塊體積小，重量輕， 功耗 低， 使用簡單，易于集成。 國內 使用最多的單片機 是 INTEL 公司的 51 系列 的單片機， 它是 一種 最為 基礎的單片機， 它具有品種 齊全 、兼容性 強 、 軟件資源豐富 、性價比 較高的特點，在 國內 得到了最為廣泛的應用 。 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 共 40 頁 圖 復位電路 （ 2） 晶振電路 的 硬件 設計 圖 晶振電路 STC89C52RC 單片機 工作時需要 時鐘電路產生 控制信號， 單片機 內部的 各個 功能部件 的 運行都是 以 時鐘控制信號為基準 ，來有序 工作的 。傳感器上電后， 需 要等待 1s，來 越過 不穩(wěn)定狀態(tài) 。 GSM 開發(fā)板引腳 說明 如下所示 ： （ 1）單 片機通信只需要鏈接 GND/TXD/RXD，其中電平自適應。當RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數據。 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 共 40 頁 報警 硬件電路設計 當溫濕度超過所設定溫濕度 閾值 范圍時，系統(tǒng)進行 聲光報警 ，同時相 應的指示燈指示出四種不同的報警原因，以便用戶迅速發(fā)現(xiàn)問題。 （ 2）鍵盤輸入。 //光標 位置 uint8 js1=0,js2=0。 //文本 (TEXT)模式 lcd_str(0,0,init gsm * )。fm=1。fm=1。傳感器擁有一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。 當最后 1bit 數據傳送完畢后 ， DHT11 拉低總線 50us， 隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。 //等待應答完成 return ans。 } 函數名： dht11_got 功能 ：從 DHT11 中讀溫度的整小數，濕度的整小數，校驗碼 void dht11_got() 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁 共 40 頁 { if(dht11_ini()) //發(fā)送開始信號 { TH_RH = dht11_read()。 //等待從機發(fā)送的高電平完成 TR0=0。 //拉高 并 延時 等待 delay(3)。 流程圖 如圖 所示 。js2++。d0=0。d0=0。 //延時 } CLR_Buf()。 //從 DHT11 中 讀取數據 tmp_do()。 （ 2）與匯編相比， C 語言具有可讀性強、結構性強、可維護性強、更易學的 特點 ，因而應用更為 廣泛 。 由于本系統(tǒng)只需要用到 4 個按鍵，按鍵數量少，為了更方便地編程與更簡單有效的電路，本文采用獨立按鍵方案，即將四個按鈕連接四個 I/O 口，按鈕的另一端接地。 第 2 腳： VDD 為電源正。該模塊體積小、重量輕、功耗低、使用簡單、易于集成。 DHT11 溫濕度傳感器引腳說明如下 所示 ： 腳 1 為 電源正 腳 （ VDD） ；腳 4 為 接地腳（ GND） 。 在 RST 引腳 上 （ 第 9 引腳 ） 加一個 持續(xù)時間為 24 個 振蕩周期 的 高電平 ， 便可 使 單片機 成功 復位 ，本文 采用按鍵復位，復位電路如圖 所示。當溫濕度超過設定范圍時，系統(tǒng)進行聲光報警。TC35IGSM 模塊通過接口連接器和天線連接器分別連接 SIM 卡讀卡器和天線，是一種支持中文短信息的工業(yè)級 GSM 模塊，支持 EGSM900 和 GSM1800 雙頻段，可傳輸語音及數據信號。 （ 2） STC89C52RC 單片機 STC89C52 是由宏晶公司生產的一種低功耗高性能的 8 位微控制器 ， 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051，存儲器 為 8K Flash 存儲器 ， 內核為 MCS51，擁有許多傳統(tǒng) 51 單片機所不具備的功能，是一款增強型的 8051 單片機。 本文研究的主要內容是運用單片機 和溫濕度 采集 模塊 等等，對溫室內的溫度和濕度進行實時監(jiān)測與 顯示 ，當溫濕度處于警報范圍內時進 行聲光警報，并 輔以 GSM 通信 模塊， 在 聲光報警一段時間后 仍未解除報 警 ，通過 GSM 通信模塊將溫濕度相關信息發(fā)送到指定號碼，以此 通知相關人員進行相應的控制， 使得作物得以 在 適宜 的 環(huán)境中生長。 總體來說，國外發(fā)達國家的溫室系統(tǒng)已經形成規(guī)模，并具備一定的行業(yè)標準。在溫室大棚控制系統(tǒng)中 ， 溫室中的溫度和濕度對各種蔬菜 、 花卉 、 苗圃等作物的生長和發(fā)育起著關鍵性的作用 ， 與大自然中的普通作物相比要求精度較高 。植物生長需要合適的環(huán)境，需要在一定溫度與濕度范圍內才能正常地生長，因晝夜變化或者天氣驟變導致的溫濕度的 巨大變化，對植物的生長造成了不小的負面影響。隨著控制技術 、 移動通信技術的快速發(fā)展，設施農業(yè)逐漸興起，反季節(jié)瓜果、蔬菜在人們消費水平提高的前提下迅速發(fā)展 [1]。隨著計算機技術日新月異的發(fā)展， 80 年代末期出現(xiàn)了使用計算機進行數據采集的分布式溫濕度控制系統(tǒng)。國內外 已有相當先進的環(huán)境 監(jiān)測控制系統(tǒng) ， 而且 成熟應用 于 大型農場。 方案 選型 控制器選型 （ 1） 8051 單片機 8051 是一種由英特爾公司制造的 8 位元的單芯片微控制器，屬于 MCS51 單芯片的一種。 DHT11 采用 單線制串行接口，使得系統(tǒng)集成更為便捷 ， 同時它具有 反 應快 、 抗干擾能力強、 性價比 高的特點，使得它更適合本 系統(tǒng)使用 ，超小的體積與極低的功耗，更是獨立傳感器 所 無法相比的。 相比 以上兩 種方案 ， 由于本系統(tǒng)顯示 模塊需要使用的 字符 較多， 若用 LED 數碼管需要 較 多 I/O 口 ， 且 電路較為復雜，所以 本文 使用 LCD1602 顯示器 ，相比于采用 LED數碼管 ，具有電路簡單，畫面清晰 易懂 的 優(yōu)點。 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O端口。5%RH， 溫度測量范圍 為 0~50℃ ， 精度 177。 圖 DHT11 硬件電路 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁 共 40 頁 GSM 通訊模塊硬件電路設計 GSM 開發(fā)板簡介 SUNRISING GSM/GPRS 開發(fā)板 是一款內嵌 TCP/IP 協(xié)議的 GPRS 模塊，使用方便，簡單易學。它由若干個 5X7或者 5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的 作用。這種鍵盤具有硬件與 軟件相對簡單的特點，其缺點是按鍵數量較多時，要占用大量 I/O 口。運行 Keil軟件需要 WIN9 NT、 WIN20xx、 WINXP 等操作系統(tǒng)。 主循環(huán) 第一步 為 讀取 DHT11 的 溫濕度數值并顯示， 再 檢測按鍵，若按鍵 1 按下 則進入設置模式，來進行對溫濕度 閾值 的修改 。 Delay_ms(Delay_Time)。delay(120xx)。} else {d1=d3=1。} else {d2=d4=1。 圖 DHT11 通信 過程 總 時序圖 如圖 所示 ，總線空閑狀態(tài)為高電平 ,主機把總線拉低等待 DHT11 響應 ， 主機把總線拉低必須大于 18 毫秒 ， 保證 DHT11 能檢測到起始信號。 DHT11=0。 //定時 器初使化 while(!DHT11)。 //溫度的整數 TL_TMP = dht11_read()。 TMOD=0X01。 圖 DHT11 傳輸 信號時數字 1 表示 方法 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 共 40 頁 函數名： dht11_ini。 它的 數據格式為 8bit 濕度整數數據 +8bit 濕度小數數據 +8bi溫度整數數據 +8bit 溫度小數數據 +8bit 校驗 。d0=0。d0=0。 Delay_ms(Delay_Time)。 Serial_Init()。報警模塊具有兩項功能，即為聲光報警 和 GSM 短信 信息報警 。 通過 軟件實現(xiàn) 報警功能， 設定 溫度范圍為溫度 下 限 ~溫度 上 限，濕度范圍為濕度 下 限 ~濕度 上 限 。 第 15 腳：背光源正極。 （ 4） RESET 是復位腳。 DHT11 硬件電路設計 DHT11 與 單片機接線圖如 圖 所示， DHT11 腳 1 連接 電源正腳 VCC。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。 圖 STC89C52RC 引腳圖 圖 為 STC89C52RC 引腳圖 ，其 功能說明如下 ： 引腳 40 為 VCC 電源正 腳， 引腳 20 為電源電壓接地腳 VSS。 顯示 模塊 選型 （ 1）采用 LED 數碼管顯示。 溫濕度 傳感器選型 （ 1） 方案一 采用 獨立溫度傳感器與濕度傳感器 常用 的 溫度 傳感器有 熱電偶與 熱電阻 ，常用 的 濕度傳感器 有氯化鋰濕度傳感器 、 碳濕敏元件 、 氧化鋁濕度計 、陶瓷濕度傳感器等等 ，采用 這些 傳感器時， 通常 是將 420mA模擬信號 通過 AD 轉換電路 轉換為數字信號進行溫濕度的采集與處理 ， 再通過單片機進行判斷與相關的動作。 （ 3） 將 測得的值與溫濕度范圍進行比較， 超限時 進行 報警。 本文 主要研究內容 系統(tǒng)完成后可以通過溫濕度傳感器對大棚溫室內的溫濕度進行測量，通過單片機對采集到的 數據進行處理，并用顯示模塊顯示出當前環(huán)境的溫濕度狀況，當環(huán)境溫濕度超出了 設定范圍時，發(fā)出現(xiàn)場聲光報警，報警持續(xù)一段時間以后發(fā)送 GSM 短信 報警 。因此，需要一種能對大棚溫濕度檢測有足夠精度，并盡可能 有效降低 成本 的技術 [6]。本文為我國溫室大棚自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)打下了良好的基礎。本文通過四個獨立按鍵實現(xiàn)溫濕度的閾值設置等功能。僅僅依靠人工管理會出現(xiàn)調節(jié)不及時、不準確等問題，不僅影響蔬菜正常生長，同時也會造成人力資源的浪費。結合目前的技術現(xiàn)狀，總體來看，相關研究工作已經逐步從簡單應用的階段向實用性、綜合性、智能化的方向過渡與發(fā)展，研究的技術水平已經相當高。由于作物在不同生長期所適宜的溫濕度 是變化的 ，此時調節(jié)溫濕度 范圍可以 使 作物長時間處于較為理想的環(huán)境中，同時也 滿足了不同 作物的環(huán)境需求。 由于該芯片應用廣泛，學習資料也可以更容易地獲得，所以本文 選用的 STC89C52RC 芯片 。 本文僅 使用 GSM 通信模塊 發(fā)送短信， 華為 GTM900B 比 TC35I 價格低很多，在這兩種通信模塊都能滿足本 系統(tǒng) 的情況下， 為了使系統(tǒng) 更為經濟，本 文 采用 華為GTM900B。它擁有 8K 字節(jié)的用戶應用程序空間， 512 字節(jié)片內 RAM， 32 個通用 I/O 口，看門狗定時器，內置 4KB EEPROM， 3 個 16 位定時器 /計數器， 4 個外部中斷，此外 ，它 無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序， 為本系統(tǒng)的 設計與調試提供了巨大的方便 。 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 共 40 頁 溫濕度檢測模塊硬件電路 設計 DHT11 簡介 DHT11 數字 溫濕度傳感器是一款 擁有 數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術的溫濕度復合傳感器 ， 可靠 且 穩(wěn)定。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，達到 去耦濾波 的 目的。 （ 3） 其中 IGT 是啟動控制腳。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線。 圖 報警電路 硬件設計 如圖 所示，四個 LED（ LED1， LED2， LED3