【文章內(nèi)容簡介】 ，這些價格很低淘寶上都可以買到?？梢栽谧约旱碾娔X上安裝 keil 完成程序的設(shè)計。在進行這些時，沒有必要耗費太多的時間去開發(fā)。所以，基于 51 單片機的大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在經(jīng)濟方面是可行的。法律可行性，自己完成了這個系統(tǒng)所有的部分，對于其中的技術(shù)、文檔的內(nèi)容、程序的設(shè)計有自主權(quán)，因此不用承擔任何法律責(zé)任，也不觸犯任何國家法律，并且沒有侵犯任何公司的專利。所以基于 51 單片機的大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在法律方面也是可行的。7從以上三個方面分別論證了本系統(tǒng)設(shè)計的可行性，證明了本系統(tǒng)是一款非?？尚械漠a(chǎn)品。 需求分析在我國，溫室大棚發(fā)展迅速，伴隨著數(shù)量的增多，人工的對溫室大棚進行管理出現(xiàn)了管理費事費力等越來越多的弊端，所以如果能夠自動的對溫室大棚的溫濕度、光照強度進行監(jiān)測和控制，給農(nóng)民一個預(yù)判情況的提醒，讓其能及時采取一定的措施，對于大棚的實時管理、農(nóng)作物產(chǎn)量的提高是非常有效果的。本系統(tǒng)就是在管理大棚的過程中能夠給農(nóng)民一個大棚內(nèi)溫濕度、光照度值高低的判斷，以用來減少不能夠及時調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度和光照度等人工管理大棚的缺點。本系統(tǒng)的研究目的是為了實現(xiàn)對溫室大棚環(huán)境的監(jiān)測，從而實現(xiàn)對溫室大棚自動化的管理。設(shè)計一款基于 STC89C52 單片機的溫室大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，人們可以預(yù)先設(shè)置適宜農(nóng)作物生長的溫度、濕度和光照度數(shù)值，單片機控制溫濕度傳感器和光照度傳感器采集環(huán)境的溫濕度和光照度，采集的數(shù)據(jù)由單片機進行分析和處理，其結(jié)果顯示在系統(tǒng)的 LCD1602 液晶顯示屏上，人們可以清楚的看到大棚的溫度、濕度和光照度數(shù)值。當監(jiān)測到的溫度、濕度和光照強度不在預(yù)先設(shè)置的范圍時，系統(tǒng)中相應(yīng)的指示燈亮起，單片機控制相應(yīng)的繼電器驅(qū)動打開風(fēng)扇和加濕器進行工作。 系統(tǒng)需求大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計目的就是為了讓農(nóng)民在管理大棚的過程中，對溫室大棚的管理實現(xiàn)自動化，及時采取有效的措施，如果僅僅靠農(nóng)民去管理，不僅不能實時的對溫室的溫濕度和光照強度進行監(jiān)測和控制，而且浪費時間，在這種情況下容易導(dǎo)致農(nóng)民不能夠?qū)囟冗^高、濕度過低、光照度過低的溫室大棚進行及時的調(diào)節(jié)。所以為了提高農(nóng)民對大棚管理的質(zhì)量，設(shè)計本系統(tǒng)是非常有意義的。 用戶需求為了讓農(nóng)民直觀的對大棚的自動化管理有清楚的認識，本系統(tǒng)需要設(shè)計一個能夠精確測量大棚內(nèi)的溫濕度和光照度的裝置，并能將大棚的溫濕度和光照8度通過 LCD1602 液晶顯示屏直觀的顯示出來，讓用戶更方便的體驗與使用本系統(tǒng)。用戶還能預(yù)先設(shè)置溫濕度和光照強度，每當測量的溫度大于預(yù)先設(shè)置的溫度，系統(tǒng)的溫度指示燈就會亮起，系統(tǒng)會通過繼電器自動開啟大棚內(nèi)的風(fēng)扇給大棚降溫，測量的濕度小于預(yù)先設(shè)置的濕度，系統(tǒng)的濕度指示燈就會亮起，系統(tǒng)會通過繼電器自動開啟大棚內(nèi)的加濕器為大棚加濕，如果測量的光照度小于預(yù)先設(shè)置的光照度，光照不足指示燈就會亮起，提示農(nóng)民系統(tǒng)光照不足，農(nóng)民根據(jù)需求考慮是否為大棚增加光照強度，因為農(nóng)作物進行光合作用時，白天和晚上的光合作用是不一樣的，有的喜陰，有的喜陽，有各自的規(guī)律，所以人為不去控制。要做出合適、易懂的的系統(tǒng)給農(nóng)民，讓農(nóng)民更好的操作。 功能需求為了滿足用戶使用需求的同時，還能體積小，成本少，便于廣泛投入使用以及測量精確度高的設(shè)計目標。本系統(tǒng)還需要具備用戶可以自主設(shè)置裝置的溫濕度值，因為根據(jù)不同季節(jié)不同農(nóng)作物的生長需求，溫濕度的設(shè)置也是需要根據(jù)實際情況主動設(shè)計的和不可缺少的。本系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能包括：（1）通過溫濕度傳感器對溫室大棚的溫濕度和光照度進行監(jiān)測。（2）通過 LCD1602 液晶顯示屏顯示監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，農(nóng)民可以清楚的看到大棚內(nèi)的溫濕度和光照度。（3）當溫度過高、濕度過低、光照度過低時，系統(tǒng)中相應(yīng)的溫度、濕度、光照度指示燈亮起，給農(nóng)民以提醒的作用。（4）當溫度過高、濕度過低時，系統(tǒng)中相應(yīng)的繼電器會驅(qū)動大棚的內(nèi)的風(fēng)扇進行降溫、加濕器進行加濕工作。 性能需求分析設(shè)計系統(tǒng)時一定要考慮系統(tǒng)的實用性和便利性，要從各個方面考慮系統(tǒng)是否有使用價值，以下是本系統(tǒng)對性能方面進行的分析：及時有效性：采集到的信息一定要迅速的反饋出來，并連續(xù)性的顯示在顯示屏上。具有信息及時有效性。精度高：采集到的溫濕度和光照強度一定要保證精度高，差距不得超過，這樣才有參考價值。9安全性：帶電性的產(chǎn)品一定要保證安全。本系統(tǒng)使用的是最小系統(tǒng)，傳感器模塊都焊接良好，電路沒有短路斷路狀態(tài)，比較安全。便利性:本系統(tǒng)使用成品較小，比較方便攜帶，并且 LCD1602 液晶顯示屏上可以顯示從采集端傳過來的信息，比較便利。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)設(shè)計要求溫度參數(shù)、濕度參數(shù)和光照參數(shù)是本系統(tǒng)的主要控制變量，通過控制這些變量從而達到控制整個系統(tǒng)的目的，其主要功能有：1. 由單片機控制溫濕度傳感器和光照傳感器對棚內(nèi)的溫濕度和光照度進行實時循環(huán)監(jiān)測采集，測量空間的多點溫度、濕度、光照度數(shù)值，實現(xiàn)大棚的自動化控制多點監(jiān)測。把監(jiān)測的值存在單片機中并加以分析和處理，通過LCD1602 液晶顯示屏顯式，整個過程是使用單片機完成的，從而在大棚中的監(jiān)測實現(xiàn)自動化多點監(jiān)測和控制。，系統(tǒng)中相應(yīng)的指示燈常亮，自動控制系統(tǒng)能夠完全做出溫度濕度或者光照度的參數(shù)處理，將大棚的溫度濕度、光照度調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的參數(shù)數(shù)值范圍。當監(jiān)測到的溫度高于預(yù)先設(shè)置的溫度值時,相應(yīng)繼電器將驅(qū)動風(fēng)扇冷卻。當濕度低于預(yù)先設(shè)置的濕度值時,系統(tǒng)中的繼電器將驅(qū)動加濕器實施加濕。當光強度低于設(shè)置值時,報警指示器燈常亮是光線不足的提示。3. 能夠根據(jù)不同地點、季節(jié)、農(nóng)作物種類的不同，設(shè)置不同的參數(shù)值，可以使農(nóng)作物在最佳適宜的環(huán)境條件下成長。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析單片機是系統(tǒng)的主要核心控制部件，溫濕度傳感器、光照傳感器作為系統(tǒng)的測量元件，自動化的監(jiān)測溫度、濕度和光照度。系統(tǒng)分為溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、液晶顯示模塊、溫度控制模塊、濕度控制模塊、復(fù)位電路及晶振模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。10溫濕度傳感器采集模塊L C D 1 6 0 2 液晶顯示模塊復(fù)位電路及晶振模塊光照傳感器采集模塊單片機濕度控制模塊溫度 控 制模塊圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)實現(xiàn)原理預(yù)先對大棚的溫度、濕度和光照強度進行設(shè)置，單片機控制溫濕度傳感器和光照度傳感器采集溫室大棚的溫濕度和光照度，將采集到的數(shù)據(jù)傳給單片機后，利用這些數(shù)據(jù)和系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)值做對比并進行處理，結(jié)果在 LCD1602 液晶顯示屏上顯示。當單片機采集的結(jié)果不在預(yù)先設(shè)置的范圍時，單片機控制打開指示燈，并對相應(yīng)的繼電器進行操作，使繼電器驅(qū)動打開系統(tǒng)中的設(shè)備工作，同時向溫濕度調(diào)節(jié)器發(fā)送信息，調(diào)節(jié)棚內(nèi)的溫濕度，使溫濕度調(diào)節(jié)到正常范圍。如果采集的溫度值高于預(yù)先設(shè)置的溫度值時，系統(tǒng)中的溫度控制電路進行自動調(diào)節(jié)控制，繼電器驅(qū)動打開棚內(nèi)的風(fēng)扇從而對農(nóng)作物生長環(huán)境進行降溫。如果采集的濕度值低于預(yù)先設(shè)置的濕度值時，系統(tǒng)中的濕度控制電路進行自動調(diào)節(jié)控制，繼電器驅(qū)動打開加濕器對農(nóng)作物生長環(huán)境進行加濕。對棚內(nèi)的光照強度實施測量，如果測量的光照強度低于預(yù)先設(shè)置的值時，系統(tǒng)的指示燈就會打開。因為白天和夜晚的光合作用一般是有規(guī)律的，所以光照強度不去控制，只對溫室的溫濕度進行控制，如果光線不足時系統(tǒng)只有指示燈提醒。113 硬件部分設(shè)計 STC89C52 單片機 STC89C52 的主要特性STC89C52RC 單片機是新一代單片機，其優(yōu)點是運行速度快，功耗少，有超強抗干擾的能力，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的單片機 [3]，在機器周期上有兩種選擇，分別是 12 時鐘和 6 時鐘。其主要特點有： 8051 單片機，可以在 6 時鐘/機器周期和 12 時鐘/ 機器周期上進行任意選擇，指令代碼與傳統(tǒng)的 8051 單片機的代碼是通用的。：～（5V 單片機）/～（3V 單片機） ；單片機工作頻率范圍：0～40MHz，而對于普通的 8051 工作范圍為 0～80MHz 。，可以使用其他的編譯器，也可以使用其他的仿真器，下載客戶程序時直接利用串口（ RxD/ ， TxD/ ），一般在較短的時間內(nèi)就可以完成，RXD 是串行通信輸入端,TXD 是串行通信輸出端。 8K 字節(jié) ，運行內(nèi)存為 512 字節(jié)。 I/O 口 （32 個）復(fù)位后為： P P P P4 是并行雙向 I/ O 接口， P0 口輸出端是漏極開路電路，當作為總線擴展使用時，不用外接電阻，而作為 I/ O 端口使用時，需要外接電阻。 EEPROM 功能 ；具有看門狗功能。 3 個 16 位定時器/計數(shù)器。即 T0、TT2 三種定時器。 4 路為下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，可以用外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 Power Down 模式 [4]。 STC89C52 的引腳圖單片機的引腳圖如圖 2 所示。12P 1 45P 1 567P 1 68P 1 7P 0 3P 0 4P 0 5P 0 63 63 53 43 3P 3 7 / R D1 7X T A L 21 81 9X T A L 12 0G N DP 2 3P 2 2P 2 1P 2 02 42 32 22 1R E S E T9P 3 0 / R X D1 01 1P 3 1 / T X D1 2P 3 2 / I N T 0P 0 7E AA L EP S E N3 23 13 02 9P 1 01P 1 123P 1 24P 1 3V C CP 0 0P 0 1P 0 24 03 93 83 7P 3 3 / I N T 11 3P 3 4 / T 01 41 5P 3 5 / T 11 6P 3 6 / W RP 2 7P 2 6P 2 5P 2 42 82 72 62 5Y 1C 12 2 P FC 22 2 P FK 1+C 3V C C1 0 KR 1V C C圖 2 STC89C52 引腳圖RST（9 引腳）：復(fù)位方式輸入。當輸入連續(xù) 24 個時鐘周期以上高電平時，系統(tǒng)開始用來完成單片機內(nèi)部的復(fù)位初始化操作。在復(fù)位的同時，ALE、PSEN輸出高電平。ALE 地址鎖存信號， PSEN 為外部程序存儲器的讀選通信號。XTAL2（18 引腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。XTAL1（19 引腳）：為振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 GND（20 引腳）：接 5V 電源地端。ALE/ ROG（30 引腳）：地址鎖存控制信號輸出端 ：在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于鎖存 P0 輸出的低 8 位地址的輸出脈沖 [5]。在編程時，此引腳（ROG）用作編程脈沖輸入端。VCC（40 引腳）：電源電壓。 電源電路設(shè)計本系統(tǒng)的電源電路是由兩部分構(gòu)成，分別為電源和二極管，電源使系統(tǒng)運13行順利，保證系統(tǒng)有充足的能量。電源電路圖如圖 3 所示。2R 21 KL E DD 1V C CS 1J 1電源1圖 3 電源電路圖 復(fù)位電路設(shè)計第 9 腳為復(fù)位引腳（Reset），如果在引腳連接的高電平比 2 個機器周期多，復(fù)位的動作就能夠產(chǎn)生。用 12 MHz 的時鐘脈沖作為例子，每個時鐘脈沖 1us，兩個機器 T 為 12 us，那么，在第 9 腳上外接一個 12us 以 上的高電平脈沖，那么就會發(fā)生復(fù)位的動作。外接了一個電容在復(fù)位引腳上就是上電復(fù)位,當復(fù)位引腳接 +5 V 電壓時，此時的電容是作為短路的，經(jīng)過一小段時間后，電容就將會處于充電的狀態(tài)，此刻的電路是相當于斷開的。另外的一種就是手動復(fù)位，其接法就是在 STC89C52 的復(fù)位引腳外接的電容上并聯(lián)一個開關(guān)。如果開關(guān)沒有按下，電容處于充電狀態(tài)；如果按下開關(guān)，電容開始放電，從而，在復(fù)位引腳上產(chǎn)生了高電平，從而達成了電路復(fù)位的目的。復(fù)位電路圖如圖 4 所示。K 1+C 3V C C1 0 KR 1圖 4 復(fù)位電路圖14 晶振電路設(shè)計晶體振蕩器電路用于向 MCU 提供時鐘信號。兩種晶體振蕩器，包括有源晶振和無源晶振，是時鐘電路最主要的組成部分，晶體振蕩器是為集成電路和其他器件提供相應(yīng)的基準頻率。XTAL1 是單片機作為時鐘電路反向放大器的輸入端，XTAL2 是單片機作為時鐘電路反向放大器的輸出端，反向放大器可以用作片內(nèi)振蕩器的配置，可以使用陶瓷振蕩器和石晶振蕩器。使用外部時鐘源驅(qū)動器件時，此時的 XTAL2 是不需要連接的 [6]。使用二分頻觸發(fā)器實現(xiàn)對于時鐘電路內(nèi)部連接的時鐘信號的輸入。在現(xiàn)實生產(chǎn)應(yīng)用中，不需要要求外部連接時鐘信號的脈寬，但首先是要求脈沖的電壓與電路的電壓相同。晶振電路圖如圖5 所示。I N T 1 / P 3 31 3T 0 / P 3 41 41 5T 1 / P 3 51 6W R / P 3 6R D / P 3 71 7X 21 81 9X 12 0G N DY 1C 12 2 P FC 22 2 P F圖 5 晶振電路圖 按鍵電路設(shè)計本系統(tǒng)使用的按鍵電路是采取最簡單的低電平掃描方式實現(xiàn)，共有 K K3 、 K4 三個開關(guān)， K2 為設(shè)置鍵，可以對溫度、濕度和光照度進行設(shè)置， K3為加鍵，K4 為減鍵，利用開關(guān)的一端