【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，這些價(jià)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(jì)。在進(jìn)行這些時(shí)，沒有必要耗費(fèi)太多的時(shí)間去開發(fā)。所以，基于 51 單片機(jī)的大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)方面是可行的。法律可行性，自己完成了這個(gè)系統(tǒng)所有的部分，對(duì)于其中的技術(shù)、文檔的內(nèi)容、程序的設(shè)計(jì)有自主權(quán)，因此不用承擔(dān)任何法律責(zé)任，也不觸犯任何國(guó)家法律，并且沒有侵犯任何公司的專利。所以基于 51 單片機(jī)的大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在法律方面也是可行的。7從以上三個(gè)方面分別論證了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guó)，溫室大棚發(fā)展迅速，伴隨著數(shù)量的增多，人工的對(duì)溫室大棚進(jìn)行管理出現(xiàn)了管理費(fèi)事費(fèi)力等越來越多的弊端，所以如果能夠自動(dòng)的對(duì)溫室大棚的溫濕度、光照強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，給農(nóng)民一個(gè)預(yù)判情況的提醒，讓其能及時(shí)采取一定的措施，對(duì)于大棚的實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)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(diǎn)。本系統(tǒng)的研究目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚環(huán)境的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚自動(dòng)化的管理。設(shè)計(jì)一款基于 STC89C52 單片機(jī)的溫室大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，人們可以預(yù)先設(shè)置適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的溫度、濕度和光照度數(shù)值，單片機(jī)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(jī)進(jìn)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(dāng)監(jiān)測(cè)到的溫度、濕度和光照強(qiáng)度不在預(yù)先設(shè)置的范圍時(shí)，系統(tǒng)中相應(yīng)的指示燈亮起，單片機(jī)控制相應(yīng)的繼電器驅(qū)動(dòng)打開風(fēng)扇和加濕器進(jìn)行工作。 系統(tǒng)需求大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是為了讓農(nóng)民在管理大棚的過程中，對(duì)溫室大棚的管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，及時(shí)采取有效的措施，如果僅僅靠農(nóng)民去管理，不僅不能實(shí)時(shí)的對(duì)溫室的溫濕度和光照強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，而且浪費(fèi)時(shí)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(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)。所以為了提高農(nóng)民對(duì)大棚管理的質(zhì)量，設(shè)計(jì)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(duì)大棚的自動(dòng)化管理有清楚的認(rèn)識(shí)，本系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠精確測(cè)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(yàn)與使用本系統(tǒng)。用戶還能預(yù)先設(shè)置溫濕度和光照強(qiáng)度，每當(dāng)測(cè)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(huì)亮起，系統(tǒng)會(huì)通過繼電器自動(dòng)開啟大棚內(nèi)的風(fēng)扇給大棚降溫，測(cè)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(huì)亮起，系統(tǒng)會(huì)通過繼電器自動(dòng)開啟大棚內(nèi)的加濕器為大棚加濕，如果測(cè)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(huì)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(qiáng)度，因?yàn)檗r(nóng)作物進(jìn)行光合作用時(shí)，白天和晚上的光合作用是不一樣的，有的喜陰，有的喜陽(yáng)，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(shí)，還能體積小，成本少，便于廣泛投入使用以及測(cè)量精確度高的設(shè)計(jì)目標(biāo)。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?yàn)楦鶕?jù)不同季節(jié)不同農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求，溫濕度的設(shè)置也是需要根據(jù)實(shí)際情況主動(dòng)設(shè)計(jì)的和不可缺少的。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：（1）通過溫濕度傳感器對(duì)溫室大棚的溫濕度和光照度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（2）通過 LCD1602 液晶顯示屏顯示監(jiān)測(cè)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(dāng)溫度過高、濕度過低、光照度過低時(shí)，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(dāng)溫度過高、濕度過低時(shí)，系統(tǒng)中相應(yīng)的繼電器會(huì)驅(qū)動(dòng)大棚的內(nèi)的風(fēng)扇進(jìn)行降溫、加濕器進(jìn)行加濕工作。 性能需求分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)一定要考慮系統(tǒng)的實(shí)用性和便利性，要從各個(gè)方面考慮系統(tǒng)是否有使用價(jià)值，以下是本系統(tǒng)對(duì)性能方面進(jìn)行的分析：及時(shí)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(shí)有效性。精度高：采集到的溫濕度和光照強(qiáng)度一定要保證精度高，差距不得超過，這樣才有參考價(jià)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(jì)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(dá)到控制整個(gè)系統(tǒng)的目的，其主要功能有：1. 由單片機(jī)控制溫濕度傳感器和光照傳感器對(duì)棚內(nèi)的溫濕度和光照度進(jìn)行實(shí)時(shí)循環(huán)監(jiān)測(cè)采集，測(cè)量空間的多點(diǎn)溫度、濕度、光照度數(shù)值，實(shí)現(xiàn)大棚的自動(dòng)化控制多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。把監(jiān)測(cè)的值存在單片機(jī)中并加以分析和處理，通過LCD1602 液晶顯示屏顯式，整個(gè)過程是使用單片機(jī)完成的，從而在大棚中的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化多點(diǎn)監(jiān)測(cè)和控制。，系統(tǒng)中相應(yīng)的指示燈常亮，自動(dòng)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(dāng)監(jiān)測(cè)到的溫度高于預(yù)先設(shè)置的溫度值時(shí),相應(yīng)繼電器將驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇冷卻。當(dāng)濕度低于預(yù)先設(shè)置的濕度值時(shí),系統(tǒng)中的繼電器將驅(qū)動(dòng)加濕器實(shí)施加濕。當(dāng)光強(qiáng)度低于設(shè)置值時(shí),報(bào)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(diǎn)、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(zhǎng)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析單片機(jī)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(cè)量元件，自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)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(jī)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(shí)現(xiàn)原理預(yù)先對(duì)大棚的溫度、濕度和光照強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)置，單片機(jī)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(jī)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(duì)比并進(jìn)行處理，結(jié)果在 LCD1602 液晶顯示屏上顯示。當(dāng)單片機(jī)采集的結(jié)果不在預(yù)先設(shè)置的范圍時(shí)，單片機(jī)控制打開指示燈，并對(duì)相應(yīng)的繼電器進(jìn)行操作，使繼電器驅(qū)動(dòng)打開系統(tǒng)中的設(shè)備工作，同時(shí)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(shí)，系統(tǒng)中的溫度控制電路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，繼電器驅(qū)動(dòng)打開棚內(nèi)的風(fēng)扇從而對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行降溫。如果采集的濕度值低于預(yù)先設(shè)置的濕度值時(shí)，系統(tǒng)中的濕度控制電路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，繼電器驅(qū)動(dòng)打開加濕器對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行加濕。對(duì)棚內(nèi)的光照強(qiáng)度實(shí)施測(cè)量，如果測(cè)量的光照強(qiáng)度低于預(yù)先設(shè)置的值時(shí)，系統(tǒng)的指示燈就會(huì)打開。因?yàn)榘滋旌鸵雇淼墓夂献饔靡话闶怯幸?guī)律的，所以光照強(qiáng)度不去控制，只對(duì)溫室的溫濕度進(jìn)行控制，如果光線不足時(shí)系統(tǒng)只有指示燈提醒。113 硬件部分設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī) STC89C52 的主要特性STC89C52RC 單片機(jī)是新一代單片機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快，功耗少，有超強(qiáng)抗干擾的能力，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的單片機(jī) [3]，在機(jī)器周期上有兩種選擇，分別是 12 時(shí)鐘和 6 時(shí)鐘。其主要特點(diǎn)有： 8051 單片機(jī)，可以在 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期上進(jìn)行任意選擇，指令代碼與傳統(tǒng)的 8051 單片機(jī)的代碼是通用的。：～（5V 單片機(jī)）/～（3V 單片機(jī)） ；單片機(jī)工作頻率范圍：0～40MHz，而對(duì)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(shí)直接利用串口（ RxD/ ， TxD/ ），一般在較短的時(shí)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(yùn)行內(nèi)存為 512 字節(jié)。 I/O 口 （32 個(gè)）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(dāng)作為總線擴(kuò)展使用時(shí)，不用外接電阻，而作為 I/ O 端口使用時(shí)，需要外接電阻。 EEPROM 功能 ；具有看門狗功能。 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即 T0、TT2 三種定時(shí)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(jī)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(dāng)輸入連續(xù) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上高電平時(shí)，系統(tǒng)開始用來完成單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位初始化操作。在復(fù)位的同時(shí)，ALE、PSEN輸出高電平。ALE 地址鎖存信號(hào)， PSEN 為外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。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(shí)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(hào)輸出端 ：在訪問片外程序存儲(chǔ)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(shí)，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(jì)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(yùn)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(jì)第 9 腳為復(fù)位引腳（Reset），如果在引腳連接的高電平比 2 個(gè)機(jī)器周期多，復(fù)位的動(dòng)作就能夠產(chǎn)生。用 12 MHz 的時(shí)鐘脈沖作為例子，每個(gè)時(shí)鐘脈沖 1us，兩個(gè)機(jī)器 T 為 12 us，那么，在第 9 腳上外接一個(gè) 12us 以 上的高電平脈沖，那么就會(huì)發(fā)生復(fù)位的動(dòng)作。外接了一個(gè)電容在復(fù)位引腳上就是上電復(fù)位,當(dāng)復(fù)位引腳接 +5 V 電壓時(shí)，此時(shí)的電容是作為短路的，經(jīng)過一小段時(shí)間后，電容就將會(huì)處于充電的狀態(tài)，此刻的電路是相當(dāng)于斷開的。另外的一種就是手動(dòng)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(gè)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(dá)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(jì)晶體振蕩器電路用于向 MCU 提供時(shí)鐘信號(hào)。兩種晶體振蕩器，包括有源晶振和無源晶振，是時(shí)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(zhǔn)頻率。XTAL1 是單片機(jī)作為時(shí)鐘電路反向放大器的輸入端，XTAL2 是單片機(jī)作為時(shí)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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件時(shí)，此時(shí)的 XTAL2 是不需要連接的 [6]。使用二分頻觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)對(duì)于時(shí)鐘電路內(nèi)部連接的時(shí)鐘信號(hào)的輸入。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)應(yīng)用中，不需要要求外部連接時(shí)鐘信號(hào)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(jì)本系統(tǒng)使用的按鍵電路是采取最簡(jiǎn)單的低電平掃描方式實(shí)現(xiàn)，共有 K K3 、 K4 三個(gè)開關(guān)， K2 為設(shè)置鍵，可以對(duì)溫度、濕度和光照度進(jìn)行設(shè)置， K3為加鍵，K4 為減鍵，利用開關(guān)的一端