【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)整體太過(guò)龐大，安裝和拆卸很不方便，同時(shí)易受干擾和損耗，測(cè)量誤差也比較大。另外目前的監(jiān)測(cè)設(shè)施的人機(jī)界面都設(shè)在溫室大棚附近，從而造成查看數(shù)據(jù)不方便不便于集中管理。為了克服這些缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字傳感模塊采集數(shù)據(jù)、通過(guò)單片機(jī)處理后經(jīng)無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸達(dá)到“ 遙感”的目的解決了上述問(wèn)題 [4]。本系統(tǒng)能夠?qū)厥掖笈飪?nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度進(jìn)行采集。利用溫濕度傳感器、光敏電阻采集溫室大棚內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度信息，再使用無(wú)線收發(fā)模塊將信息發(fā)送出去并且進(jìn)行顯示。這種溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣。 國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì) 在現(xiàn)代溫室測(cè)控技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際方面，國(guó)內(nèi)跟國(guó)外還是存在不少的差距的，總的來(lái)說(shuō)是國(guó)外起步早，所以發(fā)展的相對(duì)快，技術(shù)成熟，領(lǐng)先。國(guó)內(nèi)由于起步的交晚，所以在技術(shù)方面還有很多值得提高的地方。 國(guó)外的研究現(xiàn)狀西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家因?yàn)樗麄兊目萍及l(fā)展的較早，所以在這方面的研究也是走在我們的前面的，1949 年，美國(guó)建成了第一個(gè)植物人工氣候室，開(kāi)展了植物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和抵抗能力的基礎(chǔ)及應(yīng)用的研究。70 年代日本等國(guó)家的相關(guān)技術(shù)也陸續(xù)發(fā)展起來(lái)，并且取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?，F(xiàn)在，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到非?？焖俚陌l(fā)展，溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)也隨著它的發(fā)展而得到進(jìn)一步的提高。目前，西方的那些發(fā)達(dá)國(guó)家的溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了比較完備的地步，并且形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，在他們的溫室中不僅能對(duì)像溫度、濕度、光照和二氧化碳等常規(guī)的環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。還能對(duì)像植物營(yíng)養(yǎng)液的濃度等關(guān)乎植物生長(zhǎng)的因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)告。在他們的溫室中各類(lèi)的傳感器都已經(jīng)發(fā)展到了比較完備的地步，還有就是傳感器與控制器結(jié)合程度非常高。更有甚者，有些國(guó)家在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)上更是更進(jìn)一步，朝著無(wú)人化和智能化發(fā)展。 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀在中國(guó)，相關(guān)的技術(shù)開(kāi)始的較晚，1970 年以前我國(guó)的農(nóng)業(yè)還基本停留的人工作業(yè)的階段。70 年代以后，國(guó)家大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，我國(guó)的溫室大棚已經(jīng)具有規(guī)模化、專(zhuān)業(yè)化、管理水平高的特點(diǎn)。但是受到我國(guó)經(jīng)濟(jì)條件的限制，我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)根本不夠智能，說(shuō)是說(shuō)走科學(xué)種植的道路，但是卻還要靠人工實(shí)現(xiàn)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，雖然現(xiàn)在有很多這方面的廠家，但是我國(guó)農(nóng)民的總體文化水平不是很高，所以這些技術(shù)很難得到普及?？偟膩?lái)說(shuō)，在溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)這方面，國(guó)內(nèi)的水平跟國(guó)外的水平還是存在很大的距離的，國(guó)內(nèi)的技術(shù)還只是停留在對(duì)單個(gè)環(huán)境因素的監(jiān)測(cè)和控制階段，但是實(shí)際上呢，溫室中各種環(huán)境因素都是互相影響的。各種因素的變化也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。所以當(dāng)當(dāng)監(jiān)測(cè)單個(gè)因素是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以在這方面，我們國(guó)家還是任重道遠(yuǎn)的 課題設(shè)計(jì)目標(biāo) 本文設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)作為核心控制器， DHT11 和光敏電阻作為數(shù)據(jù)采集部分的元器件，因?yàn)楣饷綦娮璨杉降氖悄M信號(hào)，所以還需要進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化，本設(shè)計(jì)采用 ADC0832 作為信號(hào)轉(zhuǎn)化器，數(shù)據(jù)采集之后在利用無(wú)線傳輸模塊 NRF24L01 將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行液晶顯示，從而達(dá)到無(wú)線遙感的功能。 論文主要內(nèi)容本論文的具體構(gòu)成及主要內(nèi)容安排如下：第一章 “緒論” 簡(jiǎn)要介紹了本課題研究的背景及意義、國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。第二章 “系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)” 介紹了系統(tǒng)各部分的硬件組成及各硬件的性能介紹。第三章 “系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)” 介紹了組成系統(tǒng)的各部分軟件的工作流程。第四章 “系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果” 只要展示了整個(gè)系統(tǒng)完成后調(diào)試的結(jié)果。第五章 “結(jié)論與展望” 著重介紹了整個(gè)畢設(shè)坐下來(lái)之后得出的結(jié)論，并且對(duì)這個(gè)畢設(shè)的 不足之處做出說(shuō)明，最后對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的未來(lái)做了一些展望。第 2章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 溫濕度采集光照強(qiáng)度采集A/D轉(zhuǎn)化單片機(jī)液晶顯示無(wú)線收發(fā)模塊無(wú)線收發(fā)模塊 圖21 無(wú)線溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 電源電路的設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中，要供電給小系統(tǒng)和 LCD 顯示模塊兩部分，所以選擇了一個(gè)變壓器(220V 轉(zhuǎn) 9V)經(jīng)過(guò)橋堆整流后輸入到 LM7805 轉(zhuǎn)為 5V 供電及對(duì)充電器進(jìn)行充電，下面就一個(gè)電源電路給出設(shè)計(jì)方案。 圖 22 5V 電源電路的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)的成功與否可以說(shuō)直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗，因?yàn)檫@部分?jǐn)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否順利的完成對(duì)溫室環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)，所以這方面的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)非常重要。 溫濕度模塊設(shè)計(jì) 在溫濕度采集部分，本設(shè)計(jì)采用的是 DHT11 溫濕度傳感器，該傳感器有性?xún)r(jià)比高，液晶顯示測(cè)量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè) DHT11 傳感器都事先在校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為給類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。產(chǎn)品為4 針單排引腳封裝，連接方便。 圖 23 DHT11 溫濕度傳感器DHT11 溫濕度傳感器集成了溫度傳感器、濕度傳感器，集成度更高，使用方便并且成本 較低。出于對(duì)種種優(yōu)點(diǎn)的考慮，因此本方案選用 DTH11 溫濕度傳感模塊 [5]。DHT11 性能： 供電電壓：~ DC 輸 出：?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào) 測(cè)量范圍：濕度 2090%RH 溫度 0~50℃ 測(cè)量精度：濕度+5%RH 溫度+2℃ 分 辨 率：濕度 1%RH 溫度 1℃ 互 換 性：可完全互換  長(zhǎng)期穩(wěn)定性：177。1%RH/年 相對(duì)濕度和溫度測(cè)量，全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出，卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，無(wú)需額外部件，超 長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離 ，超低能耗。 引腳安裝： 完全互換 圖 24 DHT11 溫濕度傳感器電路圖DHT11 溫濕度一共有 4 個(gè)引腳，引腳 1 用來(lái)接電源來(lái)給傳感器供電；引腳 2 與單片機(jī)的 P10 口相連用來(lái)與單片機(jī)進(jìn)行通訊和同步；引腳 3 要懸空；引腳 4 接地。 光照強(qiáng)度模塊元器件選擇及電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)因?yàn)橹皇潜究飘厴I(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間和經(jīng)費(fèi)都非常有限，在光照強(qiáng)度的采集方面，由于一般的光照強(qiáng)度傳感器都非常貴和復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)采用了光敏電阻來(lái)代替光照強(qiáng)度傳感器。因?yàn)楣饷綦娮璨杉降氖悄M信號(hào)，所以需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在信號(hào)轉(zhuǎn)換方面，本設(shè)計(jì)選用了 ADC0832 來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。圖 25 光照采集電路由光敏電阻采集光照信息，再經(jīng) 0832 把光照信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再傳入單片機(jī)，由單片機(jī)將采集到的光照信號(hào)分為 5 個(gè)等級(jí)，5 為最高等級(jí)，依次遞減。 單片機(jī)處理系統(tǒng)圖 26 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)前面已經(jīng)介紹了這么通過(guò)傳感器采集到溫室環(huán)境中的溫濕度和光照強(qiáng)度信息，接下去是要將溫濕度傳感器 DHT11 連接到單片機(jī)的 P10 口以及將信號(hào)轉(zhuǎn)化器 ADC8032 連接到單片機(jī)的 P11