【導讀】本科生畢業(yè)設計（論文）。完成日期2021年5月。智能大棚管理系統(tǒng)設計。指導教師（職稱）：曹原（講師）。[摘要]本系統(tǒng)以AT89C52為核心，通過溫度傳感器DS1820、溫濕度傳感器。由諾基亞5110液晶來實時顯示各傳感器采集到的數(shù)。用戶根據(jù)需要預先輸入預設值，當實際測量的溫濕度和光照強度不符合預設的溫濕。度和光照強度標準時，發(fā)出報警信號，并通過加熱電路控制加熱絲加熱提高溫度，轉(zhuǎn)動。風扇降低溫度，控制抽水電機調(diào)節(jié)濕度，控制LED調(diào)節(jié)光照強度，為大棚提供適合的生。從而提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率改善作物生長條件。[關(guān)鍵詞]蔬菜大棚；溫控系統(tǒng)；光控系統(tǒng)；濕控系統(tǒng)；信號處理系統(tǒng)

　　

【正文】 B20也初始化化，然后將 DHT11也初始化（初始化程序在沒個模塊的程序里，由個個模塊多個函數(shù)組合而成。要是系統(tǒng)實時工作就讓其一直循環(huán)，所以我用了 while（ 1）循環(huán)的方法，接著將調(diào)用溫度函數(shù)，光照強度函數(shù)， DHT11函數(shù)，信號處理函數(shù)，按鍵函數(shù)等，讓其一直運行下去。 主程序的控制程序框圖如圖 30所示。 系統(tǒng)調(diào)試 智能大棚管理系統(tǒng)所傳感器較多 （包括溫室度傳感器 DHT1土壤濕度傳感器、光照強度傳感器 BH1750，溫度傳感器 18B20） ，不僅要有單片機方面的 相關(guān)知識 ，還要對各種傳感器有一定的認識。除此之外還要去學生具備相當?shù)脑鷮嵉?c 語言知識，這對篇量的程序編寫都非常有幫助。同時又考察學生的邏輯能力，各種傳感器的綜合應用，需要不斷的實踐檢驗，鍥而不舍的調(diào)試才能達到目標。調(diào)試過程中使用的是 keil 軟件和單片機不停的下載 實驗。 智能大棚管理系統(tǒng) 26 No 循環(huán)結(jié)束 Yes 圖 30 主程序程序流程圖 調(diào)試手段 為檢驗各模塊是否按要求進行正常工作，借助萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器以及各類軟件進行調(diào)試，通過測試結(jié)果完成對 各個模塊完成功能的評估，對整體練調(diào)是一種很好的促進手段。 程序 調(diào)試界面如圖 31 所示。 各種工具的特點如下： （ 1） 數(shù)字萬用表： 可用來測量直流和交流電壓、電流、電阻、電容、二極管、三極管、溫度、頻率、電路通斷等。 測試精度三位半?？梢詭椭覀冞M行初期硬件的調(diào)試。 （ 2） KEIL 軟件：進行程序的編寫與調(diào)試，將各底層驅(qū)動與功能語句在軟件中編寫。同時還可以生成各種所需要的 HEX 可執(zhí)行文件。 （ 3） 串口調(diào)試助手：串口調(diào)試工具是通過串行通信接口與主控芯片的進行信息交互，其輸出波特率與數(shù)據(jù)幀的格式都可以進行設置，具有使 用靈活、操作簡便的特點。 開始 初始化 BH1750 DS18B20 初始化函數(shù) 調(diào)用 dht11 函數(shù) receive() 調(diào)用光照控制函數(shù) conversion() conversion()conversion() 調(diào)用溫度控制 函數(shù) wendu() 調(diào)用按信號處理函數(shù) 如果 1=1 調(diào)用界面控制函數(shù) 智能大棚管理系統(tǒng) 27 這些調(diào)試工具入門簡單、不僅可以全面的了解的硬件電路的各項性能指標，也可以觀察微處理器中各個寄存器的值和狀態(tài)，為我們調(diào)試提供了諸多方便。 圖 31 程序調(diào)試界面 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析 分別完成系統(tǒng)的軟件和硬件設計之后，要完成整個設計，還要通過軟件和硬件的整機調(diào)試測試來觀察是否能夠達到預期目的，實驗結(jié)果如圖 32 所 示 。 圖 32 實驗結(jié)果 智能大棚管理系統(tǒng) 28 實驗結(jié)果分析 系統(tǒng)上電之后處于工作模式， 其顯示結(jié)果如上圖中的圖 33 所示。此時諾基亞 5110液晶上顯示的結(jié)果分別為溫度傳感器 ds18b20 檢測到的溫度、光照強度傳感器BH1750FVID 檢測的的光照強度、溫濕度傳感器 DHT11 檢測到的濕度和溫度。這些數(shù)據(jù)都是時時監(jiān)控的。當我們按 一下 下按鍵 s1 時進入到 溫度上下限 設置界面如 圖 34 所示 ，當我們按第二下按鍵時進入光照強度上下限設置界面 ，當我們按第三下 s1 時進入到濕度設置界面，光照強度設置界面和濕度設置界面結(jié)果和圖 34 類似，在顯示界面的相應位置顯示。當我們要設置溫度上限和下限時我們就按一下 s1；當我要設置光照強度上限和下限時我們就按兩下 s1；當我們要設置 濕度上限和下限時我們就按三下 s1。進入到設置界面后如果我們要設置上限值就按按鍵 s2，想要設置下限值就按一下按鍵 s2。每個設置界面對應設置按鍵一樣，單步進值不一樣；溫度步進值時 1，光照強度步進值時 100，濕度步進值時 1。這是根據(jù)他們的特性而設計的。 圖 33 顯示界面 圖 34 設置 界面 (1)為了方便觀察現(xiàn)象我們系通剛進入工作模式時，溫度上限是 15 攝氏度， 下限時 25 攝氏度，而測試時的室內(nèi)溫度時 23 攝氏度 。 這樣一來 ，我們設定的上限值低于實際的值，我們發(fā)現(xiàn)散熱風扇開始旋轉(zhuǎn)，而設定的下限值也超過了 我們設置的范圍我們發(fā)現(xiàn)加熱絲也開始了加熱。 如圖 35 所示，分別是加熱中的加熱絲和旋轉(zhuǎn)中的風扇。 (2)而剛進入系統(tǒng)時光照強度的設定的上限的上限值時 1000Lx(勒克斯 )，下限值時100Lx，當我們用手電筒照射時，設定的值低于了實際的值，這時發(fā)現(xiàn)單片機發(fā)出報警、步進電機正轉(zhuǎn)，而當我們用手遮住光照強度傳感器時，傳感器覺察到的光照強度為 0，發(fā)現(xiàn)步進電機反轉(zhuǎn)，繼電器工作狀態(tài)反轉(zhuǎn)從而帶動日光燈光工作。 (3)上電后由于我設定的濕度值是 60%，我將土壤濕度傳感器從水中拿出發(fā)現(xiàn)抽水電智能大棚管理系統(tǒng) 29 機開始抽水，當我在將傳感器放入水中時發(fā)現(xiàn) 抽水電機停止了工 作。 圖 35 加熱絲和風扇 從實驗結(jié)果我們可以看出，智能大棚管理系統(tǒng)時一個時時監(jiān)控檢測的系統(tǒng)， 能時時顯示并控制大棚中的溫度、濕度、光照強度，還能通過過按鍵針 對不同作物設置不同的生成環(huán)境，并通過外設硬件電路對環(huán)境做出調(diào)節(jié) 。 智能大棚管理系統(tǒng) 30 結(jié)束語 本系統(tǒng)實現(xiàn)的是基于單片機技術(shù)的大棚環(huán)境管理控制的設計。首先參考了網(wǎng)上各種程序，并分析理解了它們編寫的優(yōu)點與不足，并借鑒了它們編寫方法分應用到該系統(tǒng)中，研究了他們多種程序的設計方法，查閱了只能大棚的相關(guān)設計，初步設計 智能大棚管理系統(tǒng)的 方案，并探討其實現(xiàn)的 實用性和可行性。其次是對于芯片的選擇也就顯示的很 重要 了 ，系統(tǒng)選用了性價比高的基于 AT89C52 芯片作為處理器，該 芯片 能夠很好的完成這個 系統(tǒng)所需 全部 的功能。在熟悉了軟硬件開發(fā)環(huán)境后 ； 采用模塊 編程的設計方法，把整個系統(tǒng)化分為多個小系統(tǒng) 并 一個一個實現(xiàn)再拼接起來組成一個完整的智能大棚管理系統(tǒng)栽培管理系統(tǒng) 。 本課題研究的開發(fā)平臺小巧，功能齊全，成本低，使用 5110 液晶進行實時數(shù)值顯示，通過按鍵使該系統(tǒng)具有良好的人機交互界面，很適在大眾里推廣使用，在未來幾十年里智能化的發(fā)展的一大趨勢，通過一代代人的不懈努力，必將使其更好的為我們?nèi)祟惙铡? 電子技術(shù)發(fā)展日新月異，未來本系統(tǒng)還可以有進一步的完善： （ 1）提高各種傳感器的穩(wěn)定性，要想對大棚內(nèi)的各種環(huán)境實時監(jiān)控，必須把更多環(huán)境信號集出來，而本系統(tǒng)采集的信號一直不是十分穩(wěn)定。 （ 2）改善系統(tǒng)算法，由于此系統(tǒng)編寫程序不是太理想， 導致按鍵變得沒那么靈敏。 （ 3） 本系統(tǒng)處在 一種實驗室階段，不是很穩(wěn)定很難推廣實用。 智能大棚管理系統(tǒng) 31 參考文獻 [1] 李戍 ,陳建輝 .溫室溫濕度控制系統(tǒng) [J].中華自控 ,2021(8):2531 [2] 高智富 .溫室環(huán)境控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)揮趨勢 [J].中國市場學術(shù)論叢 ,2021(9):106109 [3] 楊衛(wèi)中 ,張曙光 ,蔡振江等 .溫室自動控制系統(tǒng)的試驗研究 [J].農(nóng)業(yè)工程學報， 1999,1（ 3）： 459261 [4] 傅志剛 .溫室溫濕度自動控制系統(tǒng) [J].建材技術(shù)與應用 ,2021(6):2728 [5] 李相白 ,楊澤林 ,李建春 等 .基于類別的溫室溫濕度變化率相關(guān)性研究 [J].安徽農(nóng)業(yè)科 技 ，2021 ,37(15):73067309 [6] 李興山 ,崔衛(wèi)青 .基于溫室溫濕度控制系統(tǒng)的研究 [J].安徽農(nóng)業(yè)科 技， 2021,37（ 22）： 1070410740 [7] 馮帆 ,邱立春 ,劉維佳 .模糊控制在溫室溫濕度控制系統(tǒng)中的應用 [J].農(nóng)機化研 究 ,2021(6):148150 [8] 張為民 .溫濕度測控系統(tǒng)中的智能控制器研究 [J].西北民族大學學報 ,2021,25(2):4246 [9] 彭晏飛 ,董莉 .溫室溫濕度控制系統(tǒng)設 計 [J].遼寧工程大學學報 ,2021(8):7375 [10] 曾一凡 ,付文斌 ,陳養(yǎng)彬 .溫室自動控制系統(tǒng)中模糊控制器的設計 [J].農(nóng)機化研 究， 2021（ 5）： 161166 [11] 劉建民 ,包長春 .新型溫濕度測控系統(tǒng)的設計與控制算法 [J].西藏科技 ,2021(6):6264 [12] 徐璜 ,崔秋實 ,黃英等 .新型智能溫室模擬系統(tǒng)及其控制 [J].中國高新技術(shù)企 業(yè)， 2021（ 2） :5254 [13] 譚偉 ,徐玲 .智能溫室溫濕度控制系統(tǒng)設計及其仿真 [J].東北林業(yè)大學學 報， 2021,36（ 8）： 8789 [14] Jackson user’s Guide to Principle Components[J].New York:WileyInterscience,1991 [15] Glasmeier A , Howland M . 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Intemational Science Review , 1994(16) :197229 智能大棚管理系統(tǒng) 32 附錄 程序 include include ///sbit q1=P0^1。 void main() { Init_BH1750()。 //初始化 BH1750 LCD_init()。 //初始化 LCD 模塊 DS_init()。//DS18B20 初始化函數(shù) while(1) { wendu()。 conversion()。 receive()。//接收數(shù)據(jù) tiaoshi()。//調(diào)用顯示介面控制程序 waishe()。//信號處理程序 anjian()。//按鍵調(diào)節(jié)程序 tiaoshi()。// // q1=0。 } }} ifndef _LCD_H_ define _LCD_H_ include include //引腳定義 //學校單片機 sbit sce=P1^1。//片選引腳 智能大棚管理系統(tǒng) 33 sbit rst=P1^0。//復位引腳 sbit dc=P1^2。//數(shù)據(jù)命令選 擇 sbit dn=P1^3。//數(shù)據(jù)輸入 sbit sclk=P1^4。//時鐘信號 sbit led=P1^5。//背光控制 void display_gq()。 uchar table[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13}。 uchar code hanzi[]={ /* 文字 : 溫 */ /* 宋體 12。 此字體下對應的點陣為：寬 x 高 =16x16 */ 0x10,0x60,0x02,0x8C,0x00,0x00,0xFE,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0xFE,0x00,0x00,0x00, 0x04,0x04,0x7E,0x01,0x40,0x7E,0x42,0x42,0x7E,0x42,0x7E,0x42,0x42,0x7E,0x40,0x00, /* 文字 : 度 */ /* 宋體 12。 此字體下對應的點陣為：寬 x 高 =16x16 */ 0x00,0x00,0xFC,0x24,0x24,0x24,0xFC,0x25,0x26,0x24,0xFC,0x24,0x24,0x24,0x04,0x00, 0x40,0x30,0x8F,0x80,0x84,0x4C,0x55,0x25,0x25,0x25,0x55,0x4C,0x80,0x80,0x80,0x00, /* 文字 : 光 */ /* 宋體 12。 此字體下對應的點陣為：寬 x 高 =16x16 */ 智能大棚管理系統(tǒng) 34 0x40,0x40,0x42,0x44,0x58,0xC0,0x40,0x7F,0x40,0xC0,0x50,0x48,0x46,0x40,0x40,0x00, 0x80,0x80,0x40,0x20,0x18,0x07,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x40,0x40,0x40,0x40,0x78,0x00, /* 文字 : 強 */ /* 宋體 12。 此字體下對應的點陣為：寬 x 高 =16