【正文】 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖顯示部分采用SMC 1602液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，其主要技術(shù)參數(shù)為： 液晶屏技術(shù)指標(biāo)。圖中DATA引腳為溫濕度傳感器單總線引腳，KKKK4為四只調(diào)節(jié)按鍵，用以調(diào)整溫濕度上限值。 STC89C52單片機(jī)管腳圖該芯片為52內(nèi)核8位單片機(jī)，兼容Intel等52內(nèi)核單片機(jī)，支持ISP下載，適用于常用檢測(cè)控制電路。 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成。 DHT11典型應(yīng)用電路如圖3所示，其連接電路簡(jiǎn)單，只需要占用控制器一個(gè)I/O口即可完成上下位的連接。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任何指令。 DHT11溫濕度傳感器外型及管腳。該報(bào)警信號(hào)可以通過三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，以控制外部風(fēng)機(jī)或加熱器。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值，該上限值保存外外部EEPROM存儲(chǔ)器中，掉電不失，并且可以通過四只按鍵上調(diào)或下調(diào)。l 當(dāng)溫度或濕度超限后，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。l 配用EEPROM芯片AT24C04，使存儲(chǔ)的溫度上下限和濕度上下限可以掉電永久保存。l 溫濕度測(cè)量響應(yīng)時(shí)間快、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)溫濕度控制器設(shè)計(jì)報(bào)告l 配用全數(shù)字型溫濕度傳感器DHT11，溫度測(cè)量范圍0℃50℃，濕度測(cè)量范圍20%RH—90%RH，可以滿足一般需要。 (3)當(dāng)大棚的環(huán)境溫濕度參數(shù)超過設(shè)定的上下限值時(shí)控制相應(yīng)的系統(tǒng)啟動(dòng)。由主控機(jī)統(tǒng)一設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間和溫度濕度修正值。 設(shè)計(jì)的目標(biāo)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的農(nóng)業(yè)大棚溫濕度控制系統(tǒng)的目標(biāo)功能如下：而且還要以單片機(jī)為主機(jī)，使溫度傳感器通過一根口線與單片機(jī)相連接，再加上溫度控制部分和人機(jī)對(duì)話部分來共同實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)與控制。同時(shí)DS18S20能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)的溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號(hào)，可以一并存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛接任意多個(gè)DS18S20芯片。而爐內(nèi)溫度控制部分，采用一套PID閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，由DS18S20檢測(cè)爐內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個(gè)值存入程序存取器內(nèi)部一個(gè)單元作為最后檢測(cè)信號(hào)，并在LED中顯示。本文所要研究的課題是基于單片機(jī)控制的水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是介紹了對(duì)水箱溫度的顯示、控制，實(shí)現(xiàn)了溫度的實(shí)時(shí)顯示及控制。在日常生活中，也可廣泛實(shí)用于地?zé)?、空調(diào)器、電加熱器等各種家庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)合。在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測(cè)量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一。而且隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產(chǎn)生活中的需要。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。另外，單片機(jī)是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，其可靠性很高，可在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行。相對(duì)微機(jī)來說，單片機(jī)價(jià)格低，非常適合于應(yīng)用在簡(jiǎn)單單片機(jī)其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)化的微機(jī)，將微機(jī)的CPU，存儲(chǔ)器，I/O接口。人們可以完成各種各樣的控制。 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，給人類的生活帶來了根本的的變革，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生而出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)，更是將人類社會(huì)帶入了一個(gè)新的時(shí)代。因此，這就需要一種能夠及時(shí)檢測(cè)溫度變化以及溫度變化的設(shè)備，提供溫度數(shù)據(jù)值，使人們對(duì)溫度的變化做及時(shí)的調(diào)整，多點(diǎn)溫度控制可根據(jù)人們不同的應(yīng)用環(huán)境自行設(shè)置該環(huán)境的溫度值，及時(shí)反映生產(chǎn)，生活中溫度變化使人們能及時(shí)看到溫度變化的第一手資料，提示人們溫度變化情況，協(xié)助人們能及時(shí)的調(diào)整，起到溫度報(bào)警作用，使溫度控制更好的服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)，生活。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)，工程建設(shè)及日常生活中溫度控制都起著重要的作用，早期的溫度控制主要用于工廠時(shí)間生產(chǎn)中，能起到實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量之用。以荷蘭為代表的歐美國(guó)家設(shè)施園藝規(guī)模大、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高，設(shè)施農(nóng)業(yè)主體沒備溫室內(nèi)的光、水、氣、肥等均實(shí)現(xiàn)了智能化控制；以色列的現(xiàn)代化溫室可根據(jù)作物對(duì)環(huán)境的不同要求，通過計(jì)算機(jī)對(duì)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)控，實(shí)現(xiàn)溫室作物全天候、周年性的高效生產(chǎn)；美國(guó)、日本等國(guó)還推出了代表當(dāng)今世界最先進(jìn)水平的全封閉式生產(chǎn)體系，即應(yīng)用人工補(bǔ)充光照、采用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和視頻技術(shù)進(jìn)行溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程控制與診斷、由機(jī)械人或機(jī)械手進(jìn)行移栽作業(yè)的“植物工廠”，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品產(chǎn)出率。荷蘭、日本、以色列、美國(guó)、加拿大等國(guó)是設(shè)施農(nóng)業(yè)十分發(fā)達(dá)的國(guó)家，其設(shè)施設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、種苗技術(shù)及規(guī)范化栽培技術(shù)、植物保護(hù)及采后加工商品化技術(shù)、新型覆蓋材料開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)、設(shè)施環(huán)境綜合調(diào)控及農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)水平等都具有較高的水平，居世界領(lǐng)先地位。20世紀(jì)70年代以來，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的投入和補(bǔ)貼較多，設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速。國(guó)外溫室栽培的起源以羅馬為最早。近代溫室的發(fā)展經(jīng)歷了改良型日光溫室、大型玻璃溫室和現(xiàn)代化溫室三個(gè)階段，但由于各地區(qū)生產(chǎn)狀況、經(jīng)濟(jì)條件和利用目的的差異，至今各階段不同類型的溫室依然并存。90年代開始，中國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)逐步向規(guī)?；?、集約化和科學(xué)化方向發(fā)展，技術(shù)水平有了大幅度提高。第二章 研究現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)目標(biāo) 課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 至20世紀(jì)60年代，中國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)始終徘徊在小規(guī)模、低水平、發(fā)展速度緩慢的狀態(tài)，70年代初期地膜覆蓋技術(shù)引入中國(guó)，對(duì)保溫保墑起到一定的作用。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)大棚溫度、濕度的檢測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。大棚內(nèi)的溫度和濕度參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長(zhǎng)。在農(nóng)業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。使大棚內(nèi)形成有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。 問題的提出目前我國(guó)大多數(shù)農(nóng)業(yè)大棚對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)與控制采用人工管理，控制精度低且不及時(shí)，容易造成農(nóng)作物損失，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，既增加了生產(chǎn)成本，浪費(fèi)了人力資源，又很難達(dá)到較好的控制效果。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面也是如此。使用8051單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動(dòng)控制，而且8051單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性價(jià)比高。而且其應(yīng)用十分廣泛。前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對(duì)不同種類植被生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期所需的溫度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。 9第 3頁 共 90 頁焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 農(nóng)業(yè)大棚溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘 要 1ABSTRACT 2第一章 引 言 6 問題的提出 6 課題簡(jiǎn)介 7第二章 研究現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)目標(biāo) 8 課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 8 8 10 設(shè)計(jì)的目標(biāo) 11第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)溫濕度控制器設(shè)計(jì)報(bào)告 12 12 12 12 13 14 16 18 18 19 19 19 27 USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝 27 28 30第四章 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 31 31 31 31 實(shí)施措施 32 32主機(jī)與主要部件的選擇： 32 33 33 33 34 35 系統(tǒng)硬件配置 35 主要組件簡(jiǎn)介 36第五章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 系統(tǒng)初始化模塊 40 40 40 40 41 41 42第六章 各種元件的介紹 47 DHT11 47 DHT11產(chǎn)品概述 47 50 (單線雙向) 50 測(cè)量分辨率 52 52 53 1602LCD介紹 60 60 程序流程圖 71 75 75 76 77 78 81 81 83致 謝 84參考文獻(xiàn) 85附錄A：使用說明 86附錄B:程序清單 87焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 90 頁 共 90 頁第一章 引 言　　改革開放以來，人們對(duì)生活質(zhì)量要求顯著提高，對(duì)美麗的植被和花卉的需求量也急劇上升，這對(duì)以種植植被為生計(jì)的園林工人是一個(gè)機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的手工植被種植是一個(gè)挑戰(zhàn)，而基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)對(duì)解決這些問題有著非常重大的意義。溫濕度控制對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的實(shí)際意義，它代表了一類自動(dòng)控制的方法。8051單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用8051型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室當(dāng)中無疑為植被的生長(zhǎng)提供了更加適宜的環(huán)境。為了提高農(nóng)業(yè)大棚的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度、濕度。 課題簡(jiǎn)介　　中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。例如:空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。國(guó)外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜，水果生長(zhǎng)的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)、高效益的重要環(huán)節(jié)。70～80年代，相繼出現(xiàn)了塑料大棚和日光溫室。隨著近年來國(guó)家相關(guān)科研項(xiàng)目的啟動(dòng)，中國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)有了較快發(fā)展，設(shè)施面積和設(shè)施水平不斷提高。 國(guó)外溫室發(fā)展現(xiàn)狀。羅馬的哲學(xué)家塞內(nèi)卡(Seneca，公元前3年至公元69年)記載了應(yīng)用云母片作覆蓋物生產(chǎn)早熟黃瓜。目前，全世界設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已達(dá)400余萬公頃。 自20世紀(jì)70年代以來，國(guó)外設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在溫室環(huán)境配套工程技術(shù)方面也進(jìn)行了大量研究，并取得了一些技術(shù)成果。隨著人們生活質(zhì)量的提高，現(xiàn)代社會(huì)中的溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，廠房以及家庭生活中，在有些應(yīng)用中，如高精度的生產(chǎn)廠房，對(duì)溫度的要求極其嚴(yán)格，溫度的變化極有可能對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品造成極大的影響。利用微機(jī)的強(qiáng)大功能。然而，微機(jī)造價(jià)高，對(duì)于大多數(shù)的工業(yè)控制來說，也并不需要微機(jī)那樣強(qiáng)大的功能，于是單片機(jī)就運(yùn)用而生了。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等集成在一片芯片上就是單片機(jī)了，它主要用來完成各種控制功能。的控制場(chǎng)合以降低成本。單片機(jī)依靠其高的可靠性和極高的性價(jià)比，在工業(yè)控制，數(shù)據(jù)采集，智能化儀表，家用電器等方面得到極為廣泛的應(yīng)用。 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)很重要而普遍的參數(shù)。由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。因此，單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫度進(jìn)行有效的測(cè)量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測(cè)量任務(wù)。但溫度是一個(gè)模擬量，如果采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和元件，將模擬的溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復(fù)雜，成本較高。水箱水溫控制部分，提出了用DS18SAT89C51單片機(jī)及LED的硬件電路完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示，利用DS18S20與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)?？刂破魇怯?9C51單片機(jī)，用PID算法對(duì)檢測(cè)信號(hào)和設(shè)定值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)后輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，從而控制爐內(nèi)溫度。從DS18S20讀出或?qū)懭隓S18S20信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電，而且不需要額外電源。而且利用本次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)試，溫度顯示，溫度門限設(shè)定，超過設(shè)定的門限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置等功能。 (1)系統(tǒng)能對(duì)大棚環(huán)境溫濕度進(jìn)行采集和顯示(現(xiàn)場(chǎng)觀溫、濕度，軟件記錄)。 (2)能通過上位機(jī)端遠(yuǎn)程設(shè)定蔬菜的生長(zhǎng)期適宜溫濕度。(4)可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度、時(shí)間、報(bào)警閾值等信息，并可查詢各時(shí)間段的溫濕度情況，并加以控制。若要求更寬測(cè)量范圍，只需更換溫濕度傳感器型號(hào)，硬件電路及軟件程序全兼容。l 采用先進(jìn)的專用微處理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。l 可以通過四個(gè)按鍵方便地實(shí)現(xiàn)溫濕度上下限的調(diào)整。如果配用三極管和繼電器，該信號(hào)也可以驅(qū)動(dòng)繼電器打開或切斷風(fēng)機(jī)、加熱器等外部設(shè)備。 溫濕度控制器方框圖圖中STC89C52單片機(jī)每2秒鐘從DHT11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即時(shí)顯示。當(dāng)溫度或濕度值超過上限值時(shí)，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。繼電器電路套件中不標(biāo)配，如果需要請(qǐng)另外說明。其中電源引腳的供電電壓為 。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。建議連接線長(zhǎng)度短于20時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻， DHT11典型應(yīng)用電路DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式，即單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。一次通訊時(shí)間最大3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和