【正文】 路 ................................................................................................................................12 鍵盤電路 ................................................................................................................................12 繼電器控制電路 .....................................................................................................................13 .......................................................................................................................................13 主程序流程圖 .........................................................................................................................13 ..........................................................................................................15 ..............................................................................................................15 ................................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。克服了傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的弊端，節(jié)省了工作量，并避免了 人為 的疏漏或錯(cuò)誤造成的不必要的損失。 論文完成了以 STC89C52 單片機(jī)為核心對(duì)空氣溫度、土壤濕度、光照度進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示等系統(tǒng)的基本框圖 、 工作原理和繼電器控制 的 設(shè)計(jì) 的闡述 ?；趩纹瑱C(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 基于單片機(jī)的溫室 大棚 自動(dòng) 控制 系統(tǒng) 【摘要】 本系統(tǒng)由單片機(jī) STC89C5溫度檢測(cè)電路、濕度檢測(cè)電路、光照度檢測(cè)電路、鍵盤掃描電路、時(shí)鐘電路、傳感器電路以及繼電器控制電路等部分組成。系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)，功能強(qiáng)、功耗低、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。該系統(tǒng)對(duì)植物生長過程中的土壤濕度、環(huán)境溫度、光照度進(jìn)行了實(shí)時(shí) 地 、連續(xù) 地 檢測(cè)、直觀 地 顯示 并進(jìn)行自動(dòng) 地 控制。 【關(guān)鍵詞】 單片機(jī)、濕敏傳感器、數(shù)字溫度傳感器、光敏電阻、繼電器控制。 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................................17 附錄 1 電子元器件明細(xì)表 .............................................................................................................19 附錄 2：系統(tǒng)總體電路圖 ..................................................................................................................20 附錄 3：實(shí)物圖 ................................................................................................................................21 附錄 4：系統(tǒng) 源代碼 .........................................................................................................................24 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 2 選題背景 現(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。溫室環(huán)境與生物的生長、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。 傳統(tǒng)的方法是 用 毛發(fā)濕度表、酒精溫度計(jì)等進(jìn)行人工測(cè)量，再對(duì)不符合的溫度、濕度、光照度 通過在 溫室大棚進(jìn)行灌溉、降溫、遮光等控制操作 [1]來調(diào)節(jié)， 這種人工測(cè)控的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低、且無法保證測(cè)量的連續(xù)性，測(cè)量的誤差大、隨機(jī)性大，隨意 性強(qiáng)。 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 國外的溫室設(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，缺乏與我國氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件，不利于在我國廣泛地推廣，而當(dāng)今在我國大多數(shù)地方對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量，光照強(qiáng)度的檢測(cè)與控制都采用人工管理，存在著測(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。 課題內(nèi)容、目的及思路 本系統(tǒng)主要采用 STC89c52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，由溫室內(nèi)的空氣溫度傳感器、土壤濕度傳感器、光照度傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的控制，例如控制繼電器的開合，使換氣風(fēng)扇、滴灌設(shè)備、遮陽幕等設(shè)備的啟動(dòng)或停止，達(dá)到控制溫室各項(xiàng)參數(shù)的目的。外接的鍵盤可以設(shè)定系統(tǒng)控制的溫度值，以滿足不同條件下對(duì)溫度的不同要求。采用濕度傳感器 HS1101 來檢測(cè)土壤濕度。最后通過單片機(jī) STC89C52 處理后顯示在 1602 液晶顯示屏上，并通過控制繼電器的開合控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)部件對(duì)植物的生長環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到適合植物生長的環(huán)境條件。顯示以上 各 項(xiàng)參數(shù)并自動(dòng)調(diào)節(jié)。如何準(zhǔn)確的確定外圍環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)就顯的非常重要。工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化的測(cè)量和控制，大部分主要依靠各種傳感器來檢測(cè)和控制生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)參量，使系統(tǒng)工作在最佳的狀態(tài)下。電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別是根據(jù)其高分子材料吸水后的介電常數(shù)、電阻率和體積發(fā)生的變化進(jìn)行濕度的測(cè)量。 HOS201 濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流 1V 以下，頻率為 50HZ～ 1KHZ，測(cè)量范圍為 0%～ 100%RH，工作溫度為 0～ 50℃ ，阻抗在 75%RH(25℃ )時(shí)為 1MΩ。這種傳感器只限于一定范圍 內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性度。 HS1100/ HS1101 濕度傳感器，在電路結(jié)構(gòu)上等效于一個(gè)電容器，其電容量隨著土壤濕度的增大而增大，不需要校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)由頂端接觸（ HS1100）和側(cè)面接觸（ HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路。因此，我們選擇方案二作 為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。由此可以看出 HS1101 具有測(cè)量精度高，反應(yīng)速度高的優(yōu)點(diǎn) ， 其濕度－電容響應(yīng)曲線如圖 21： HS1101 的一些常用參數(shù)如表 21： 表 21： HS1101 常用參數(shù) 參數(shù) 符號(hào) 參數(shù)值 單位 工作溫度 Ta 40～ 100 ℃ 儲(chǔ)存溫度 Tstg 40～ 125 ℃ 供電電壓 Vs 10 Vac 濕度范圍 RH 0～ 100 %RH 焊接時(shí)間 =260℃ t 10 S 溫度傳感器的選擇 方案一：采用 AD590 溫度傳感器 [4]。 AD590 性能描述：測(cè)量范圍在 50℃ +150℃ ，滿刻度范圍誤差為 177?！? 。 方案二：采用 DS18B20 溫度傳感器 [5]。單總線接口，只有一根信號(hào)線作為單總線與 CPU 連接，且每一只都有自己唯一的 64 位系列號(hào)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的 ROM 存儲(chǔ)器中，故在一根信號(hào)線上可以掛接多個(gè)DS18820,便于多點(diǎn)測(cè)量且易于擴(kuò)展。方案二的后續(xù)電路簡(jiǎn)單，占用的 I/O 口數(shù)量少，為整體設(shè)計(jì)留出了足夠的 I/O 口資源。 DS18B20 的溫度值格式如表 22： 表 22 DS18B20 的溫度值格式 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 低字節(jié) 23 22 21 20 21 22 23 24 位 15 位 14 位 13 位 12 位 11 位 10 位 9 位 8 高字節(jié) S S S S S 26 25 24 DS18B20 中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，用 16 位二進(jìn)制形式提供，形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 數(shù)字輸出格式如表 23： 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 5 表 23 DS18B20 的數(shù)字輸出格式表 溫度 數(shù)字輸出 (二進(jìn)制 ) 數(shù) 字輸出 (十六進(jìn)制 ) +125 0000 0111 1101 0000 07D0h +85 0000 0101 0101 0000 0550h + 0000 0001 1001 0001 0191h + 0000 0000 1010 0010 00A2h + 0000 0000 0000 1000 0008h 0 0000 0000 0000 0000 0000h 1111 1111 1111 1000 FFF8h 1111 1111 0101 1110 FF5Eh 1111 1110 0110 1111 FE6Fh 55 1111 1100 1001 0000 FC90h 光照度傳感器的選擇 方案一：采用光照度傳感器 M124749，該光照度傳感器 采用先進(jìn)的電路模塊技術(shù)開發(fā)變送器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境光照度的測(cè)量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓及電流信號(hào)，體積小，安裝方便，線性度好，傳輸距離長，抗干擾能力強(qiáng) ， 量程可調(diào)。 方案二：采用光敏電阻。 光敏電阻的優(yōu)點(diǎn)有 內(nèi)部的 光電效應(yīng) 和 電極 無關(guān)（ 光電二極管 才有關(guān)），即可以使用 直流電源 。 比較以上兩個(gè)方案，方案一雖然具有更好的設(shè)計(jì)精度和線性度，但性價(jià)比不如光敏電阻好。 3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 確定系統(tǒng)任務(wù) 本設(shè)計(jì)的要求是以 STC89C52 為控制核心，以 HS1101 濕度傳感器、 DS18B光敏電阻完成對(duì)溫室大棚內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中，有單片機(jī)根據(jù)所編寫的程序，通過繼電器控制電路控制相應(yīng)的設(shè)備達(dá)到自動(dòng)調(diào)控溫室大棚內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)的目的，同時(shí)將通過各種傳感器測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地 顯示在液晶屏上。 系統(tǒng)的組成和工作原理 硬件系統(tǒng)主要有信號(hào)采集、信號(hào)分析、信號(hào)處 理 三個(gè) 部分 組成。 （ 2） 信號(hào)分析 由單片機(jī) STC89C52 基本系統(tǒng)組成。 硬件系統(tǒng)的原理方框圖如 圖 31： 溫 室 大 棚溫 度 傳 感器濕 度 傳 感器光 照 度 傳感 器A / DS T C 8 9 C 5 2L E D 顯 示 屏鍵 盤控 制 電 路執(zhí) 行 部 件滴 灌 設(shè) 備排 氣 扇 及噴 霧遮 陽 幕 圖 31 硬件系統(tǒng)的原理 圖 開 始濕 度 是 否 在 設(shè) 定 的 適宜 范 圍 內(nèi) ？濕 度 是 否 高 于 設(shè) 定 的 適宜 范 圍 的 上 限 ？滴 灌 設(shè) 備 繼電 器 斷 開濕 度 是 否 低 于 設(shè) 定 的 適宜 范 圍 的 下 限 ？NNN結(jié) 束滴 灌 設(shè) 備 停止 工 作滴 灌 設(shè) 備 繼 電器 吸 合 一 分 鐘滴 灌 設(shè) 備 開 始工 作YYY 圖 32 土壤濕度控制 流程圖 基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng) 7 土壤濕度控制部分流程 如圖 32: 單片機(jī)通過濕度傳感器檢測(cè)土壤的濕度，若土壤的濕度過低，單片機(jī)就打開 滴灌設(shè)備的電磁閥 一分鐘 ，對(duì)作物進(jìn)行滴灌作業(yè)，增加土壤濕度，經(jīng)過一段時(shí)間，單片機(jī)再次檢測(cè)土壤濕度，如果濕度過高，就關(guān)閉滴灌設(shè)備的電磁閥，停止滴灌作業(yè) 。 空氣溫度控制流程如 下圖 33： 開 始溫 度 是 否 在 設(shè) 定 的 適宜 范 圍 內(nèi) ？溫 度 是 否 高 于 設(shè) 定 的適 宜 范 圍 的 上 限 ？排 氣 扇 及 噴 霧 設(shè)備 繼 電 器 吸 合溫 度 是 否 低 于 設(shè) 定 的適 宜 范 圍 的 下 限 ？NNN結(jié) 束排 氣 扇 及 噴 霧設(shè) 備 開 始 工 作排 氣 扇 及 噴 霧