【正文】 idity. The feasibility of this system is proved by the design of the system principle diagram and the simulation with Proteus software. Keywords: AT89C52。此外，還可以通過獨立式鍵盤對設定的溫濕度進行修改。 SHT11使用類似于I2C總線的時序與單片機進行通信，由于它高度集成，已經包括 A/D轉換電路，所以使用方便，而且準確、耐用 LCD1602能夠分兩行顯示數據，第一行顯示溫度，第二行顯示濕度。(三稿 )大棚倉庫溫濕度自動控制系統(tǒng)的畢業(yè)設計 蘭州交通大學博文學院 畢業(yè)設計 (論文 )任務書 蘭州交通大學博文學院學生開題報告表 III 課題類型和性質：（ 1） A— 工程設計； B— 技術開發(fā)； C— 軟件工程； D— 理論研究； （ 1）、（ 2）均要填，如 AY、 BX等。 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文）學生自查表 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 （中期教學檢查用） 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 摘要 本設計是基于 AT89C52單片機的大棚倉庫溫濕度自動控制系統(tǒng)，采用SHT11作為溫濕度傳感器， LCD1602液晶屏進行顯示。這個控制系統(tǒng)能夠測量溫室大棚中的溫度和濕度，將其顯示在液晶屏上，同時將其與設定值進行對比，若超出上下限，將進行報警并啟動溫濕度調節(jié)設備。通過設計系統(tǒng)原理圖、用 Proteus軟件進行仿真，證明了該系統(tǒng)的可行性。SHT11。而大 棚作為現代化農業(yè)實施的重要產物，在國內多數地區(qū)得到了廣泛應用。結合作物生長規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物在不適宜生長的季節(jié)中可獲得比室外更優(yōu)的生長環(huán)境，從而使作物達到優(yōu)質、高產、高效的栽培目的。 美國是將計算機應用于大棚和管理最早，最多的國家之一。這種自動控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長所需的環(huán)境的目標參數，計算編機根據傳感器的實際測量值與事先設定的目標進行比較，以決定大棚（倉庫）溫濕度的控制過程，按照相應的機構進行加熱，降溫或者是澆水，通風等。 雖然這種自動控制系統(tǒng)實現了自動化，適合規(guī)?；a，提高了勞動生產率，通過改變大棚溫室度的設定目標，可以自動的對大棚內溫濕度進行調節(jié)，但是這種調節(jié)對作物的生長來說還是相對滯后的，難以介入作物生長的內 在規(guī)律。 國內外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測技術，網絡技術已逐漸應用于大棚的管理和控制中，近幾年各國溫度控制技術提出建立大棚行業(yè)標準，朝著網絡化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路。利用傳感器測量大棚內的溫濕度經過信號處理，將傳感器測得的數據送至控制系統(tǒng)（ AT89C52），與預設的農作物最適合生長的溫濕度值的上下限進行對比，并通過顯示 2 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 電路將測得的溫濕度進行實時顯示。控制系統(tǒng)結合比較的結果對調節(jié)系統(tǒng)發(fā)出對應的指令，并啟動相應的調節(jié)措施（噴水，吹風，加熱，降溫等）調節(jié)大棚內的溫濕度狀態(tài)。這樣就實現了對大棚溫濕度的自動控制。 器測量大棚內的溫濕度。 ，系統(tǒng)便會自動報警，并且輸出驅動信號控制繼器對大棚溫濕度進行調節(jié)。另外，還要能夠通過按鍵修改設定的上下限。 1℃； （ 3）測溫范圍： 0～ 55℃； （ 4）濕度測量誤差：177。如果系統(tǒng)的可靠性不能達標，那么系統(tǒng)出現故障的可能就會增大，造成很大的損失。 要提高控制系統(tǒng)的可靠性，那么就要注意以下幾個方面：選用的元器件要有很高的可靠性；由于供電電源很容易產生干擾，所以應該對其采用抗干擾措施；對輸入輸出通道也一樣，要采用抗干擾措施；在對電路板的設計時，要合理的布線和接地；軟硬件都 3 蘭州交 通大學博文學院畢業(yè)設計 要進行濾波；系統(tǒng)要有自己診斷功能等。性價比高的產品更容易被消費者接收，但是設計過程中不能盲目地追求性價比，它應該建立在對產品性能要求的基礎上，首先要滿足性能要求，然后再設法降低產品成本。 使用 PLC的最大優(yōu)點在于 PLC使用梯形圖進行編程，編程語言形象直觀，難度較低，因此開發(fā)周期短，便于擴展。 圖 用 PLC作為主控制器的控制系統(tǒng) 方案二 使用單片機進行控制。溫濕度傳感器 SHT10通過 I2C總線與單片機連接。 PLC在工業(yè)控制領域用得比較多，編程簡單，而且抗干擾能力強。單片機用 C語言編程，相對 PLC的梯形圖要復雜得多，但是編程更為靈活，可以實現復雜的功能。一個單片機只要幾塊錢，而一個很一般的 PLC一般也要幾百上千元。 方案選擇 PLC和單片機都能作為主控制器進行設計，但是在價格方面單片機具有巨大優(yōu)勢。 3 單元模塊設計 各單元模塊功能介紹及電路設計 單片機最小系統(tǒng) 5 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 圖 單片機最小系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng)應包括振蕩電路和復位電路等 [ 1]。根據 AT89C52單片機時鐘周期的要求，回路需要選用頻率為 12MHz的晶振。 AT89C52內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1和 XTAL2，在 XTAL1和 XTAL2端口接上時鐘電源即可構成時鐘電路。在XTAL1和 XTAL2兩端跨接晶振，與內部的反相器構成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1和 C2對頻率有微調作用，應盡可能的安裝在單片機芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)未定可靠工作，復位可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。由于微機電路是時序數字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當VCC上電時，只有當 VCC超過 ，低 于 時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 89系列單片機的復位信號是從 RST引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。 為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復位電路是必不可少的部分 ，其第一功能就是高電平復位，高電平復位是在通電瞬間通過 充電來實現的。系統(tǒng)上電運行后，如果需要復位，只需通過手動復位就可以實現。因此上電 的時候就要讓單片機復位一次；在運行過程中，如果程序出錯，也需要進行手動復位。先說說上電復位的工作原理，當單片機上電時，電源 +5V的 Vcc通過 10K的電阻對 10uF的電容進行充電。隨著充電的繼續(xù)進行，電流會逐漸減小，電阻兩端的電壓 UR=IR也逐漸減小，即 RST 引腳的電勢逐漸減小。 程序運行過程中如果跑飛了、程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，就需要用到手動復位。 7 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 液晶顯示模塊 測量到的溫濕度值將顯示到液晶屏 LCD1602上，它可以顯示 2行，每行 16個字符。CGROM用來保存 LCD1602內部固化的一些字符的字模，比如英文的 26個字母的大小寫； CGRAM用來保存用戶自己取的字模，比如，如果要顯示漢字，就必須自己去漢字字模，在這里我們都用英語字母，故不用 CGRAM；DDRAM用來存儲要顯示的字符的字模，它和屏幕上的位置是對應的，第一行為 00H到 0FH，第二行為 40H到 4FH。 它與單片機的接口電路如下圖所示： 圖 LCD1602與單片機的接口電路 溫濕度傳感器模塊 溫濕度傳感器選用瑞士 Sensirion公司生產的 SHT11 [5]。三者的溫濕度性能如下圖所示。因此，從滿足大棚溫濕度監(jiān)測的要求來看， SHT11已經足夠，故選用 SHT11。數據線要通過一個上拉電阻接到 VCC，目的是避免信號沖突，使單片機的引腳只提供低電平，要得到高電平則使該引腳懸空，由上拉電阻提供高電平。蜂鳴器為一種采用一體化結構的電子器件， 采用了直流電壓來供電，廣泛應用到了計算機、報警器、復印機、電子玩具、電話機、汽車電子設備、定時器等電子產品之中用作發(fā)聲器。有源蜂鳴器由于內部集成了振蕩源，所以使用直流電壓就可以驅 動它鳴叫；無源蜂鳴器內部沒有振蕩源，因此一般使用 2K～ 5K方波來驅動。 報警電路設計如下圖： 9 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 圖 報警電路圖 蜂鳴器工作電流一般為 10mA，而單片機的 I/O口只能承受幾毫安的電流，因此需要加三極管進行驅動。 按鍵電路設計 圖 按鍵電路圖 鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤 [6]。矩陣式鍵盤較為復雜，一般用于按鍵數目較多，而單片機可用的 I/O口又比較有限時。 本設計中總共用到 4個按鍵式開關，他們用來改變設定的溫濕度上下限數值。 本設計中的鍵盤是低電平有效。 10 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 元件清單 本次設計需要用到的元器件如下表所示： 關鍵器件的介紹 AT89C52 AT89C52是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，存儲器是采用Atmel公司高密 [3] 度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51產品的指令和引腳完全兼容。 AT89C52具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數據指針，三個 16位定時器 /計數器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。空閑模式下， CPU 停止工作， 允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作；掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機停止一切工作，直到下一個中斷或硬件復位為止。作為輸出口，每位能驅動 8個 TTL邏輯電平。在 Flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1口： P1口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1輸出緩沖器能驅動 4個 TTL邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流 (IIL)。對 P2端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 P3口： P3口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P3輸出緩沖器能驅動 4個 TTL邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流 (IIL)。當振蕩器工作時， RST引腳出現兩個機器周期以上高電平，單片機復位。一般情況下， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 PSEN：程序儲存允許輸出 (PSEN)是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令 (或數據 )時，每個機器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 PSEN信號。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復位時內部會鎖存 EA端狀態(tài)。此程序流程包括五個部分，第一部分是主程序，其描述總體結構；第二部分是 SHT11溫度采集程序，其功能是通過 SHT11傳感器采集溫濕度值，并進行修正；第三部分是 LCD1602顯示子程序，對LCD1602進行初始化，將溫濕度進行顯示；第四部 分是輸出控制子程序，對設定值和實際值進行判斷，并決定是否進行溫濕度的調節(jié)；第五部分是按鍵輸入電路，用來修改溫濕度上下限值。 在 Keil3工程中編寫程序的時候，為了讓整個工程看起來條理清晰，要按照各個模塊分別新建 C文件寫子程序。對于變量也是如此，如果某個變量也在其他 C文件中使用，那么要在一個C文件總將它定義為全局變量，即在函數外面定義。 14 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 主要模塊的設計流程框圖 主程序流程圖 圖 主程序流程圖 15 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 SHT11子程序流程圖 圖 SHT11子程序流程圖 溫濕度傳感器 SHT11使用類似于 I2C總線的時序與單片機通信 [8]，由于 51單片機沒有 I2C接口，所以需要編寫程序，用單片機的某兩個 I/O口管腳模擬 I2C總線的時序，從而與 SHT11通信。復位時序和啟動傳輸時序可通過依次拉低或拉高時鐘線和數據線，因而實現起來比較簡單；而寫時序和讀時序就比較復雜。向 SHT11的 8個數據位的 寫入，于第 9個時鐘周期之后，讀取應答位，應答位為 0時，表示 SHT11正確接收。 16 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 LCD1602子程序流程圖 圖 LCD1602子程序流程圖 17 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計 輸出控制子程序流程圖