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1、摘 要本课题主要针对特定室内温度、湿度研制了以PC机为上位计算机，单片机为下位机的智能环境测控系统的软硬件设计。综合考虑系统的精度、效率以及经济性要求这三个方面之后，最终确定下位机以AT89S52单片机系统为核心，采用DHT11数字温湿度传感器对周围环境温湿度的测量取样，通过对监测数据的分析，结合实际需要，实现对温湿度的精确测量与准确控制。针对不同的参数，可以通过键盘人为设定作物所期望的上、下限值。当单片机检测到温湿度有任何一个参数越限时，则启动声光报警，同时单片机通过控制固态继电器打开相应的执行机构进行补偿。下位机可以通过RS232实现和上位机的串行通讯。为了便于系统的调试、移植、修改，软件
2、设计以C语言为基础，采用模块化设计，主要包括数据采集模块、键盘显示模块、串行通讯模块以及数据处理等模块。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件来实现环境中温湿度的自动控制，既节省了人力，又提高了效率，不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益。关键词：智能； 温湿度； 传感器； 测控； 单片机AbstractThis thesis presents the measuring and controlling system about temperature, in the specific environment，composed of host PC and se
3、condary MCU. Considering the accuracy and economical, this thesis design A89S52 as the core control apparatus. After the nonlinear is compensated with least square method to measuring result, it has reduced the nonlinear error of sensor and achieved accurate measurement and accuracy control. When th
4、e parameter has exceeded the limit, including temperature, humidity the single-chip microcomputers activate the audible and visual alarm. At the same time, the single-chip micro computers control the solid state relay to actuate mechanism for compensation. For different parameters, we can use keyboa
5、rd to set the anticipant range of the crop. The secondary computer communicates with host computer though RS232. In order that its model block is composed of data acquisition, keyboard and display, serial communication, data processing and so on. At the last, this thesis presents the reliability and
6、 the measures to against interference, and make the system work more reliable and stable.This thesis chooses the devices as full consideration of the ration between performane and cost as posible savethehuman,improvethecontrolqualityproduced agoodeconomicbenefit,notonlyhasabroadmarketprospect,andhas
7、greatsocialbene-fits.Keywords: Smart； Temperature； Single-chip microcomputer； Humidity； Sensors.目录1绪论11.1温湿度控制背景及研究意义11.2 温湿度测控技术的发展状况21.2.1国外发展状况21.2.2国内发展状况21.3课题的主要内容及研究意义31.3.1课题的主要内容31.3.2 课题的研究意义42 研究方案的设计52.1 室内温湿度参数的调节52.1.1温度的调节与控制52.1.2湿度的调节与控制52.1.3温度湿度之间的耦合控制62.2系统总体方案设计62.2.1 概述62.2.2总体
8、方案设计72.3本章小结83硬件设计93.1温度数据的采集与处理93.1.1温度传感器的选用93.2湿度数据的采集与处理93.2.1湿度传感器的选用103.2.2温湿度测量电路及其工作原理103.3键盘和显示电路设计133.3.1键盘电路设计133.3.2显示电路设计143.4报警电路153.5执行机构电路163.6本章小结174 控制系统的软件结构和程序框图194.1主程序模块194.2系统各子程序模块204.2.1数据采集子程序模块204.2.2键盘子程序模块224.2.3显示子程序模块224.3本章小结235系统调试245.1 软件调试245.2 硬件调试245.3 液晶模块调试255.
9、4 报警电路调试275.5 本章小结276总结28致 谢29参考文献30附录31附录A：系统电路原理图31附录B：系统程序清单32431绪论本系统在工农业方面主要应用于温室大棚、粮食储存仓库等对密闭环境温湿度要求比较高的场所。本文主要以农业中常见的温室大棚为例。在我国，传统的温室大棚多为人工通过简单的温湿度计量设备或者简单的仪器仪表获取环境状态参数，并根据经验手动控制各个调节阀。此种方式效率低下，控制效果也无法达到智能自动的要求，因此传统的监控管理方式已显示出诸多局限性。1.1温湿度控制背景及研究意义本系统的作用与意义主要体现在农业的应用。众所周知，我国是农业大国，无论是农业大棚种植，还是粮食
10、储存，都关系到国计民生。我国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如:空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿
11、度与含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。而国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度，使大棚内形成有利于蔬菜，水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。
12、 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。本文提出了一种以AT89S52单片机为控制核心的温湿度监控，主要是为了对蔬菜大棚内温度、湿度，以及含量进行有效、可靠地检测与控制而设计的。该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，该系统具有较好的通用性和较强的适应性，并运用一定的仿真方法对该系统的正确性和实用性进行了验证，具有一定的应用前景。1.2 温湿度测控技术的发展状况1.2.1国外发展状况西方发达国家在现代温湿度测控技术上起步比较早。1
13、949年，借助于工程技术的发展，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境的适应性和抗御能力的基础及应用研究。20世纪60年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂，70年代后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展，近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以提高，在世界各地都得到了长足的发展。特别是二十世纪70年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化。80年代，随着微型计算
14、机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室控制要求的提高，以微机为核心的温室综合环境控制系统，在欧美得到了长足的发展，并迈入了网络化，智能化阶段。目前，国外现代化温室的内部设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准。温室内的各环境因子大多由计算机集中控制，检测传感器也较为齐全，如温室内外的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等，由传感器的检测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制，如无级调节的天窗通风系统，湿帘与风扇配套的降温系统，由热水锅炉或热风机组成的加温系统，可定时喷灌或滴灌的灌溉系统，二氧化碳施肥系统，以及适用于温室作业的农业机械等。计算机对这些系统的控制己经不是简单的
15、、独立的、静态的直接数字控制，而是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制，一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全自动化、无人化的方向发展。1.2.2国内发展状况我国现代温室技术起步较晚，70年代以来，政府大力发展以塑料大棚、节能日光温室为主的设施农业，促进了农村经济的发展，同时也缓和了蔬菜季节性短缺的问题。与此同时，从1979年至1994年，从欧美、日本等国家引进了一系列现代化温室(包括加温系统、湿帘降温系统、灌溉系统、监测与集中控制系统及其它附属设施)进行实验研究。引进的温室与我国传统温室比较，其空间大，便于进行机械作业，生产率与资源利用率比较高，为我国温室的发展提供了借鉴作用。但这些温室也存在着许多不足之处，主要表现在:(1)价格昂贵，国内农业生产目前难以接受；(2)缺乏与我国气候特点相适应的温室测控软件。目前我国引进温室的测控系统大多投资大、运行费用过高，并且测控系统中所侧重考虑的环境参数与我国的气候特点存在矛盾；(3)控制方式比较简单，软件实现模式固定，不能进行功能扩展。随后在我国出现了一些国外的仿造产品，如江苏工学院研制的“温室环境测控系统，主
