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1、西北民族大学毕业论文 基于单片机的智能温湿控制系统设计基于单片机的智能温湿控制系统设计 摘 要 单片机系统的开发应用将现代的工业测控领域引向了一个新 的前景。自动化、智能化均离不开单片机的应用。正是因为单片机 具有体积小、价格低的优点，在工业控制、家用电器等领域中得到 了很大的应用。系统是一个专门为温室蔬菜大棚温湿度及二氧化碳 浓度的检测与控制而设计的智能控制系统。本次设计是基于 STC89C52 单片机为基础并结合 DHT11 温湿度传感器和 MG811 二氧化 碳浓度采集模块的对温室大棚作物的温度、湿度及二氧化碳浓度的 智能监控系统，通过对系统的硬件部分与软件部分的设计来达到监 控要求。硬
2、件部分实现对温室大棚各个参量检测、显示与无线通信 NRF905 模块的设计，软件部分主要根据系统的设计思想设计出各个 模块的主程序与子程序，并通过 C 语言实现。该系统具有性价比高、 提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的智能化的优点，能 解决实际应用中的问题。 关键词 单片机 STC89C52，DHT11,MG811,无线传输 NRF905 ABSTRACT SCM system development and application of a new technological revolution to the field of modem industrial measuremen
3、t and control, automation and intelligence can not be separated from the application of SCM. Microcontroller because of its tiny size and low cost, widely used 西北民族大学毕业论文 in household appliances, industrial control and other fields. The system is intelligent control system designed specifically for
4、the detection and control of greenhouse vegetable, greenhouse temperature and humidity and carbon dioxide concentrations. The design of this article is microcontroller-based STC89C52 for the base and the temperature and humidity sensor DHT11 and MG811 concentrations of carbon dioxide acquisition mod
5、ule on greenhouse crops, temperature, humidity and carbon dioxide concentration of intelligent monitoring system, part of the system hardware and software part of the design to achieve monitoring requirements. The hardware part of the various parameters of the greenhouse test, the display design wit
6、h wireless communications NRF905 module, part of the software system design ideas to design the main program and subprogram of the various modules, and by the C language. The system has the advantages of cost-affective to improve the life of the equipment, the degree of automation of intelligent dev
7、ices, to solve problems in practical application. Key Words: SCM STC89C52, DHT11, MG811, Wireless communications NRF905 西北民族大学毕业论文 目目 录录 1 1 绪论绪论1 1 1.1 课题背景及意义1 1.2 国外发展状况1 1.3 国内发展状况3 2 2 系统总体方案系统总体方案4 4 2.1 总体方案设计4 2.2 硬件的选择.6 3 3 硬件系统设计硬件系统设计 8 8 3.1 单片机的确定8 3.1.1 单片机时钟电路 10 3.1.2 单片机复位电路 11 3.2
8、 温湿度传感器的选择.11 3.2.1 DHT11 引脚安装12 3.2.2 DHT11 串行接口 (单线双向).14 3.3 二氧化碳浓度采集模块.17 3.4 无线传输模块.18 3.5 按键调整模块.21 3.6 外部存储模块.21 3.7 显示模块.23 3.8 电源模块.24 3.8.1 主机电源模块的选择 .24 3.8.2 无线模块 NRF905 供电系统.25 3.9 模数转换器模块.26 3.10 LED 显示模块 .28 4 4 软件设计软件设计2929 4.1 系统整体工作流程图 .29 4.2 NRF905 无线通信模块流程图 .30 5 5 经验总结与展望经验总结与展
9、望3333 5.1 设计中遇到的问题.33 5.2 智能温室大棚的展望.33 5.3 总结与体会.34 参考文献参考文献3636 附录附录3737 附录一：主要模块原理图：.37 附录二作品实物照片：.39 附录三：.41 致谢致谢4444 西北民族大学毕业论文 - 0 - 1 1 绪论绪论 1.1 课题背景及意义 植物尤其是珍贵花卉、苗木和反季节蔬菜的生长都需要特定的 温度、湿度以及二氧化碳的含量等气候条件。当气候条件不能满足 上述要求时，它们便会生长不良甚至枯萎或者死亡。如果对温室大 棚实行智能化的监控，当作物的生长条件发生变化不能满足其正常 的生长需要时监控系统便发出报警信号，根据预先设
10、定满足作物生 长状况的参数，及时调节环境参数使作物始终处于最佳生长状态。 这样将会大幅的提高其产量和品质，带来较好的经济效益。 目前我国农业温室应用智能监控的为数不多，主要原因就是这 种设备的价格昂贵，不适合国情，为此本文设计研究了一套低成本 的温室大棚作物的自动监控系统，该系统能够人为自由的设置作物 最佳的气候生长状态参数，当作物的生长气候参数不适合作物生长 时便会发出声音报警，以方便作物管理人员及时的去更改作物的生 长气候参数。另外本系统还具有掉电保护装置，既使断电了所设置 的作物生长的最佳气候参数仍然不会丢失复位。所以本系统具有具 有设计简单、操作方便、适合作为不同地域、不同作物温室大棚
11、监 控系统的特点，也比较适合我国西部不发达地区的普通温室进行 “智能化”改造，符合中低收入农户的消费水平，符合我国国情。 1.2 国外发展状况 目前发达国家计算机智能化温室综合环境控制系统普及，利用 西北民族大学毕业论文 - 1 - 此 系统来对植被生长必需的湿度、温度以及二氧化碳浓度等气候参数 进行准确的采集，并且综合其他的环境因素，智能的调控在作物生 长的适宜范围之内，使作物生长加速、减少生长周期，使农民增收。 以色列、荷兰、加拿大、美国等国家在设施农业方面居世界前 列，他们的设施设备标准化程度、植物的保护以及彩后工商化技术、 新型的覆盖材料应用与开发技术、设施的综合环境调控以及他们在 农
12、业机械化技术的方面有颇深的造诣，引领世界潮流。 荷兰是世界上远近闻名的设施园艺国家，在温室的运作方面基 本上运用计算机来控制操作。它有很多家温室制造公司，不但在结 构和自动化以及机械化产品的彩后处理方面的相关设备与技术含量 高，而且早期温室的环境调控、计算机的智能化等方面更胜一筹。 英国一个著名的研究院在蔬菜温室大棚普遍应用计算机管调节 大棚内的温湿度及二氧化碳的补给。英国伦敦大学农学院设计及开 发的温室大棚计算机遥控技术，能够在 50KM 开外的控制工作室内观 察大棚环境的各个控制参量，使栽培技术条件在适宜的设定范围内。 虽然美国温室大棚的种植面积不大，但是它在无土栽培技术以 及温室技术的研
13、究工作在世界上领先。 以色列的设施栽培技术发展很快，受其干旱、沙漠气候和地理 因素的影响，节水灌溉技术已达世界先进水平。夏季的这样玩和睡 西北民族大学毕业论文 - 2 - 莲基本上环节了由于高温对生产的影响；设施内的灌溉目前宜采用 电脑控制盒电脑谁知检测；肥料的使用几乎全是通过灌溉思路，设 施内二氧化碳供给系统不仅能准确定量，而且施入均匀。 此外，国外的信息技术已经得到了广泛的应用，信息技术的智 能化与标准化及网络化与系统化极大地推动了农业在信息网络与专 家系统方面的发展，并且在农业的各个领域中不断的渗透和应用， 不但方便了在农业上信息数据的采集与整理，而且在农业的发展决 策、农业的灾情提前监
14、测以及预测资源环境状态等方面提供了更加 便捷并且有效的方案。温室大棚的智能化系统也越来越收到欢迎。 未来的计算机理想的人工智能系统将在气候站、生产资料、种苗公 司、市场营销病、虫害测报以及相关的农业社团和身边的普通专业 农户互联网。 1.3 国内发展状况 我国设施愿意的发展始于 20 世纪 70 年代，计算机在我国大陆 地区设施农业生产中的应用始于 80 年代初。19791987 年先后从 保加利亚、荷兰、罗马尼亚、美国、日本、意大利等国引进 24 套现 代温室，共 19.2,分别建造在北京、黑龙江、广东、江苏、上海、 2 hm 新疆等省市区，总计投资 960 万美元，人民币 2570 万元。
15、此外引进 了大型连栋温室，温室内配套设备相对完整。而且各地引进温室都 是只注重温室本身，却忽略了对我国的气候适应性以及配套栽培技 术中存在消极降温困难、在冬天成本高等问题，在相当大的程度上 耗资大，效益低。 西北民族大学毕业论文 - 3 - 此外，从国外引进的这些高水平温室大棚技术对我国在现代文 使得发展中有着举足轻重的作用。 西北民族大学毕业论文 - 4 - 2 2 系统总体方案系统总体方案 2.1 总体方案设计 由于单片机对数字信号具有敏感性高与控制性强等特点，DHT11 温湿度复合传感器产生的是模拟信号以及可以利用 ADC0809 将模拟 信号转变为数字信号的性能，我设计了以 STC89
16、C52 为核心的一套测 量控制系统，其中包括 A/D 转换、单片机、复位电路、温度检测、 湿度检测、二氧化碳浓度监测、键盘及显示、报警电路、系统软件 等部分的设计。 从机检测电路的系统框图 2.1 所示： 图 2.1 从机监测系统框图 西北民族大学毕业论文 - 5 - 主机接收电路的系统框图如下： 图 2.2 主机接收系统框图 首先，系统启动后，户输入温度的上限与下限的温度值、湿度 的上限与下限、二氧化碳浓度的上限与下限。用户输入之后，系统 自动求出中间值，根据实际温度的情况采取相应的方案。 如果该时刻的实际温度值低于用户给定的下限值时，系统立即 启动报警装置，且系统处于升温状态，直到实际温度达到用户输入 的上下限的中间值一定区间内时停止升温。反之，如果实际温度值 高于用户设定的上限值时，系统也会立即启动报警装置，且系统处 于下降状态，直到实际达到用户输入的上下限的中间值一定区间内 时停止下降。 （1） 温度监控：对温室当前温度进行测量，并通过升温或降温 措施使温度达到适合于植被生长的最佳温度值。 （2） 湿度监控：对温室当前湿度进行测量，并通过喷雾或去湿 达措施使湿度达到适合
