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1、蔬菜大棚温湿度测控系统设计摘 要温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和
2、子程序流程图，并通过程序实现。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。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。关键词：大棚，温度，湿度，传感器 The Design of Greenhouse Temperature andHumidity Control SystemABSTRACTGreenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the bas
3、is of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are als
4、o involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Thethesis isabout an intelligent system designed for controlling the temperature a
5、nd humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of con
6、trol and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The syste
7、m adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also itcanbe controlled. And it has much of value to apply and popularize in oth
8、er fields.KEY WORDS: Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor目 录前言1第1章 设计方案论证21.1 设计要求及框图21.2 元器件的选择21.2.1 单片机的选择21.2.2 温度传感器的选择31.2.3 湿度传感器的选择31.2.4 显示模块的选择41.2.5 系统设计方案的确定4第2章 系统的硬件设计62.1 系统硬件的简述62.2 单片机模块的设计62.2.1 单片机的功能特性描述62.2.2 单片机的最小系统82.3 温湿度采集系统的设计92.3.1 温湿度传感器的概述92.3.2 传感器的接口说明92.3.3 硬件连接1
9、02.4 显示模块的设计102.4.1 LCD12864的概述102.4.2 LCD12864引脚说明122.4.3 LCD12864的主要技术参数132.5 报警电路的设计142.6 功能键的设计152.7 控制电路的设计15第3章 软件系统设计173.1 软件设计的整体思想173.2 程序流程图设计173.3 DHT90软件系统设计183.3.1 DHT90测量流程图183.3.2 传感器的电气特性203.3.3 启动传感器指令203.3.4 发送命令213.3.5 测量时序213.3.6通讯复位时序213.4 DHT90的温湿度补偿及转换223.4.1 相对湿度223.4.2 温度转换2
10、23.5 LCD12864软件系统设计233.5.1 LCD12864显示流程图233.5.2 写数据到模块243.5.3 从模块读出数据253.6 按键软件系统设计26第4章 调试284.1 软件调试284.2 硬件调试284.3 液晶模块调试294.4 报警电路调试29结 论30谢 辞31参考文献32附 录33外文资料翻译46前言改革开放以来，我国经济的迅速增长，使得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监测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在现代化农业
11、生产中，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、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。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。当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的监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。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
12、温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境。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。温室大棚是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温湿度是衡量温室大棚的最重要的指标，它直接影响到栽培作物的的生长和产量，为了能给作物提供一个合适的生长环境，首要问题是加强温室内的温湿度的监测。因此，为了实现高效农业的科学化和研究性，推动我国农业发展，解决我国农民普遍收入低的问题，缩小城乡差距，推动全面小康社会，迫切需要价格适中的、自动化程度高的农业设备。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得成本低性能稳定的
13、这种要求变为可能。本设计是针对这一问题，设计能够实现温湿度上下限设定、自动监测、显示和报警等多功能的温湿度测控系统。该设计系统还可以推广到其他领域1。第1章 设计方案论证1.1 设计要求及框图本设计需要设计一个大棚温湿度测控系统，设计选用单片机为执行器，通过温度监测电路，湿度监测电路，控制系统，报警电路，显示电路等组成这样一个系统2。系统设计框图如图1-1所示。图1-1 系统电路设计框图1.2 元器件的选择1.2.1 单片机的选择方案一： 采用MCS-51系列单片机中的AT89C51芯片作为核心器件，有4K 字节的内部 FLASH PERAM，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机
14、完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏3。方案二：采用AT89S52芯片作为核心器件,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全兼容。该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，并且具有在线编程技术，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，由此不会对芯片造成损坏。所以设计采用AT89S52作为主控制系统。1.2.2 温度传感器的选择方案一：采用数字式
15、温度传感器DS18B20。此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，由于其输出为数字量，所以不需要进行A/D转化，这样就降低了硬件成本，简化了系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。方案二：采用数字式温湿度传感器DHT90。该传感器为数字式传感器，可以同时采集温度和湿度，两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积和极低的功耗等优点，使其成为选择温湿度传感器时的首选。1.2.3 湿度传感器的选择方案一：采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。该传感器具有高可靠性、长期稳定性和快速响应时间等特点，由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。方案二：采用数字式温湿度传感器DHT90。该传感器为数字式传感器，采集湿度的精度是14位，端口少，只需要单片机的一个端
