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1、 接口实验报告题 目： 温室大棚环境监控系统设计 院 （系）： 电子工程与自动化学院 专 业： 仪器仪表工程 学生姓名： XXX 学 号： XXX 指导老师： XXX 职 称： 教 授 2015 年 7 月 20 日桂林电子科技大学接口实验设计目 录1 绪论 .11.1 问题的提出 .11.2 设计的研究意义 .12 系统概述 .22.1 系统的功能要求 .22.2 系统的组成 .23 方案的比较和论证 .33.1 所采集信号的传输方式的选择 .33.2 模数转换的方案选择 .33.3 控制电路的方案选择 .34 单片机系统硬件设计 .44.1 单片机最小系统 .44.2 传感器信号采集电路
2、.64.3 A/D 转换电路 .104.4 液晶显示电路 .114.5 继电器控制电路 .124.6 串口通信模块 .134.7 CC1101 无线传输模块 .154.8 3.3V 电源设计 .155 单片机系统软件设计 .165.1 大棚数据采集端软件流程图 .165.2 上位机数据接收端软件流程图 .176 系统调试 .176.1 硬件电路调试 .176.2 软件调试 .186.3 软硬件结合调试 .18结 论 .19参考文献 .20附 录 .21桂林电子科技大学接口实验设计摘 要随着电子技术及其应用需求的发展，单片机技术在高集成度、高速度、低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学
3、技术的发展和农业产业结构的调整，中国农业走上了现代化、设施化的道路。现代化农业大棚智能控制系统以其环境可控、易于管理、生产效率高等特点得到了越来越广泛的应用。本设计主要以 STC89C52 单片机为主控制芯片，结合多种数据采集传感器、射频无线收发模块 CC1101、12864 液晶显示以及基于 Microsoft visual studio 编写的上位机实现对大棚内空气温度、湿度、烟雾、火焰、光照强度、人体红外等数据的采集、显示、自动控制和无线手动的智能控制系统。通过控制大棚内各因素（空气温湿度、烟雾气体浓度、光照）使大棚作物处于一个最适合的生长的环境，达到提高作物产量的目的。关键词：温室大棚
4、；单片机；传感器；无线传输；上位机桂林电子科技大学接口实验设计11 绪论1.1 问题的提出随着温室大棚技术的普及，大棚数量不断增多，大棚内温度、湿度和光照等的控制便成为一个十分重要的研究课题。传统的大棚控制是在大棚内部悬挂温度计、湿度计和照度计，通过读取温度值、湿度值、光照值以了解实际温度、湿度、光照，然后根据现有值与额定的值进行比较，看其是否过高或过低，然后进行相应的通风、洒水、遮光、补光等措施。这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。现在，温室大棚的建设对大棚内温度、湿度和光照等检测与控制技术也提出了越来越高的要求。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑
5、在为我们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。以单片机为核心的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。本设计是采用单片机来对温室大棚进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度、湿度、光照值的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。本课题则是围
6、绕单片机而设计的温室大棚环境监控系统。1.2 设计的研究意义我国人多地少，人均占有耕地面积少。因此，要改变这种局面，只靠增加耕地面积是不可能的，要用新的方法来提高单位亩产量，温室大棚技术就是其中的一个好的方法。温室大棚是植物栽培生产过程中必不可少的设施之一，而大棚内温度、湿度、光照强度、气体浓度等因素，对大棚作物的生长起着关键性作用。本课题介绍的温室大棚远程控制系统是基于单片机技术设计的集监、控、管于一体的温室智能化远程监控系统，能够对大棚内温度、湿度、光照等因素进行实时检测和自动调节，创造植物生长的最佳环境，使温室内的环境接近人工设想的理想值，以满足温室作物生长发育的需求。该系统抗干扰能力强
7、，具有较高的测量精度，安装简单方便，性价比高，可维护性好，是一种智能化、节能化、网络化的方案，适于大力推广以促进农作物的生长，从而提高温室大棚的亩产量，带来更好的经济效益和社会效益。桂林电子科技大学接口实验设计22 系统概述2.1 系统的功能要求1、能将大棚内空气温度、湿度、烟雾、火焰、光照强度、人体红外等进行准确的数据采集并将 数据显示在 LCD12864 液晶屏上。2、通过 CC1101 射频无线传输模块将采集的各参量数据无线传输至上位机端的接收端，然后通过串口传送给上位机显示。3、通过单片机控制继电器与 CC1101 射频无线传输模块结合，在上位机上能够无线远距 离控制大棚内的风扇等设备
8、。 4、通过报警电路，系统能够自动实现对温度、湿度、光照强度、气体浓度的超值报警。5、在上位机上对实时采集的环境数据进行数据库的存储，能够随时查看大棚内环境的历史数据。2.2 系统的组成该系统的组成模块包括：单片机最小系统模块、传感器信号采集模块、A/D 转换模块、液晶显示模块、继电器控制模块、串口模块、CC1101 无线传输模块、蜂鸣器报警电路等。系统模块的组合框图（图 1）如下：图 1 系统的组合框图CC1101无线 5桂林电子科技大学接口实验设计33 方案的比较和论证3.1 所采集信号的传输方式的选择温室大棚环境信息的采集与传输技术以及在线远程监控需要运用适宜的现代通信手段来实现。按通信
9、技术传输介质的不同可分为有线和无线两种方式。方案一：有线通信方式具有设备互操作性强、系统可靠性高、抗干扰能力强等优点。而温室环境湿度高、酸性大、光照强会导致线缆的老化,降低系统的可靠性。此外传感器与执行机构数量多且分散,导致线缆纵横交错,作物变更时需重新布置,导致系统安装与维护成本增加。方案二：无线通信方式以组网灵活无需布线等优点在温室局域范围内采用,将各种检测装置、执行机构以及控制器连接起来,实现对温室环境等各项参数的自动检测和控制,应用在环境恶劣的条件下将是非常有意义的1。经方案比较，本设计采用方案二。3.2 模数转换的方案选择方案一：采用 8 位 AD 转换芯片 ADC0809 实现模数
10、转换。ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道，8 位逐次逼近式 A/D 模数转换器。其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。是目前国内应用最广泛的 8 位通用 A/D芯片。ADC0809 有 28 条引脚。方案二：采用 8 位 AD 转换芯片 PCF8591 实现模数转换。PCF8591 是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS 数据获取器件。PCF8591 具有 4 个模拟输入、1 个模拟输出和 1 个串行 I2C 总线接口。PCF8591 的 3 个地址引脚 A0, A1 和 A2 可用于硬件地址编程，允许在同个 I2C 总线上接入 8 个 PCF8591器件，而无需额外的硬件。在 PCF8591 器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向 I2C 总线以串行的方式进行传输。PCF8591 有 16 条引脚。考虑到 STC 单片机引脚有限的问题，经比较本设计采用方案二。3.3 控制电路的方案选择方案：直接用继电器电路控制大棚内各增减设备。本设计所采用的是 5V 电磁继电器，而控制设备是用迷你小风扇作为模拟，5V 电压就可以驱动。设计简单，也可以达到设计的要求。所以采用此方案。桂林电子科技大学接口实验设
