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1、目录摘要IAbsraI第一章、绪论11.1 课题背景.2 立题的目的和意义1.3植被栽培技术1.4 本系统主要研究内容2第二章、系统总体分析3.1 总体方案设计32.2 硬件的选择5第三章、硬件系统设计73.1 中央控制模块73.1 单片机5简介73.2 时钟电路103.1. 复位电路11.2 键盘识别模块12.2.1 8279可编程键盘/显示器接口芯片简介12.22 电路设计14.3 温湿度采样模块143.3.温度采样13.32 湿度采样134 逐次逼近式AD转换模块9.4. ADC00简介.4.2 DC0809的工作过程035 显示模块213.5. LCD1简介213.5.2 LED简介2
2、23.5.3 LC1602的显示操作2236 动作执行模块63.6.1 光电耦合器PC817263.2电路设计73.7 报警模块73.8 其它元件功能简介83.8.1 锁存器74LS3728.2 触发器29第四章、软件系统设计314.1 系统初始化模块314.2 键盘显示模块32. 采样转换模块. 温湿度控制模块34结论.3致谢38参考文献39附录A系统原理图40附录 系统源程序41第一章、绪论.1 课题背景改革开放以来，人们对生活质量的要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升,这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系
3、统对解决这些问题有着非常重大的意义。 种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术,就必须有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法，而且其应用十分广泛。1.2 立题的目的和意义80单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制,而且805单片机易于学习、掌握，性价比高。使用81型单片机设计温湿度控制系统,可以及时、精确的反
4、映温室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式,在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。.3 植被栽培技术植被“设施栽培”,即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄膜温室出现后，植被生产出现了划时代的变化。现在人们可以根据自己的意
5、愿,随时生产出所需要的各种植被。可以说，这是“设施栽培”的功劳。在不利于植被生长的自然环境中，温室能够创造适宜植被生长发育的条件。温室环境的调节主要包括日光、温度、湿度三个方面。 温度:根据植被生长的适宜温度进行温室温度调节,若低于下限温度则采取升温措施,通常采取电热增温和火力增温等，火力增温比较方便。若高于上限温度则采取降温措施,通常通过水管降温和风扇降温，风扇降温比较方便。 日光:遮荫是调节日照强度最好的办法,其具体做法是加盖遮阳网或草席，这种方法兼有降低温度的效果。湿度:为满足温室植被对湿度的要求,可以在地上、台阶、盆壁洒水，还可以在空中悬挂湿布,以增加水分的蒸发，最好的办法是设置自动喷
6、雾装置,自动调节湿度。如果湿度过大,容易导致植被病害，可以采用通风的办法来降低湿度，而且最好在室温与气温相差不大的时候进行。本系统注重温度和湿度的调节,光照强度没有考虑其中。1.4 本系统主要研究内容本系统所要完成的任务是: 人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需求由键盘输入并通过显示器显示。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。 通过采集温度及湿度值,准确的判断设定值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置(包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警,同时采取相应的措施调整当前值。如：在检测出当前值高于设定的上限值时,系统会自动执行相应的降温措施，直至温度降到合
7、适温度。 根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要求,用户可随机更改温度及湿度值，以满足用户不同的需求。第二章、系统总体分析21 总体方案设计本设计是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号,和/模拟数字转换芯片的性能,我设计了以at89c5为核心的一套控制系统，其中包括/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。AD590温度测量HS1100湿度测量 信号调理电路键盘显示报警电路输出控制A/D转换 单片机时钟电路复位电路LCD显示图2-1系统总体框图首先,系统启动后,提示用户输入温度的上限与下限的温度值。用户输入之后，
8、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。如下所示: 下限温度 中间温度 上限温度28 - 32 - 3如果该时刻的实际温度值低于用户给定的下限温度值时，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温度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,且系统处于降温状态,直到实际温度达到用户输入的上下限温度的中间值一定区间内时停止降温。选择中间值作为控制参数,防止升温降温升温的死循环，因为温度低于下限时会一直升温,可能会导致升温之后温度高于上限值系统又开始降温，这样系统便一直重复升温降温升温过程，导致设
9、备在某一个温湿度点附近频繁的启停，使设备寿命下降，而且没有实际意义。选择中间值的一定区间，是防止达到中间值时，采取了停止升温或者降温措施,温度还是会持续上升或下降一会儿,这时候温度可能不是正好在中间值处,系统便还是采取升温或者降温的措施,而此时的温度值可能已经是很适合植被生长的需要的温度值。所以本方案选在中间值的正负一度区间内，认为此区间内都是适合的，不产生任何控制动作变化，这样就能解决设备频繁启停问题。整个系统通过键盘8279给定温湿度的上下限值并通过8位数码管显示，其中前四位数码管显示温度上下限值,后四位显示湿度的上下限值,传感器测量的信号经信号调理电路处理后再经 AC9进行模数转换,最后
10、由LCD602显示出来,LCD除了显示实时的温湿度值,还显示给定的温湿度的中间值。 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。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于植被生长的最佳湿度。 控制处理:当温度、湿度越限时报警，报警的同时也采取相应的解决措施进行温度和湿度的控制。 键盘输入及显示：这个模块主要负责用户设定值的输入及相关数据的显示,其中包括LED和LC显示。LD显示给定的上下限温湿度， LC1液晶显示用于操作提示,同时也显示实时的温湿度和给定的中间温湿度。LD第一行显示温度的实时值和给定的温度中间值,第二
11、行显示当前湿度值和系统给定的中间的湿度值。 动作执行模块：这一模块是在系统把实际环境温湿度值与给定界限值相比较后,在越限的情况下执行加热/制冷措施或者执行加湿/去湿措施。 越限报警：在温湿度越限时声光报警，当温湿度大于上限值时声音报警的同时红色灯发光，当温湿度低于下限值时声音报警的同时绿色灯发光。22 硬件的选择通过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计，硬件系统是应用系统的基础、软件系统设计的依据主机与主要部件的选择：根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑,选用MCS51系列的9C1为主机，满足上面的要求而且设计方便,不需要再存储扩展。数据存储片内设有128B,外部
12、有279的56B,而由于存入的数据是随时更新的且不计小数位,存入 8个16进制数字,其总共需要的容量只有16B，已经够用。对于外部模拟量(温度、湿度）的转换，选用DC089能够满足要求。 温室温湿度控制系统是由89C1单片机作为中央控制装置,模数转换器DC009,温度传感器AD90和湿度传感器H110,风扇，加热设备,加湿设备，排潮设备,键盘显示芯片等共同组成的，其功能和原理如下： 9C51作为中央控制装置，负责中心运算和控制,协调系统各个模块的工作。传感器AD9作为温度测量装置,负责系统温度的测量。它的测温范围在-5+150之间,而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为0.3。AD59可以承
13、受44V正向电压和20反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便,接口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比,它有很强的抗外界干扰能力。 湿度传感器H110作为湿度测量装置，负责系统对环境湿度的测量。 模数转换器ADC089：即由模拟信号转换为数字信号。它共有8个模数转换通道。模数的转换共有2种方法。一种是利用INT0中断，当一次转换结束后，ADC0809使INT0产生中断，通知系统转换完毕；另一种使用延时方法，开始转换后系统延时00微秒等待转换完成。本方案采用延时转换的方法。 键盘显示芯片：用729识别
14、键盘，负责用户的输入及相关数据的LD显示。例如选择系统的工作模式，用户输入温度及湿度的界限数据，显示实时的温度及湿度值等等。 风扇:负责系统的降温工作。 加热设备:负责系统的加热工作。 喷雾设备：负责系统的加湿工作。 排潮设备：负责系统的去湿工作。报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温湿度超过用户设定的界限值时系统将自动报警，音效模块发出报警声的同时报警灯发光，通知用户采取相应的措施。第三章、硬件系统设计3.1 中央控制模块3.11 单片机at89c1简介8C5是Itl公司于年代初推出的8位嵌入式微控制器（内部数据总线为8位，外部数据总线为8位)，它与MCS-9系统中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售价低廉、使用方便（4PDIP)等优点。C5在工业应用方面有许多明显的特点,它具有灵活方便的位总线外围支持器扩展功能，而在数据处理方面又有8位微机的快速功能。由于大的高度集成化已把许多常用的输入检测输出控制通道都制作在同一块硅片上,大大地灵活了外部连线，增强了系统的
