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1、摘要本次设计是基于89C51单片机的蔬菜大棚自动控制系统，它通过温度、湿度、土壤水分传感器来采集数据。考虑到实际情况，蔬菜大棚内空间大，所以分别采用了4个温度传感器测温度、4个湿度传感器测空气相对湿度、4个湿度传感器测土壤相对湿度，而控制电路则设置了左右两个对称的热风炉、风扇、滴灌器，分别控制固态继电器来实现要求。HD7279采用串行接口方式，同时管理了键盘和LED显示器。为了防止程序跑飞，以及电源故障监控，本设计还采用了X25045芯片设计看门狗电路。同时也设计了上位机与单片机的通信，采用RS485标准。通过这一系列的控制，使其对蔬菜大棚环境进行控制，为植物创造适宜的生长条件，从而使农作物获
2、得高产，提高农业生产的经济效益。关键词：蔬菜大棚；89C51；传感器；看门狗；通信Abstract The design is a vegetable greenhouse control system which is based on 89C51 singlechip, it collects data by temperature, humidity, soil moisture sensor.Taking into account the actual situation, greenhouse vegetables, a large space, it has adopted fou
3、r temperature sensors measuring temperature and 4 humidity sensors measuring relative humidity, 4 humidity sensors measuring soil relative humidity, while the control circuit is set up around two symmetric hot stove, fans, irrigation devices, it achieves the respective requirements by controlling th
4、e solid state relays.HD7279 uses serial interface mode, and manages the keyboard and LED display.In order to prevent the program from running out, and power failure monitoring, the design also uses X25045 chip to design watchdog circuit.Also it designed the communication circuit between PC and the s
5、inglechip, through RS485 standard.Through the series of controls on the vegetable greenhouse environment ,it will control the vegetable greenhouse environment to create appropriate growth conditions so that the crops will get high yields and improve the economic efficiency of agricultural production
6、.Key words: vegetable greenhouse; 89C51; sensor; watchdog; communicationI目录第一章 绪论11.1 课题研究的技术背景和设计依据11.2 国内蔬菜大棚发展的现状和趋势11.3 蔬菜大棚内环境因子对植物的影响21.4 蔬菜大棚温度控制系统的功能3第二章 控制系统方案论证42.1 控制系统方案选择42.1.1 方案一：模拟电路设计42.1.2 方案二：单片机系统设计42.2 系统控制方案的确定5第三章 系统的硬件设计63.1 单片机63.1.1 单片机的选择63.1.2 89C51单片机63.2 温度检测电路的设计83.2.1
7、 温度传感器的选择83.2.2 温度传感器DS18B20的介绍93.2.3 温度传感器DS18B20的硬件接线图103.3 湿度检测电路的设计113.3.1 湿度传感器的选择113.3.2 湿度传感器SHT11的介绍113.3.3 湿度传感器SHT11的硬件接线图133.4 键盘显示电路的设计153.4.1 串行专用键盘/显示器接口芯片HD7279的介绍153.4.2 显示电路163.4.3 键盘电路设计163.5 复位电路的设计183.6 时钟电路的设计183.7 报警电路193.8 看门狗电路的设计193.8.1 X25045 芯片的介绍193.8.2 X25045芯片与微处理器的硬件接口
8、电路213.9 通信模块的设计213.9.1 485接口芯片简介223.9.2 RS-485接口电路的设计233.10 控制电路的设计233.9.1 锁存器74LS273的介绍243.9.2 固态继电器的介绍253.9.3 控制电路接线图263.11 直流稳压电源设计27第四章 系统的软件设计294.1 主程序294.2 温度检测子程序294.3 湿度检测子程序304.4 键盘子程序314.5 显示子程序324.6 T0中断子程序334.7 键盘处理子程序344.8 数字处理子程序354.9 平均值计算子程序364.10 平均值处理子程序374.11 求和子程序384.12 T1中断子程序38
9、4.13 求MAX子程序394.14 求MIN子程序394.15 INT0中断子程序404.16 湿度显示子程序424.17 土壤水分显示子程序424.18 串行口中断子程序43第五章 总结45参考文献46外文原文47外文译文56致 谢62附录1 存储单元分配63附录2 程序65附录3 元件清单90 兰州理工大学毕业设计说明书第一章 绪论1.1 课题研究的技术背景和设计依据 伴随着科学技术的迅速发展，我国农业也逐渐地从传统农业向高产、优质、高效为目的的现代化农业转变。而蔬菜大棚自然也离不开现代化的科学技术。通过国内外大量的科学实验和生产的实践证明，环境的控制对蔬菜生产起到非常重要的作用。只有在
10、适宜的生长环境下蔬菜才能充分发挥其高产潜力。蔬菜大棚的环境控制不理想,往往会造成作物的减产,能源的浪费，从而给菜农带来了极大的损失。发展蔬菜大棚自动控制系统可以大大降低人工管理成本，提高蔬菜产量。近年来，微型计算机技术日益发展，已经在许多领域得到了广泛的应用。其中单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。单片机最明显的优点是价格便宜，而且这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。因此利用单片机作为蔬菜大棚控制器，能够满足控制要求，且经济实惠，易于推广应用。 蔬菜大棚控制器主要是以单片机为核心，对环境温度、湿度和土壤水分等进
11、行测量和控制。蔬菜大棚控制系统可以对环境温度、湿度、土壤水分等观测值进行自动控制和适时监测，并可以越限报警及做相应的处理。单片机控制器除了完成测控外，还可以将采集到的数据传送到PC机存储显示，同时可以通过PC机设定控制参数的上下限。1.2 国内蔬菜大棚发展的现状和趋势 我国是温室栽培起源最早的国家，在2000多年前就已经能利用保护设施(温室的雏形)栽培多种蔬菜，至20世纪60年代，中国的设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度缓慢的状态，70年代初期地膜覆盖技术引入中国，对保温保墒起到一定的作用。随着经济的发展和科技的进步，7080年代，相继出现了塑料大棚和日光温室。90年代开始，中国设施农
12、业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，技术水平有了大幅度提高。随着近年来国家相关科研项目的启动，在学习借鉴、吸收消化国外先进技术成果的基础上，中国的设施农业有了较快发展，设施面积和设施水平不断提高。近代温室的发展经历了改良型日光温室、大型玻璃温室和现代化温室三个阶段，但由于各地区生产状况、经济条件和利用目的的差异，至今各阶段不同类型的温室依然并存。我国在“九五”、“十五”期间，在科技部领导和组织下，实施了“工厂化高效农业研究与示范”项目，利用引进的现代化温室设备及配套技术，通过消化吸收与技术创新，进行了品种选育、设施栽培、配套设备及温室中温度、湿度和CO2等环境因素综合调控技术的研究与攻关，
13、一大批科技成果相继诞生，有效地推动着我国设施农业的发展。国内有关科研院所在温室环境管理系统、栽培模式、温室降温、补光、除湿和增施CO2等方面也展开了卓有成效的研究工作，初步形成了具有中国特色的现代化设施农业技术体系。如北京市农业机械研究所研发了具有中国特色的节能日光温室及适应于不同领域的新型系列温室、现代化温室环境智能控制系统等设施设备；国家农业信息技术研究中心进行了温室环境监控系统和决策支持系统的研究开发；中国农业大学以及中国农科院蔬菜花卉研究所在环境控制与栽培技术等方面进行了卓有成效的研究等等。但有关“适合各地方日光温室群环境智能化监控系统的开发与应用”方面的研究和报道较少，即使有，单因素
14、的监控系统较多，多因素复合监控系统很少且很难大面积推广。随着自动化、智能化等高新技术的应用，出现了智能型温室，使农业产品工厂化生产成为现实。工厂化中采用的高新技术主要有无土栽培技术、营养控制技术、CO2施肥技术、环境临测控制技术、机械化作业技术、节水灌溉技术，计算机技术作为一种手段，融于各类技术之中，实现整个系统的自动监测与集中控制。现代温室和现代设施园艺已采用专业化、集约化和规模化生产，规范有序的市场经营和国际化的市场体系运作，成为当今世界最具活力的新兴产业之一和现代农业的亮点。在今后一段时期，随着科学技术的发展、全球经济的一体化和社会的进步，现代温室和现代设施园艺业，将以节能、环保和改善工
15、作条件为核心，深入广泛采用高新技术，向实质意义上的“工业化”方向稳步持续快速地发展，前景十分广阔。1.3 蔬菜大棚内环境因子对植物的影响 1、 温度和空气湿度对植物的影响 温室内的温度和湿度是最重要的两个环境因子。它们一方面受室外温度、太阳辐射、风速、降雨等气候状态的影响，另一方面又受到室内生长状况、环境调控设施等的影响，且温度和湿度之间还相互影响。温室中，作物是在封闭条件下生长，作物蒸腾作用产生的水蒸气、凝结水大都滞留在室内，使得空气相对湿度和绝对湿度显著高于外界。傍晚温度下降，湿度过饱和会产生雾。温室地表湿度越高，室温越高。雾在作物表面凝成水囊，好湿性病原菌随水滴侵入气孔，容易引发作物病虫害的发生。因此高湿再加上适宜发病的温度条件对作物更不利。一般地，若温室内不是极端干燥或湿润，叶片气
