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1、摘 要近年来随着科学技术的发展，尤其是计算机应用技术的发展，计算机控制技术和自动化技术也延伸到各生产领域。我们国家正在走现代化农业道路，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。温室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，这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，可以避免因为外部气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度和光照的环境中生长发育，从而可以提高产量，增加经济效益。本设计，由ATmega16单片机作为控制的核心器件的单片机模块，外加温度采集模块、湿度采集模块、光照采集模块、加热模块、
2、降温模块、补光模块、报警模块以及显示模块组成。采用DS18B20、DHT11和光敏电阻进行信息采集，将其采集到的数字信号传入ATmega16单片机，并在Nokia5110屏上显示其实时值。单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或加热电路驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇、棚顶电动窗或加热电路发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、光强范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。关键词：温度检测； 湿度检测； 控制系统； 报警系统AbstractWith the development of science and tec
3、hnology, especially the development of computer application technology, computer control technology and automation technology also extends to all areas of production. The design, by the microcontroller ATmega16 microcontroller as the core module control device, plus temperature acquisition module, h
4、umidity acquisition module, light acquisition module, heating module, cooling module, fill light module, alarm module and display module. Using a temperature sensor DS18B20 and humidity sensor DHT11, photoresistor information collection, which was collected from the incoming digital signal ATmega16
5、microcontroller and display screen is actually a time when the Nokia5110. SCM by comparing the input temperature and set temperature to control the fan or electric drive circuit, when the greenhouse temperature within a set range, the microcontroller does not fans, electric windows or heating furnac
6、e roof issuing action to achieve a temperature of greenhouses for plant growth and soil and air humidity detection, monitoring, and can perform real-time processing of more than the normal temperature, light intensity range, thus enabling the greenhouse environment has been well controlled.Key words
7、: temperature testing; humidity testing; control system; alarm syste目录1 绪论11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的意义21.3 国内外研究现状、难点和趋势31.3.1 国外研究现状31.3.2 国内发展现状31.3.3 智能温室大棚的发展趋势41.3.4 温室智能控制发展存在的难点42 系统设计62.1 系统的预期目标62.2 系统设计思路72.3 硬件设备的选择方案72.3.1 单片机的选择82.3.2 显示模块的选择82.3.3 温度传感器的选择92.3.4 湿度传感器的选择102.3.5 光敏电阻的选择112.
8、3.6 继电器的选择112.3.7 动力电机的选择113 硬件电路设计123.1 主控电路设计123.1.1 ATmega16单片机123.1.2 单片机最小系统设计143.1.3 单片机最小系统163.2 温度检测与控制163.2.2 温度测量传感器163.2.3 DS18B20与单片机的接法173.2.3 温度控制电路的设计183.3 湿度监测193.3.1 DHT11湿度传感器193.3.2 DHT11与单片机的接法电路203.4 光强测量与控制213.4.1 光敏电阻213.4.2 测光电路213.4.3 补光电路223.5 显示电路223.5.1 Nokia5110引脚说明223.5
9、.2 显示电路原理图233.6 报警电路233.7 电源电路244 软件系统设计264.1 主程序流程图274.2 DS18B20软件系统设计294.1.1 DS18B20的内部结构294.1.2 DS18B20与单片机通讯设计314.3 DHT11软件系统设计334.3.1 DHT11与单片机通讯设计334.3.2 数字0信号和1信号的表示方法334.4 Nokia5110显示设计344.4.1 液晶显示器的驱动指令344.4.2 写数据到模块354.4.3 Nokia5110初始化时序36总结37参考文献38致谢39附录40附录A 电路设计图40附录B 程序清单41II河南理工大学毕业设计
10、（论文）说明书1 绪论在人类的进化史中，温湿度扮演着极其重要的角色。随着时间的推移，温度已经融入了我们人类生活的各个方面。无论身在哪里，从事何种工作，温度已经成为了我们不可避免的与之打交道的的朋友。自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。温湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温湿度度的监测与控制也有着十分重要的意义。我国人多地少，人均占有耕地面积更少且农业活动的生产效率较发达国家低。显而易见，改变这种局面只靠增加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单
11、位产量。温室大棚技术就是其中一个好的方法。温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度对生物生长的约束。而且，温室大棚能减小农作物生长对其所处环境的依赖性，能让大多数农作物在不适合自身生长的季节产出，使农作物对季节和气候条件的依赖性大大降低，部分甚至完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。加之温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。1.1 课题研究的背景温室大棚即我们日常所见的日光温室，可以用来养花、种植反季蔬菜。随着改革开放的进一步深入，人民生活水平不断提高，农村人也改变了吃菜靠田间地头自给自足的方式。随着生活条件
12、的逐步转好，我们餐桌上的菜肴早就不局限于本地的特产和时令蔬菜。特别是北方，每到冬季，每家每户都会储存冬白菜，饭桌上几乎看不到其它的菜品。但是现在不同了，由于温室大棚技术的发展，在北方即使是寒冷的冬季，很多夏季蔬菜和南方的水果也渐渐的出现在了人们的餐桌上，再也不会只有白菜相伴了。众所周知，植物的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对植物生长影响最大的是环境中的温度、湿度和光照。在不同的环境中，昼夜的温度和湿度变化是不同的，这其对植物生长是极为不利的。因此必须对不同环境环境的温度和湿度进行监测和控制，使植物能在这些不同的环境下正常地生长，提高其产量和质量。现在
13、在许多温室大棚中还是沿用人工值守的方法来看管大棚，浪费了大量的人力和物力，而且大棚的温湿度控制并不精确，随之造成各种调控措施不及时，于是农作物也往往因为温湿度控制不当而减产，给菜农带来了极大的损失。随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，在大棚中培育的农产品品种越来越多，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。因此发展现代化农业对日光温室的要求越来越高。随着温室控制系统的应用越来越广，需要监控的对象趋于多样化，所以必须使用具有统一规范、可靠性高、组建灵活、扩展性好、维护简便、性价比高的方式来组建系统。然而国外有一些自动检测控制仪器都是造价很昂贵的，对于普通农民来说是很难接受的。所以寻求
14、一种简单实用、经济实惠的温室大棚自动控制系统是非常有必要的。因此，作为日光温室的一个重要组成部分温度湿度光强的测控装置的研制非常需要。在日光温室中，由于温度过高、过低，环境湿度过大光照强度过大、过小等都会影响农作物正常生长，若能有一测控系统能够有效地将温度控制在作物所需温度范围之内，也可以很好的改善大棚湿度，同时光强也保证在一定的范围之内，为农作物的生长提供一个良好的环境，并可以针对我国南方、北方的温度、湿度差异进行适当的调整，将会对温室大棚技术的进一步发展和推广，以及对增加广大农民的收入贡献不可替代的力量。因此设计这样一种大棚温湿光测控系统对农业生产具有重要的意义。要想实现这种控制系统，传感
15、器的应用是必不可少的。传感器(Transducer/Sensor)是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。一般由敏感元件和转换元件两大部分组成。有时也将转换电路及辅助电路作为其组成部分。传感器技术未来将向以下几个方面发展：1)高精确度；2)小型化；3)多功能集成化；4)数字化；5)智能化。鉴于本系统功能的实现对传感器的依赖性，对传感器的选择和应用成为非常重要的环节。1.2 课题研究的意义随着单片机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，温室大棚环境自动监测控制方面的研究有了明显进展，并且必将以其优异的性价比，逐步取代传统的温湿度控制措施。传统的应用于温室大棚的温湿度检测系统大多是采用模拟传感器、多路模拟开关、A/D转换器及单片机等组成的传输系统。这种采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大。本文介绍的温湿光测控系统就是基于单总线技术及其器件组建的。该系统能够对大棚内的温湿度及光强进行采集，利用传感器将温室大棚内温度湿度及光强的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制液晶显示器，显示温室大棚内的实际温度
