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1、中工信商2014-XX16-本科毕业论文（设计） 基于单片机蔬菜大棚温湿度监测系统设计 系（部）信息工程系专 业自动化学 号201207022119学生姓名指导教师提交日期2014年5月26日摘要蔬菜大棚温湿度监测系统，是对蔬菜大棚内环境温湿度的实时监测。进行环境温湿度监测是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对检测到温湿度数据的分析，并结合蔬菜生长发育规律来进一步控制环境条件，使某些蔬菜在不适宜的反季中可获得比大棚外生长更优的环境条件，达到蔬菜优质、高效以及高产的栽培目的。本设计是基于STC12C5A60S2单片机的蔬菜大棚温湿度监控系统，采用DHT11作为温湿度传感器，使用LCD
2、 Nokia5110液晶屏进行温湿度数据实时显示，监测到的温湿度数据通过西门子TC35 GSM模块发送至上位机监测系统。同时，对整个监控系统设计原理和实现方法作详细介绍。关键字：STC12C5A60S2单片机，TC35，DHT11，温湿度监测IAbstractVegetable greenhouse temperature and humidity monitoring system, it is for the real-time monitoring of environmental temperature and humidity in the vegetable greenhouses
3、.Of environmental temperature and humidity monitoring greenhouse production management is to realize the automation, the basic guarantee for the scientific, through the analysis of the temperature and humidity data detected, and combining the vegetable growth development pattern to further control t
4、he environment condition, make some vegetables in the season of inappropriate can obtain better than outside greenhouses growth environment conditions, purpose of vegetables of high quality, high efficiency and high yield cultivation.This design is based on STC12C5A60S2 MCU vegetable greenhouse temp
5、erature and humidity control system, using DHT11 as temperature and humidity sensor, using Nokia5110 LCD real-time display of temperature and humidity data, monitoring the temperature and humidity data sent via Siemens TC35 GSM module first place machine monitoring system.At the same time, the whole
6、 monitoring system design principle and implementation method in detail.Keywords：STC12C5A60S2MCU, TC35, DHT11, temperature and humidity monitoringII目录摘要IAbstractII1 引言11.1 设计目的和意义11.2 选题背景及发展趋势11.3 研究的基本内容与拟解决的主要问题31.3.1 本设计主要研究内容31.3.2 本设计拟解决的主要问题32 温湿度监测系统方案设计52.1 温湿度监测系统设计52.2 温湿度监测系统设计指标要求52.3 温
7、湿度系统方案论证选择52.3.1 主控芯片方案选择52.3.2 传感器模块方案选择62.3.3 通信模块方案选择62.3.4 显示模块方案选择62.3.5 键盘模块方案选择73 温湿度监测系统硬件电路设计83.1 温湿度监测系统硬件结构总体研究83.2 单片机最小系统电路设计93.3 显示模块电路设计103.4 温湿度传感器电路设计113.5 时钟电路设计113.6 报警电路设计123.7 键盘电路设计133.8 串口通信电路设计133.8.1 TC35串口通信电路设计143.8.2 PC机串口通信电路设计143.9 系统电源电路设计154 温湿度监测系统软件设计164.1 温湿度监测系统软件
8、结构总体研究164.2 显示单元软件设计174.3 温湿度传感器单元软件设计184.4 通信单元软件设计214.4.1 通信协议设计214.4.2 TC35发送接收信息软件设计224.5 时钟单元软件设计234.6 键盘单元软件设计245 温湿度监测系统调试265.1 温湿度监测系统硬件装配265.1.1 温湿度监测系统硬件设计环境265.1.2 温湿度监测系统整机装配285.2 温湿度监测系统软件调试305.2.1 温湿度监测系统软件开发环境305.2.2 温湿度监测系统软件总调316 结论33参考文献34致谢35附录36附录一 蔬菜大棚温湿度监测系统原理图36附录二 蔬菜大棚温湿度监测系统
9、软件源程序37中原工学院信息商务学院毕业论文（设计）1 引言 1.1 设计目的和意义随着农业产业规模不断扩大和大棚技术的不断普及，蔬菜大棚数量不断增多，温湿度控制是蔬菜大棚一个重要的控制环节。农作物的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中会受到环境中各种因素的影响，其中对植物生长影响最大的两个指标是环境的温度和湿度。环境昼夜的湿度和温度变化较大，其对植物生长极其不利。因此必须对环境的温湿度进行实时监测和控制，使其适合农作物的生长，提高其质量和产量。温度太低，蔬菜就会被冻死，湿度太低，蔬菜就会停止生长，所以要将温度和湿度控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂一个温度
10、计，由人工读取温度值来调节大棚内的温度。如果仅依靠人工来控制，既耗人力，又容易出差错。现在随着农业产业规模的不断扩大，传统的温湿度监测控制措施表现出极大的局限性。因此在现代化的蔬菜大棚管理中，通常有温度湿度自动监测控制系统，来实时监测控制温室大棚温度湿度，适应生产需要。本次毕业设计了基于单片机STC 12C5A60S2和温湿度传感器DHT11采集数据的温湿度监测系统。 1.2 选题背景及发展趋势温室是一种可以改变植物生长环境、为农作物生长创造最佳条件、避免外界恶劣气候和四季变化对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其它不适宜陆地农作物生长的季节栽培植物。温室生产以达
11、到调节产期，促进农作物生长发育，防治病虫害及提高产量、质量等为目的。而温室设施的关键技术是环境监测和控制，该技术的最终目标是提高作业与控制精度。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展1。美国是最早发明计算机的国家，也是最早将计算机应用于温室管理和控制、最多的国家之一。美国拥有发达的设施栽培技术，综合环境控制技术水平非常高。环境控制
12、计算机主要用来对温室环境(气象环境和栽培环境)进行监测和控制。以花卉温室为例，温室内监控项目包括室内水温、气温、土壤温度、管道温度、锅炉温度、保温幕状况、相对空气湿度、泵的工作状况、通窗状况、CO2浓度、Ec调节池与回流管数值、pH调节池与回流管数值；室外监控项目包括太阳辐射强度、大气温度、相对湿度、风向风速等。温室专家系统的应用给种植者带来了许多经济效益，提高了决策水平，减轻了技术管理工作量，同时也为种植带来了很大方便。以园艺业著称的荷兰从20世纪80年代以来就开始全面开发温室计算机自动控制系统，并积极的开发模拟控制软件。目前，荷兰自动化智能玻璃温室制造水平处于世界先进水平，拥有玻璃温室1.
13、2万多平方米，占世界1/4以上，有85的温室用户使用计算机控制温室环境。荷兰开发的温室计算机控制系统是通过人机交互界面进行参数设置和必要的信息显示，可绘制出修正值曲线、设定参数曲线以及测量数据曲线，可以从数据库内调出设定的时间段内参数以便于必要的数据查询，并可以直接对计算机串口进行设置，完成下位机与上位机之间的通信。上位机软件集信息显示、参数设置、控制监测等功能于一体，同时还能够很好地完成气候的控制、温室灌溉和管理。此外，国外温室业正致力于向高科技方向发展。网络技术、遥测技术、控制局域网已逐渐应用于温室管理和控制中2。控制要求能在远离温室的计算机控制室就能完成，即远程控制。另外该网络还连接有几
14、个通讯平台，用户可以在遥远的地方通过直观的图形化界面与这种分布式的控制系统通信，就像在现场操作一样，给人一种身临其境的感觉。从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历了三个发展阶段。（1）手动控制：这是在温室控制技术发展初期所采取的控制手段，其实并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心，通过对温室内外的气候的状况和对农作物生长的状况进行观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接，最迅速且最有效的，它符合传统农业
15、的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工业化农业的生产需要，而且对种植者的素质要求较高3。（2）自动控制：这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器实际的测量值与事先设定的参数进行比较，来决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行降温、通风和加温等操作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产的自动化，适合规模化生产，同时劳动生产率也得到了提高。通过改变温室环境设定目标参数，可以自动的进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生产状况的改变难以及时做出反应3，难以介入作物生长的内在规律。目前国内绝大部分自主研发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。（3）智能化控制：这是温度自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结，收集农业领域知识、技术和各种实验数据构建专家系统，以建立作物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同农作物生长的温室专家控制系统技术。温室控制技术沿着手动、自动、智能化控制的生产进程，向着
