基于单片机的温室监测及提醒系统设计开发电气工程专业.docx

摘 要 随着我国科学技术正在发生着日新月异的变化，同时，我国的人很多，因此对于农作物的需求量也很大。而我这次所选的课题便是基于单片机的温室检测及提醒系统设计开发，研究温室里的温湿度对作物的生长有着不可或缺的价值，并且温湿度同时也是对温室植物的生长影响因素中最大的两个因素。如果白天与晚上的温度差和湿度差变化比较大，这样的话，将不利于温室植物的生长。 因此为了提高温室植物的产量以及质量，就要将温度和湿度控制在温室植物适宜生长的范围之内。 本次设计为对温室的温度及湿度进行监测并调控，为了实现这两个要求，设计了基于STC89C52单片机、温湿度传感器DHT11和LCD1602液晶显示的相结合的方式，制作了智能化温湿度控制器。使用按键键盘来设定温度与湿度，并且通过DHT11温湿度传感器来采集温度以及湿度，采集的数据通过LED1602液晶显示屏显示，进而精确的显示出采集的温度与湿度。当所需温度高于当前记录的温度时，使用继电器外接负载加热薄膜进行升温；当所需温度低于当前记录的温度时，使用继电器外接负载风扇进行降温；当所需湿度高于于当前记录的湿度时，使用继电器外接负载加湿器进行增湿；当所需湿度低于当前记录的湿度时，使用继电器外接负载风扇进行降湿，这样就基本实现了对温室进行智能化的控制。 关键词：单片机STC89C52； 温湿度DHT11； 控制; LCD1602显示 Abstract As China's science and technology is undergoing rapid changes, at the same time, China is also a large population, so the demand for crops is also great. And I selected the topic is based on the single-chip greenhouse detection and reminder system design and development, research greenhouse temperature and humidity on crop growth has an indispensable role, and temperature and humidity is also the growth of greenhouse plant factors The two most important factors. If the daytime and night temperature difference and humidity difference is relatively large, so that will be detrimental to the growth of greenhouse plants. Therefore, in order to improve the yield and quality of greenhouse plants, it is necessary to control the temperature and humidity within the greenhouse plant suitable growth range. This design is to monitor and control the temperature and humidity of the greenhouse. In order to realize these two requirements, a combination of STC89C52 single chip microcomputer and temperature and humidity sensor DHT11 and LCD1602 liquid crystal display is designed to produce intelligent temperature and humidity controller. Use the keypad to set the temperature and humidity, and through the DHT11 temperature and humidity sensor to collect temperature and humidity, the collected data through the LED1602 LCD display, and thus accurately show the collected temperature and humidity. When the desired temperature is lower than the current recorded temperature, use the relay external load fan to cool down; when the required humidity is higher than the current record, when the required temperature is higher than the current recorded temperature, use the relay external load heating film to heat up; , The use of relay external load humidifier for humidification; when the required humidity is lower than the current record of humidity, the use of external external load relay fan, so that the basic realization of the greenhouse for intelligent control. Keywords：single chip microcomputer; temperature and humidity DHT 11; control； LCD1602 display 目 录 1 绪论 4 1.1 课题的背景 4 1.2 课题的发展状况 4 1.3 课题研究的主要内容 5 2 系统总体方案设计 5 2.1 设计要求 5 2.2 方案选择 5 2.2.1 单片机的选择 5 2.2.2 传感器的选择 6 3. 系统硬件设计 6 3.1 整体方案设计 6 3.1.1 系统概述 6 3.1.2 系统框图 7 3.2 最小系统模块 7 3.2.1 STC89C52简介 7 3.2.2 最小系统电路 9 3.3 DHT11传感器电路 11 3.3.1 DHT11简介 11 3.3.2 接口说明 12 3.3.3 DHT11模块电路图 14 3.4 液晶显示电路 14 3.4.1 1602液晶简介 14 3.4.2 液晶引脚说明 15 3.4.3 指令介绍 16 3.4.4 液晶显示模块电路 19 3.5 蜂鸣器模块 20 3.6 按键输入模块 21 3.7 继电器电路 21 4. 软件设计 22 4.1 程序语言及开发环境 22 4.2 程序流程图设计 23 4.2.1 总体程序流程图设计 23 4.2.2 1602液晶程序设计 24 4.2.3 温湿度DHT11传感器程序设计 25 5. 硬件组装与调试 25 5.1 元器件的选择与测量 25 5.2电路的调试 26 5.2.1 调试方法 26 5.2.2 调试步骤 26 6 结论 27 附录 29 致 谢 30 1 绪论 1.1 课题的背景 在我国经济正在高速的发展情况下，由于我国的人口很多，所以对粮食的需求量很大，因此国家也提高了对农业研究与应用的重视程度，而温室大棚便能够使农作物的产量得到很大的提升。然而，温度与湿度是温室大棚影响作物生长的两个很重要的因素，对其进行实时监测，并进行控制，对于提高作物的产量、质量以及生产效率有着非常重要的作用，不容忽视。 这样一来，为了使我国的农业发展向更加科学化、合理化的方向发展，以及提高并推动我国在农业领域方面的发展，必须加快发展我国的设施农业，使农业的机械化程度更高。综上所述，研究对温室里的温度和湿度进行智能化的控制有很大的意义，因此本课题便对这两个因素进行了深入的研究。此次设计是以单片机为核心的。并且可以通过轻触按键来对温度、湿度的报警范围进行设置。当温湿度传感器采集的温湿度超出了设置的正常范围，便会启动声光报警，声光报警是模拟化的，即蜂鸣器发出声音同时发光二极管也会被点亮， 之后就会进入对应的控制系统中，利用发光二极管来模拟各种升温、降温、增湿和除湿设备，另外，可以利用继电器外接负载进行控制，这样就会使得温湿度永远恒定在一个范围之内。总体来说，该设计具有检测精度比较高、操作简单化、成本低和工作状态稳定的特点。 1.2 课题的发展状况 这个课题已经被研究了很多年，而且也取得了很多建设性的成果，很多成果已经被应用在了温室的农作物生长中。在最近几年里，温室的自动监控技术以及管理技术得到了稳步向前的发展。影响温室里作物的生长有很多的因素，分别有温度、湿度、CO2浓度和光照强度等等，而这些因子都可以被控制，目前各种所需要的传感器也都可以很方便的找到，不仅如此，还可以对农作物所需要的微量元素进行监测并进行控制，而且对其的控制技术也都很成熟啦。 另外，自动化程度比较高的很多国家正在向着完全地自动化、无人化的方向发展，由于我国在这些方面与发达国家还有相当大的差距，这是不得不面对的现实，因此我国必须加大对温室研究方面的科研投入。我国的现状是仅仅研究单个因素或者几个因素进行调控的阶段，然而，在实际中温室里的各种影响因素都是处于互相的影响和制约的状态下。综上所述，我国的现代化农业还有很长的路要走。 1.3 课题研究的主要内容 温室里的温度和湿度在小范围内是完全可以利用单片机来进行控制。因此，本课题围绕基于单片机的温室监测及提醒系统进行了设计开发。本系统能够对温室内的温度、湿度进行采集，利用温湿度传感器DHT11将所测温室内的温度、湿度的变化，通过单片机转换成数字量，并通过LCD1602液晶来进行实时的显示。这个简易版的温湿度监控系统完全适合在农业生产的温室大棚中使用，它可以实现对温室内的温度、湿度的变化进行实时的监测，是一种智能化控制程度不是很高但成本低的设计。 1.4 系统的组成框图 此次设计是基于单片机的温室监测及提醒系统设计开发，从而对温室的温度与湿度进行智能化的控制。在此基础上，本文详细地阐述了相应的硬件和软件思想，建立了系统核心为STC89C52单片机，并与protues软件实现相应的系统仿真。 从实施效果来看，该系统的自动化程度相对而言比较高，价格低廉，操作方便简单，具有很大的价值和良好的应用前景。 为了实现设计中的要求，设计了基于STC89C52单片机、温湿度传感器DHT11和LCD1602液晶显示相互结合来实现相应的设计要求以及功能的实现，制作了智能化的温度与湿度控制器。使用按键键盘来设定温度与湿度，并且通过DHT11温湿度传感器来采集温度以及湿度，采集的数据通过LED1602液晶显示屏显示，进而精确的显示出采集的温度与湿度。当所需温度高于当前记录的温度时，使用继电器外接负载加热薄膜进行升温；当所需温度低于当前记录的温度时，使用继电器外接负载风扇进行降温；当所需湿度高于于当前记录的湿度时，使用继电器外接负载加湿器进行增湿；当所需湿度低于当前记录的湿度时，使用继电器外接负载风扇进行降湿，这样就基