基于单片机温室大棚温湿度采集系统设计和实现电气自动化专业.doc

基于单片机温室大棚温湿度采集系统设计 设计概述： 温度和湿度是在农业生产中常见的和基本的参数之一，它们会大幅度影响作物产量和品质,现代科学和技术在提高农业生产力方面发挥着重要作用，以确定温度和湿度，实时显示、储存和监测。国内生产，产品质量与节能。本次设计欲将单片机、传感器、计算机技术相结合设 计出一套符合现代温 室大棚的温湿度采集系统。 该系统以单片机为第一基本点,并使用多个温度传感器和湿度传感器作为元件。该单芯片微型计算机与数字传感器连接到收集并存储该传感器的测量数据。该MCU(微控制单元)通过RS-232发送所收集的数据到计算机。计算机存储、记录由MCU为员工发送的数据进行浏览,记录和进行相关处理。在另一个地方,MCU需要实现监控系统的扩展,数据的实时显示和数据存储的功能。 本文主要完成了以下几个方面:首先是设计概括出本系统大致方向，选择与本次系统相符合的传感器。，根据选择的传感器设计硬件与软件。其次是数据的采集：包括温度和湿度的数字控制、监测原则、监测计划和监测系统软件开发。本系统可以全面且及时的对温室环境中的温湿度进行采集与监测，并且还可以将以前的数据进行保存与记录，方便人们及时查看与数据对比，此外设计了显示模块，通过使用图形的方式更加直观显示参数，实现了智能化远程监测温湿度的思想。 关键词:温室大棚 单片机 温湿度传感器 Design of temperature and humidity acquisition system in greenhouse based on single Chip Microcomputer Design overview: temperature and humidity are one of the common and basic parameters in agricultural production. Modern science and technology play an important role in improving agricultural productivity to determine temperature and humidity, real-time display, storage and monitoring. Domestic production, product quality and energy saving. In this paper, a new modern temperature and humidity acquisition system for hardware and software greenhouse is designed by SCM, transducer, computer technique . The system takes single chip microcomputer as the first basic point, and uses multiple temperature sensors and humidity sensors as acquisition components. The single chip microcomputer is connected to the digital sensor to collect and store the measurement data of the sensor. The MCU (Microcontrol Unit) sends the collected data to the computer via RS-232. Computer stores, records the data sent by MCU for employees for browsing, recording and related processing. In another place, MCU needs to realize the expansion of monitoring system, the real-time display of data and the function of data storage. This paper mainly completes the following aspects: first of all, the general direction of the system is summarized, the sensors consistent with the system are selected, and the hardware and software are designed according to the selected sensors. Secondly, data collection: including temperature and humidity digital control, monitoring principles, monitoring planning and monitoring system software development. The system can collect and monitor the temperature and humidity in greenhouse environment in a comprehensive and timely manner, and can also save and record the previous data, which is convenient for people to view and compare the data in time. In addition, a display module is designed. By using graphics to display parameters more intuitively, the intelligence is realized. The idea of remote monitoring temperature and humidity. Key words: greenhouse, single chip microcomputer, temperature and humidity sensor, 目 录 1引言 1 1.1大棚温湿度采集背景及意义 1 1.2大棚温湿度采集发展现状 1 2硬件电路设计与实现 1 2.1总体设计 1 2.2硬件介绍 2 2.3数据采集 3 2.4键盘及显示电路 8 3软件电路设计 9 3.1主程序模块设计 9 3.2温度采集 10 3.3湿度采集 12 3.4键盘及显示模块 12 4总结 13 参考文献 15 1引言 1.1大棚温湿度采集背景及意义 农业生产一直是我国非常重视的一个方面，虽然我国每年都会给予农业补助，但仍然存在很多问题。目前我国农业生产方面面临的问题有：首先，中国人口众多，其次是资源匮乏。再次，中国的农业生产是昂贵的和低技术的，没有大规模的工业。解决这些问题的关键是要把中国的农业从传统农业转变为现代科学技术农业，以保障粮食安全，再提高效率、质量、产量。农业环境由高技术、高质量和高生产力的技术控制，这有助于大规模的推广，设备齐全，中国农业现代化的步伐加快。 1.2大棚温湿度采集发展现状 我国的温室栽培技术最早 可以追溯到2000多年以前，当时人们就可以对一些植物进行恰当的保护措施。上个世纪，中国的温室主要是塑料温室和太阳能温室。这些温室属于传统的温室,具有操作方便、性价比高的优点。但是该设备的温湿度控制能力非常差、相对简单,极大降低了农作物的产量与质量，如果遇到极端天气还可能颗粒无收。现代温室的发展经历了两个阶段的改进太阳能温室和现代温室。然而,由于各地区所处地理环境不同风俗习惯不同造成了生产情况、经济的极大差异化，以至于不同的温室大棚依 然并存。总的来说,我国的温室大棚监测正发挥着积极地作用，它正处于从消化、吸收和简单应用到实际和全面应用的过渡和发展阶段。 现如今美、英等发达国家的温湿度采集技术已将相当成熟，他们不仅运用计算机采集温湿度同时可以进行温湿度、光照等作物生长环境的控制并形成了标准的系统 如果应用计算机技术,温室大棚的监测不仅大幅度提高还会使员工的劳动效率提高，与此同时作物的产量也会有所提高，增加更多的收益。但我国外仍处于温室产业发展阶段,急需将高端技术,如远程控制技术,局域网络技术,以及对当前温室控制遥感技术应用到现实生活中。使用这种温室系统,用户可以实现远程监控的目的，即使在遥远的地方也可以实时看到所监控地方的状态。 2硬件电路设计与实现 2.1总体设计 该系统设计收集环境温度和湿度相关的作物生长发育的功能,并实现了在温室中的不同地点及位置的温湿度不间断采集任务。该传感器担任着搜集温室中的温湿度，收集完成后会将信号转换成0-5伏的电压 信号，可以给单片机使用。总体设计图示于图1 系统主控制芯片是STC89C52单芯片微型计算机。温度和湿度收集的信号被发送到通过传感器的单芯片微型计算机。单片机接受信号并进行处理，处理完成后将所得结果发送到与之连接的显示屏和计算机，由此实时显示出温湿度。 2.2硬件介绍 2.2.1主控制 微控制器ST08952具有以下特征: ①性能高和稳定性高和功耗低； ②强加密性,无法解密，并且具有超强的抗干扰性能； ③STC89C52微型控制器的最大时钟频率是0 ~80兆赫。具有多达32个I/O口,它适合于要更多的I /0。16K字节EPROM可以比其它微控制器易提供更大的存储空间,不须要依靠任何刻录机,可直接经过计算机上的串行端口在ISP模式进行刻录。它不受城市,时间和环境,该计划是灵活的,易于修改,可用于未来的产品。容易更新。本系统只需采用一台单片机就可对温度湿度进行多次测量，不但如此，单片机还可以对测量的温湿度进行优化。此外，主控制器还可以全面测量系统的参数，储存数据，和诸如与主计算机的通信功能。 2.2.2单片机引脚配置图及引脚功能介绍 图2示出了在一个此单片机40管脚封装在现实生活中的排列图。它是由STC89C528位单芯片微型计算机实现。单片微型计算机的尺寸小,可靠性高,简单的硬件实现，简单的安装，灵活性和简单的编程。不同的逻辑控制和算术控制可以通过编程实现，并可以与微型计算机连接，也可以对不同的传感器直接进行工作。建立一个分布式的结构，由微型计算机即主计算机和多个下一级的机器,即单片微机,使用单一总线结构,以形成两阶段多点测量巡逻温度和湿度分布检测系统。  ① 主电源引脚： VCC：电源输入，接+5V电源 GND)：接地线 ②外接晶振引脚： XTAL1：片内振荡电路的输入端 XTAL2：片内振荡电路的输出端 ③控制引脚： RST/VPP：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：地址锁存允许信号 PSEN：外部存储器读选通信号 EA/VPP：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 ④可编程输入/输出引脚： 　STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位，共32根。 图2 图2 芯片引脚图 PO 口：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7 P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7 P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7 P3口)：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7 2.3数据采集