蔬菜大棚温湿度实时控制系统
现在，我们的国民经济，人民生活水平和社会地位正在提高，人们对生活质量的要求也越来越高。所以很多人都希望在一年四季都能享受高品质的新鲜蔬菜。特别是在北方寒冷的冬季蔬菜由南向北长途运输，不但成本高，而且还耽搁了最佳食用蔬菜的时间。
本课题是使用AT89C51单片机为主芯片的监控系统，它的功能是将温室大棚内的温湿度进行检测和控制。DHT11是系统中的温湿度传感器，通过它对温湿度采集，然后将数值在1602液晶屏上显示出来。并有越限声光报警随即启动外部设备，最终得到适宜的环境，保证大棚内的蔬菜生长在优质舒适的环境内以顺应生产需要。
要想温室大棚快速稳定发展必须要有一套先进科学的管理方法，更需要有一个可以对温室大棚环境参数进行实时检测控制的系统。
关键词 AT89C51单片机，DHT11，1602液晶显示屏，自动控制检测，报警
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究的状况 2
2 温湿度监控的主要内容及设计方案 3
2.1 主要内容 3
2.2 设计方案 4
3 温湿度监控系统硬件设计 6
3.1 单片机选取与设计 7
3.2 温湿度采集电路的设计 8
3.3 1602液晶显示模块设计 10
3.4 报警模块设计 12
3.5 键盘输入控制模块设计 13
3.6 电平转换模块设计 13
4 温湿度监控系统的软件设计 14
4.1 初始化模块 15
4.2 温湿度检测控制模块 15
4.3 1602液晶显示模块 16
4.4 报警模块 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
17
5 系统调试与性能分析 17
5.1 系统调试 17
5.2 调试结果及性能分析 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附录A 整体电路图 26
附录B元器件清单 27
附录C 程序代码 28
1 引言
环境质量参数的监测和控制在工、农业生产，国防安全和航空航天等行业中都具有十分普遍的实际应用。由于应用情况、采集参数的不同，则其系统设计也大不相同。在现实生活和各行业发展中这一系统的应用十分广泛。温室大棚环境质量检测系统中两个极其重要的参数指标是湿度和温度，所以要实时的对温度和湿度进行检测和分析，从而选取合理的方法进行应对，使温室大棚内的环境最易植物生长。
现在，市场上温湿度检测器件种类各式各样，并且具有很广泛的实际应用市场，再加上大规模集成电路技术和单片机等现代科技的陆续进展，之后便产生了稳定性高，可行性好且易于控制的单片机参数采集控制系统。随着国内外社会的不断发展和提高，很多人对现在所处的生活环境要求变得愈来愈苛刻。就像人们想时时刻刻都能吃到新鲜优质的水果蔬菜，这样就要发挥温室大棚的作用，使蔬菜生长在温室大棚内并且使大棚内的环境适宜蔬菜植物生长。以单片机为核心设计出来的温室大棚环境实时检测系统，将会对大棚类的环境参数进行良好的检测控制。
在家用智能电器、安全保障系统、通讯等方面，都能用AT89C51单片机作为它们很好的控制芯片，在许多需要监测环境温湿度的监控系统中也能见到他的身影。用AT89C51单片机作为主要芯片设计出来的蔬菜大棚温湿度实时控制系统有两个很明显的优势就是性能良好、价格便宜。同时，在学习和运用中，AT89C51单片机系统也很容易操作。使用这个监控系统，温室大棚内的温度湿度的变化会得到实时的显示，并且相对精确，还能实现重要的越限报警功能和自动开启外设调节环境的功能。在蔬菜大棚中使用了这样的环境监测系统，便可以让蔬菜生长在最适宜自己的环境中。
1.1课题研究的背景
自我国改革开放到现在，国民经济快速发展，社会地位也在不断的提高，这使得我们对生活的质量要求也越来越高，生活质量水平的高低就成了人们追求生活品质的至关因素。如何在一年四季都能种植和培养出优质新鲜的蔬菜，一直是人们研究的课题方向。所以说基于单片机的蔬菜温室大棚温坏境实时监控系统对解决这种问题不仅是一个研究的课题那么简单，而是至关于注重人类生活质量和生活品质提高上的一个重要举措。
栽培植物和种植植物现在基本上都是在温室中进行的，区如果有一个科学的，先进的栽培方法，温室栽培的目的才能够更好的应用与实现。这样就可用它来监控植物 在各个时间段所需要的温度和湿度等一系列环境参数。在温室监控系统中，用来实时监控温湿度的单片机，有很强的功能，并且在此系统中应用单片机，不仅体现了单片机的一种实际意义，更是把单片机具体化应用的一种体现，这种单片机的实际应用会在单片机温室大棚技术的不断发展下变得很普及，它代表了一种智能监控的方法。
1.2课题研究的目的和意义
社会在发展，国民经济增长，生活水平提高，对生活质量的要求也越来越高，冬天能够吃到新鲜蔬菜成了所有人的诉求。由此冬季大棚蔬菜市场也不断扩大，特别是在大西北地区寒冷的冬天由于自然环境的因素蔬菜棚内温度低不能及时种植出新鲜的蔬菜，于是有些人想到了把蔬菜从南方运到北方。但是问题来了，这样做不仅运输成本很高而且还吃不到新鲜的蔬菜，因为运输时间太长耽误了它的最佳食用期。这就需要发展农业科学技术，在北方大力推广蔬菜温室大棚的使用和建立，达到北方人也能吃到新鲜蔬菜的目的。说到蔬菜温室大棚那么温湿度尤为重要，在温室中只要控制好温湿度蔬菜便会很好的成长，如果只通过手动控制不仅消耗人力，也容易出错。所以，我们需要一个能自动监测控制温室大棚温湿度的监控系统，来满足我们的需求。
1.3国内外研究状况
西方国家比起我国在智能控制，现代化温室大棚的发展要早。 1949年，美国凭借高超的技术手段建立了全世界第一家温室大棚的雏形（工厂人工气候室)，便开始研究植物对生存环境的适应性和应变性。在20世纪60年代，先进的大棚生产已经应用到农业生产中，奥地利率先建成番茄生产厂，07年后荷兰、日本、美国、英国等国家，温室园艺的快速发展，温室设施广泛在园艺作物生产，畜牧养殖业使用。跟着计算机技术和自动控制技术的快速发展的脚步，温室大棚技术在过去的很长一段时间都是农业的重要部分，又随着控制技术和管理技术的发展，温室大棚在世界各地都有了一定的发展。尤其是在20世纪70年代出现的电子技术和微电脑，更使温室环境控制技术有了前所未有的变化。 80年来，随着微机价格下跌和快速发展，以及增加温室控制的要求，计算机集成温室环境控制系统在欧洲已经得到长足的发展，并进入了网络化，智能化的阶段。
现如今，国外的温室大棚技术已经发展到很好的水平了，并有自己的独特标准，温室的内部环境情况基本上是通过计算机来控制的，但检测则需要各种传感器。如温室内的温湿度，光照度，二氧化碳浓度等都是需要传感器来采集数据的，他们的系统基本上已经可以实现自动控制外部设施工作，如可加湿降温的喷灌设施，通风抽湿的风扇设施，锅炉湿帘等各种设施。计算机对这些设备和系统的控制不是简单的、没规划的、没目的的、没要求的一种静态的机器控制，而是对环境进行时时检测，分析数据，然后根据数据启动相应的设施，对蔬菜生长的环境进行智能的控制。有一些国家在自动化的基础上向着完全自动化和无人化的方向前进。
我国从1980年左右开始研究温室大棚的控制技术相对于国外还是比较迟的。当时，我国研究人员研究只掌握了在温室内微机控制技术。之后，在1990年左右，我国学习发达国家温室智能控制技术在此基础上开发研究自己的系统，这样以来我们的温室智能控制技术得到了很好的发展，之后便自主开发研究一些对环境进行控制的智能系统。近年来，随着中国学者不断努力，我国现在在此项技术上面也已经取得了很大进步，现在达到了从引进到吸收简单的应用程序，自主创新、集成应用的过渡，这在很大意义上已经肯定了我国的发展速度。2012年，张静在自己和团队的不不懈努力下设计出了一个温室环境监测系统，它的设计是基于无线传感器网络和嵌入式这两个技术。这个系统能够自动检测并显示大棚里面和外面的环境参数变量；按照不同作物的需要多因素综合调整和控制；在长期储存每个温室环境因子的数据，来满足科学研究和生产上的需求。2013年，是黑龙江省绥化市研究所开发的智能温室计算机控制系统，使用传感器测量和显示温室温度和湿度，使用计算机和外围电路来控制相应的执行机构使其自动运行，完成温室环境的智能控制。
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究的状况 2
2 温湿度监控的主要内容及设计方案 3
2.1 主要内容 3
2.2 设计方案 4
3 温湿度监控系统硬件设计 6
3.1 单片机选取与设计 7
3.2 温湿度采集电路的设计 8
3.3 1602液晶显示模块设计 10
3.4 报警模块设计 12
3.5 键盘输入控制模块设计 13
3.6 电平转换模块设计 13
4 温湿度监控系统的软件设计 14
4.1 初始化模块 15
4.2 温湿度检测控制模块 15
4.3 1602液晶显示模块 16
4.4 报警模块 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
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5 系统调试与性能分析 17
5.1 系统调试 17
5.2 调试结果及性能分析 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附录A 整体电路图 26
附录B元器件清单 27
附录C 程序代码 28
1 引言
环境质量参数的监测和控制在工、农业生产，国防安全和航空航天等行业中都具有十分普遍的实际应用。由于应用情况、采集参数的不同，则其系统设计也大不相同。在现实生活和各行业发展中这一系统的应用十分广泛。温室大棚环境质量检测系统中两个极其重要的参数指标是湿度和温度，所以要实时的对温度和湿度进行检测和分析，从而选取合理的方法进行应对，使温室大棚内的环境最易植物生长。
现在，市场上温湿度检测器件种类各式各样，并且具有很广泛的实际应用市场，再加上大规模集成电路技术和单片机等现代科技的陆续进展，之后便产生了稳定性高，可行性好且易于控制的单片机参数采集控制系统。随着国内外社会的不断发展和提高，很多人对现在所处的生活环境要求变得愈来愈苛刻。就像人们想时时刻刻都能吃到新鲜优质的水果蔬菜，这样就要发挥温室大棚的作用，使蔬菜生长在温室大棚内并且使大棚内的环境适宜蔬菜植物生长。以单片机为核心设计出来的温室大棚环境实时检测系统，将会对大棚类的环境参数进行良好的检测控制。
在家用智能电器、安全保障系统、通讯等方面，都能用AT89C51单片机作为它们很好的控制芯片，在许多需要监测环境温湿度的监控系统中也能见到他的身影。用AT89C51单片机作为主要芯片设计出来的蔬菜大棚温湿度实时控制系统有两个很明显的优势就是性能良好、价格便宜。同时，在学习和运用中，AT89C51单片机系统也很容易操作。使用这个监控系统，温室大棚内的温度湿度的变化会得到实时的显示，并且相对精确，还能实现重要的越限报警功能和自动开启外设调节环境的功能。在蔬菜大棚中使用了这样的环境监测系统，便可以让蔬菜生长在最适宜自己的环境中。
1.1课题研究的背景
自我国改革开放到现在，国民经济快速发展，社会地位也在不断的提高，这使得我们对生活的质量要求也越来越高，生活质量水平的高低就成了人们追求生活品质的至关因素。如何在一年四季都能种植和培养出优质新鲜的蔬菜，一直是人们研究的课题方向。所以说基于单片机的蔬菜温室大棚温坏境实时监控系统对解决这种问题不仅是一个研究的课题那么简单，而是至关于注重人类生活质量和生活品质提高上的一个重要举措。
栽培植物和种植植物现在基本上都是在温室中进行的，区如果有一个科学的，先进的栽培方法，温室栽培的目的才能够更好的应用与实现。这样就可用它来监控植物 在各个时间段所需要的温度和湿度等一系列环境参数。在温室监控系统中，用来实时监控温湿度的单片机，有很强的功能，并且在此系统中应用单片机，不仅体现了单片机的一种实际意义，更是把单片机具体化应用的一种体现，这种单片机的实际应用会在单片机温室大棚技术的不断发展下变得很普及，它代表了一种智能监控的方法。
1.2课题研究的目的和意义
社会在发展，国民经济增长，生活水平提高，对生活质量的要求也越来越高，冬天能够吃到新鲜蔬菜成了所有人的诉求。由此冬季大棚蔬菜市场也不断扩大，特别是在大西北地区寒冷的冬天由于自然环境的因素蔬菜棚内温度低不能及时种植出新鲜的蔬菜，于是有些人想到了把蔬菜从南方运到北方。但是问题来了，这样做不仅运输成本很高而且还吃不到新鲜的蔬菜，因为运输时间太长耽误了它的最佳食用期。这就需要发展农业科学技术，在北方大力推广蔬菜温室大棚的使用和建立，达到北方人也能吃到新鲜蔬菜的目的。说到蔬菜温室大棚那么温湿度尤为重要，在温室中只要控制好温湿度蔬菜便会很好的成长，如果只通过手动控制不仅消耗人力，也容易出错。所以，我们需要一个能自动监测控制温室大棚温湿度的监控系统，来满足我们的需求。
1.3国内外研究状况
西方国家比起我国在智能控制，现代化温室大棚的发展要早。 1949年，美国凭借高超的技术手段建立了全世界第一家温室大棚的雏形（工厂人工气候室)，便开始研究植物对生存环境的适应性和应变性。在20世纪60年代，先进的大棚生产已经应用到农业生产中，奥地利率先建成番茄生产厂，07年后荷兰、日本、美国、英国等国家，温室园艺的快速发展，温室设施广泛在园艺作物生产，畜牧养殖业使用。跟着计算机技术和自动控制技术的快速发展的脚步，温室大棚技术在过去的很长一段时间都是农业的重要部分，又随着控制技术和管理技术的发展，温室大棚在世界各地都有了一定的发展。尤其是在20世纪70年代出现的电子技术和微电脑，更使温室环境控制技术有了前所未有的变化。 80年来，随着微机价格下跌和快速发展，以及增加温室控制的要求，计算机集成温室环境控制系统在欧洲已经得到长足的发展，并进入了网络化，智能化的阶段。
现如今，国外的温室大棚技术已经发展到很好的水平了，并有自己的独特标准，温室的内部环境情况基本上是通过计算机来控制的，但检测则需要各种传感器。如温室内的温湿度，光照度，二氧化碳浓度等都是需要传感器来采集数据的，他们的系统基本上已经可以实现自动控制外部设施工作，如可加湿降温的喷灌设施，通风抽湿的风扇设施，锅炉湿帘等各种设施。计算机对这些设备和系统的控制不是简单的、没规划的、没目的的、没要求的一种静态的机器控制，而是对环境进行时时检测，分析数据，然后根据数据启动相应的设施，对蔬菜生长的环境进行智能的控制。有一些国家在自动化的基础上向着完全自动化和无人化的方向前进。
我国从1980年左右开始研究温室大棚的控制技术相对于国外还是比较迟的。当时，我国研究人员研究只掌握了在温室内微机控制技术。之后，在1990年左右，我国学习发达国家温室智能控制技术在此基础上开发研究自己的系统，这样以来我们的温室智能控制技术得到了很好的发展，之后便自主开发研究一些对环境进行控制的智能系统。近年来，随着中国学者不断努力，我国现在在此项技术上面也已经取得了很大进步，现在达到了从引进到吸收简单的应用程序，自主创新、集成应用的过渡，这在很大意义上已经肯定了我国的发展速度。2012年，张静在自己和团队的不不懈努力下设计出了一个温室环境监测系统，它的设计是基于无线传感器网络和嵌入式这两个技术。这个系统能够自动检测并显示大棚里面和外面的环境参数变量；按照不同作物的需要多因素综合调整和控制；在长期储存每个温室环境因子的数据，来满足科学研究和生产上的需求。2013年，是黑龙江省绥化市研究所开发的智能温室计算机控制系统，使用传感器测量和显示温室温度和湿度，使用计算机和外围电路来控制相应的执行机构使其自动运行，完成温室环境的智能控制。
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