温湿度传感器和gsm通信模块的农村大棚检测装置的研究
摘 要当今社会农业发展十分迅猛，农村大棚也正朝着高效化、人性化的方向发展。随着农村产业规模的提高，对于那些数量较多的大棚，传统的温湿度控制措施显得捉襟见肘。所以，现代化的温室蔬菜大棚的管理系统中一般都会加入温湿度自动控制体系，以满足蔬菜生长对气候条件和环境的需要，实现温室大棚的高效化管理。本系统提出了一种基于温湿度传感器和GSM模块的温室大棚监测系统，本系统采用STC89C52单片机作为控制中心，DHT11温湿度传感器进行温湿度采集，并通过GSM模块与用户进行信息通讯，LCD1602液晶模块进行显示，使用户可以随时对温湿度大棚内的温度进行实时监测，以便于对温湿度大棚进行管理。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
第二章 方案设计 5
2.1 设计思想 5
2.2 实现功能 5
2.3方案可行性论证 6
2.4 元件和芯片的选择 7
2.5设计语言的选择 9
第三章 硬件设计 11
3.1 GSM模块部分 11
3.2 单片机模块 13
3.3 温湿度传感器模块 15
3.4液晶显示模块 19
3.5 时钟模块 21
3.6 成品展示 22
第四章 软件系统的实现 27
4.1 软件设计的思路和总体程序流图 27
4.2 温湿度测量模块设计 28
4.3 按键扫描模块的设计 29
4.4 判断模块与报警模块的设计 30
4.5系统调试 31
第五章 总结与展望 38
5.1 设计总结 38
5.2 设计展望 38
参考文献 39
攻读学位期间取得的成果 42
致谢 43
附录一 44
附录二 44
第1章 绪论
1.1 研究背景
目前，我国正处于农业转型阶段
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
。传统农业正在悄悄退出历史舞台，取而代之的是现代化农业。现代化农业以其优质、高效、多产的优势为当今社会所青睐。作为现代化农业设施重要产物——温室大棚，在全国各地已经得到了广泛应用。外界因素对温室大棚的干扰可以忽略，大棚内的环境和气候条件可以由人为控制，所以，大棚可以看作是一个半封闭型的人工生态系统。大棚内跟植物生长有关的各种参量和环境条件，都是可控的。所以，也可以这样认为，大棚控制技术优劣，直接决定了农作物的产量，决定了经济效益。
通常来说温室大棚监测系统包含以下几个模块：气候条件参数采集模块、数据处理模块、指令执行模块[1]。在当前的监测系统中，需要采集的环境参数主要是温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等[2]。在实际应用中，还要根据大棚的规模、种类，在不同区域、不同地点设置不同的采集方式，以确保数据采集的准确性。比如说，在东北地区，冬季十分漫长且寒冷，每年大约有4~5月在冬季渡过，且最低温度可低至20℃以下，所以，大棚中最重要的环节就是温度的调节。这时，可以将一天分为6:0016:00、16:006:00两个时间段，分别根据温度的变化情况来调节温度。白天温度较高需要增强光合作用，可以让温度保持在25℃~30℃；晚上农作物的光合作用减弱甚至不进行光合作用，而呼吸作用增强，此时就需要稍稍降低温度，以抑制农作物的呼吸作用，避免因呼吸作用过强导致产量下降，因此夜间的温度可以降至10℃~12℃。但是，值得注意的是，在考虑外界因素的影响的时候，不能忽略因植物自身生理的过程而对大棚环境造成的影响，比如要考虑植物的蒸腾作用等。实际上温室大棚内的湿度还要考虑到植物的蒸腾作用。植物的蒸腾作用对大棚湿度的影响可以通过对大棚的实时监测来确定，这一系列的监测可以通过单片机来实现。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究状况
世界第一台计算机出现于美国，同样美国也是将计算机技术应用于温室大棚最早的国家，其规模也是世界之最[3]。美国研发的一款将计算机应用到大棚监测的监测系统，可以根据农作物的生长特点以及植物生长发育所需要的条件，对大棚内的二氧化碳浓度、温度、湿度、光照、肥料等情况进行自动调控，还可以通过模拟特定的气候环境对花卉、果蔬等产品进行开花、结果的控制[4]。
作为亚洲最发达的国家之一的日本，农业设施也十分发达，但是其主要内容是用于园艺。在园艺栽培中，温室塑料大棚也是应用最广泛的，其栽培面积和规模在世界上也是屈指可数的，普遍实施栽培生产的作物主要是水果、蔬菜和花卉。种苗生产设备在使用过程中会出现许多负面问题，如多湿、高温等[4]。为了更好地解决这些问题，日本进行了一些设施项目的专项研究，主要有设施内播种装置、苗接触装置、换气扇的旋转和遮光设置的开闭装置（可以认为是温湿度控制）、缺苗死苗监测及去除补栽装置等方面的自动化农业设备的研究[4]。
英国在2002年，由伦敦大学农学院牵头，利用计算机遥感技术，首次成功观测出50km以外的大棚内的温湿度状况，并进行了调控。
荷兰也是园艺大棚发展较早的国家之一。 处于高纬度地区的荷兰，光照时间较短，全年平均气温仅为17℃，不太适合农作物生长。所以，集中力量培育经济价值较高的鲜花和蔬菜，大规模开发和应用发展玻璃大棚和与其配套的工作设施，实现全自动控制是很有必要的[5]。
另外，国外大棚产业都处于高科技状态。遥感技术、网络技术等高新技术已经逐渐应用到了大棚中。农业的发展也向着高精度、高灵敏度的趋势发展。近几年，许多国家都已经制定了温室大棚的标准，显而易见，温室大棚正朝着自动化、精确化、高效化、无人化的方向发展。
1.2.2 国内研究情况
我国计算机的起源可以追溯到十九世纪七十年代中期，当时主要是用于数据的分析和计算，用于大型工程的运算。到了七十年代晚期，我国从农业发达国家引进了现代化大棚，从此我国开启了现代化农业的新时代。
1987年中国农业科学院从罗马尼亚，引进了当时最先进的FELIXC512系统，我国第一个以计算机应用为基础的全国农业系统，也在此时正式成立了。
2005年，由杜辉牵头的“基于蓝牙设备的分布式温室监控系统的研究”正式开始。在这个系统中，作者对现场总线技术进行了改进。在这个基础上加入了蓝牙系统，便于大棚群的监控。但当时蓝牙技术还不成熟，所以，该系统投入到实际应用还有一段路要走[6]。
2007年，唐娟等研究了“基于新型AVR单片机的温室控制系统”。该系统将想单独生产和大批量生产结合起来，实现了温室大棚的自动化管理。但是，所有的功能均由单片机完成，单片机一旦出现故障，整个系统都将崩溃。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
第二章 方案设计 5
2.1 设计思想 5
2.2 实现功能 5
2.3方案可行性论证 6
2.4 元件和芯片的选择 7
2.5设计语言的选择 9
第三章 硬件设计 11
3.1 GSM模块部分 11
3.2 单片机模块 13
3.3 温湿度传感器模块 15
3.4液晶显示模块 19
3.5 时钟模块 21
3.6 成品展示 22
第四章 软件系统的实现 27
4.1 软件设计的思路和总体程序流图 27
4.2 温湿度测量模块设计 28
4.3 按键扫描模块的设计 29
4.4 判断模块与报警模块的设计 30
4.5系统调试 31
第五章 总结与展望 38
5.1 设计总结 38
5.2 设计展望 38
参考文献 39
攻读学位期间取得的成果 42
致谢 43
附录一 44
附录二 44
第1章 绪论
1.1 研究背景
目前，我国正处于农业转型阶段
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
。传统农业正在悄悄退出历史舞台，取而代之的是现代化农业。现代化农业以其优质、高效、多产的优势为当今社会所青睐。作为现代化农业设施重要产物——温室大棚，在全国各地已经得到了广泛应用。外界因素对温室大棚的干扰可以忽略，大棚内的环境和气候条件可以由人为控制，所以，大棚可以看作是一个半封闭型的人工生态系统。大棚内跟植物生长有关的各种参量和环境条件，都是可控的。所以，也可以这样认为，大棚控制技术优劣，直接决定了农作物的产量，决定了经济效益。
通常来说温室大棚监测系统包含以下几个模块：气候条件参数采集模块、数据处理模块、指令执行模块[1]。在当前的监测系统中，需要采集的环境参数主要是温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等[2]。在实际应用中，还要根据大棚的规模、种类，在不同区域、不同地点设置不同的采集方式，以确保数据采集的准确性。比如说，在东北地区，冬季十分漫长且寒冷，每年大约有4~5月在冬季渡过，且最低温度可低至20℃以下，所以，大棚中最重要的环节就是温度的调节。这时，可以将一天分为6:0016:00、16:006:00两个时间段，分别根据温度的变化情况来调节温度。白天温度较高需要增强光合作用，可以让温度保持在25℃~30℃；晚上农作物的光合作用减弱甚至不进行光合作用，而呼吸作用增强，此时就需要稍稍降低温度，以抑制农作物的呼吸作用，避免因呼吸作用过强导致产量下降，因此夜间的温度可以降至10℃~12℃。但是，值得注意的是，在考虑外界因素的影响的时候，不能忽略因植物自身生理的过程而对大棚环境造成的影响，比如要考虑植物的蒸腾作用等。实际上温室大棚内的湿度还要考虑到植物的蒸腾作用。植物的蒸腾作用对大棚湿度的影响可以通过对大棚的实时监测来确定，这一系列的监测可以通过单片机来实现。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究状况
世界第一台计算机出现于美国，同样美国也是将计算机技术应用于温室大棚最早的国家，其规模也是世界之最[3]。美国研发的一款将计算机应用到大棚监测的监测系统，可以根据农作物的生长特点以及植物生长发育所需要的条件，对大棚内的二氧化碳浓度、温度、湿度、光照、肥料等情况进行自动调控，还可以通过模拟特定的气候环境对花卉、果蔬等产品进行开花、结果的控制[4]。
作为亚洲最发达的国家之一的日本，农业设施也十分发达，但是其主要内容是用于园艺。在园艺栽培中，温室塑料大棚也是应用最广泛的，其栽培面积和规模在世界上也是屈指可数的，普遍实施栽培生产的作物主要是水果、蔬菜和花卉。种苗生产设备在使用过程中会出现许多负面问题，如多湿、高温等[4]。为了更好地解决这些问题，日本进行了一些设施项目的专项研究，主要有设施内播种装置、苗接触装置、换气扇的旋转和遮光设置的开闭装置（可以认为是温湿度控制）、缺苗死苗监测及去除补栽装置等方面的自动化农业设备的研究[4]。
英国在2002年，由伦敦大学农学院牵头，利用计算机遥感技术，首次成功观测出50km以外的大棚内的温湿度状况，并进行了调控。
荷兰也是园艺大棚发展较早的国家之一。 处于高纬度地区的荷兰，光照时间较短，全年平均气温仅为17℃，不太适合农作物生长。所以，集中力量培育经济价值较高的鲜花和蔬菜，大规模开发和应用发展玻璃大棚和与其配套的工作设施，实现全自动控制是很有必要的[5]。
另外，国外大棚产业都处于高科技状态。遥感技术、网络技术等高新技术已经逐渐应用到了大棚中。农业的发展也向着高精度、高灵敏度的趋势发展。近几年，许多国家都已经制定了温室大棚的标准，显而易见，温室大棚正朝着自动化、精确化、高效化、无人化的方向发展。
1.2.2 国内研究情况
我国计算机的起源可以追溯到十九世纪七十年代中期，当时主要是用于数据的分析和计算，用于大型工程的运算。到了七十年代晚期，我国从农业发达国家引进了现代化大棚，从此我国开启了现代化农业的新时代。
1987年中国农业科学院从罗马尼亚，引进了当时最先进的FELIXC512系统，我国第一个以计算机应用为基础的全国农业系统，也在此时正式成立了。
2005年，由杜辉牵头的“基于蓝牙设备的分布式温室监控系统的研究”正式开始。在这个系统中，作者对现场总线技术进行了改进。在这个基础上加入了蓝牙系统，便于大棚群的监控。但当时蓝牙技术还不成熟，所以，该系统投入到实际应用还有一段路要走[6]。
2007年，唐娟等研究了“基于新型AVR单片机的温室控制系统”。该系统将想单独生产和大批量生产结合起来，实现了温室大棚的自动化管理。但是，所有的功能均由单片机完成，单片机一旦出现故障，整个系统都将崩溃。
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