基本单片机的果蔬环境监测控制系统设计与制作
日 期：2017年4月1日 本次课题设计了果蔬环境监测控制系统。整个果蔬环境的检测控制中，通过主控制单元AT89C51单片机实现果园和蔬菜园内的环境温度信号和环境湿度信号的检测、实现果蔬园内的检测信号的输出显示。该果蔬环境监测控制系统以主控制单元实现整个外部单元系统的驱动，外部系统单元主要由环境温湿度传感器DHT11检测单元、果蔬园内环境温湿度LCD1602显示器显示单元、园内环境温湿度检测报警单元、园内温度和湿度设定单元、果蔬园内环境报警处理单元等单元结构组成。整个检测系统装置，能够通过DHT11传感器实时的实现果蔬园内的温度和湿度信号的检测，并可以利用果蔬园内环境温湿度LCD1602显示器显示单元将检测的温度信号、湿度信号实时输出。系统检测的过程中发现果蔬园内的环境异常，不适合水果和蔬菜的生长，系统的环境报警装置单元启动，并且异常报警处理单元也会启动，实现降温增湿、或者升温减湿。整个果蔬环境监测控制系统，通过这种控制方式，来改善环境中的温度和湿度，保证果蔬园内的蔬菜和水平的顺利生长。
目 录
一、引言 1
二、果蔬环境监测控制方案设计 2
(一)设计方案 2
(二)任务要求 2
三、硬件设计 4
(一)单片机AT89C51最小系统电路 4
1.晶振电路 4
2.复位电路 5
(二) LCD1602液晶显示电路 5
(三)DHT11温湿度检测电路 6
(四)按键设定电路 6
(五)声光报警电路 7
(六)异常处理电路 7
四、软件设计 9
(一)系统主流程图 9
(二)DHT11温湿度检测流程 10
(三)LCD液晶显示流程 11
五、 系统调试 12
（一）实物制作 12
（二）实物调试 13
六、总结与展望 17
参考文献 18
致 谢 19
附录 20
附录一 原理图 20
附录二 源程序 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一、引言
生活质量的改善，人们对农产品的要求越来越高，一些果蔬农户为了保证蔬菜和水果的长势，都建立了果蔬大棚来维持果蔬的生长环境。在这种情况下，就需要更多的人力来监测果蔬大棚内的农产品生产的环境，这种做法，大量的浪费了劳动力，还不能节约成本。随着农业不断的发展，农产品受到的重视程度越来越高，菜场上新鲜的果蔬都是从果蔬园中运输过来，供给顾客，为了保证果蔬的健康生长，果蔬园中果蔬的生长环境要求比较高，以此来保证果蔬的顺利生长。如果长时间的通过人力来监测整个果蔬中的环境，不仅效率低，而且工作量大。作为通信专业的学生，利用自己的专业技能来解决果蔬环境的监测的难题，这对自己来说，将会是一件很有意义和收获的事，也能做到学有所用。
为此，本次设计了智能果蔬环境监测控制系统，在整个的果蔬监测控制系统中，通过单片机来实现整个果蔬环境监测系统的驱动控制，以温湿度传感器来采集环境中的温度信号和湿度信号，单片机对采集的温湿度数据信号进行处理，最终，通过LCD液晶显示器实时的显示果蔬园中温度数据和湿度数据，当检测的温度和湿度数据，超过了设定的温度或者湿度，异常处理装置会启动，改善果蔬园中的环境，即降温或除湿。通过改善果蔬的生长环境，保证其温度和湿度均适宜其果蔬生长，这将会提高绿色食物的生长状况，对农业的发展将起到促进作用。通过这种控制方式，智能的实现了果蔬中的温度和湿度的控制，节约了投入的成本，提高了工作效率，为此，研究该果蔬环境监测控制系统将会很有意义。
二、果蔬环境监测控制方案设计
(一)设计方案
本次设计的果蔬环境检测控制系统的设计中，根据设计的要求，完成了具体的系统方案设计，设计的系统方案如下：
整个果蔬环境的检测控制中，以主控制单元AT89C51单片机为主控制核心，以此来实现果园和蔬菜园内的环境温度信号和环境湿度信号的检测、实现果蔬园内的检测信号的输出显示控制。
该果蔬环境监测控制系统由主控制单元AT89C51单片机以及外部系统单元组成。外部系统由环境温湿度传感器DHT11检测单元、果蔬园内环境温湿度LCD1602显示器显示单元、园内环境温湿度检测报警单元、园内温度和湿度设定单元、果蔬园内环境报警处理单元等单元结构组成。
本次设计果蔬环境检测控制系统根据系统的组成以及系统的功能设计要求，完成了环境监测控制系统的总方案方框图设计，设计如图21所示。
图21 果蔬环境监测控制系统方框图
在果蔬环境监测控制系统中，整个检测系统装置，能够通过DHT11传感器实时的实现果蔬园内的温度和湿度信号的检测，并可以利用果蔬园内环境温湿度LCD1602显示器显示单元将检测的温度信号、湿度信号实时输出。利用单片机主控单元实现果蔬环境检测数据的处理，系统检测的过程中发现果蔬园内的环境异常，不适合水果和蔬菜的生长，系统的环境报警装置单元启动，并且异常报警处理单元也会启动，实现降温增湿、或者升温减湿。需要改变果蔬园林环境的温度和湿度情况，通过环境温湿度的设定功能，实现数据的调节。整个果蔬环境监测控制系统，通过这种控制方式，来改善环境中的温度和湿度，保证果蔬园内的蔬菜和水果的顺利生长。
(二)任务要求
果蔬环境监测控制系统中，根据系统设计方案要求，本次的设计中需要实现的具体任务如下：
果蔬环境内的蔬菜和水果的温度和湿度信号的检测。
果蔬环境内的蔬菜和水果检测环境温度和湿度数据输出显示。
果蔬环境内的蔬菜和水果的环境温度和湿度信号的预警上下数值设定。
果蔬环境内的蔬菜和水果的环境报警单元的控制设计。
果蔬环境内的蔬菜和水果环境预警后异常异常报警处理单元也会启动，实现降温增湿、或者升温减湿。
三、硬件设计
(一)单片机AT89C51最小系统电路
在果蔬环境监测控制系统中，为了实现果蔬园林内环境监测控制单元控制系统的设计，采用单片机AT89C51实现主单元控制，单片机引脚图如图31所示。
图31 ATC89C51单片机
该单片机芯片内部带有定时器、计数器、串口通信、IO驱动等功能。该芯片内部存储的程序可到4Kb，用于本次系统的程序保存内存足够。在控制外部模块的过程中，采用单片机的IO口来实现，可以有效实现单片机小电流控制模块的功能。本次选用的ATC89C51单片机是8位，工作过程中低功耗，损耗的电流在毫安量级。单片机最小系统由复位电路和晶振电路组成。
1.晶振电路
本次设计的晶振电路如图32所示。
图2 晶振电路
本次单片机的系统中，采用了一个12MHz的插脚封装的石英晶体也就是现在单片机上所用的晶振，通过在晶振的2脚并联2个陶瓷的22pF电容产生振荡，这样就能提供单片机的工作指令周期。
2.复位电路
温湿度控制系统由复位开关、电容、电阻组成。单片机在工作时，RST引脚端口高电平此时单片机进行初始化。如果单片机工作过程中出现异常，此时按下复位按键S1，单片机就会进行初始化程序。本次设计的复位电路如图33所示。
目 录
一、引言 1
二、果蔬环境监测控制方案设计 2
(一)设计方案 2
(二)任务要求 2
三、硬件设计 4
(一)单片机AT89C51最小系统电路 4
1.晶振电路 4
2.复位电路 5
(二) LCD1602液晶显示电路 5
(三)DHT11温湿度检测电路 6
(四)按键设定电路 6
(五)声光报警电路 7
(六)异常处理电路 7
四、软件设计 9
(一)系统主流程图 9
(二)DHT11温湿度检测流程 10
(三)LCD液晶显示流程 11
五、 系统调试 12
（一）实物制作 12
（二）实物调试 13
六、总结与展望 17
参考文献 18
致 谢 19
附录 20
附录一 原理图 20
附录二 源程序 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一、引言
生活质量的改善，人们对农产品的要求越来越高，一些果蔬农户为了保证蔬菜和水果的长势，都建立了果蔬大棚来维持果蔬的生长环境。在这种情况下，就需要更多的人力来监测果蔬大棚内的农产品生产的环境，这种做法，大量的浪费了劳动力，还不能节约成本。随着农业不断的发展，农产品受到的重视程度越来越高，菜场上新鲜的果蔬都是从果蔬园中运输过来，供给顾客，为了保证果蔬的健康生长，果蔬园中果蔬的生长环境要求比较高，以此来保证果蔬的顺利生长。如果长时间的通过人力来监测整个果蔬中的环境，不仅效率低，而且工作量大。作为通信专业的学生，利用自己的专业技能来解决果蔬环境的监测的难题，这对自己来说，将会是一件很有意义和收获的事，也能做到学有所用。
为此，本次设计了智能果蔬环境监测控制系统，在整个的果蔬监测控制系统中，通过单片机来实现整个果蔬环境监测系统的驱动控制，以温湿度传感器来采集环境中的温度信号和湿度信号，单片机对采集的温湿度数据信号进行处理，最终，通过LCD液晶显示器实时的显示果蔬园中温度数据和湿度数据，当检测的温度和湿度数据，超过了设定的温度或者湿度，异常处理装置会启动，改善果蔬园中的环境，即降温或除湿。通过改善果蔬的生长环境，保证其温度和湿度均适宜其果蔬生长，这将会提高绿色食物的生长状况，对农业的发展将起到促进作用。通过这种控制方式，智能的实现了果蔬中的温度和湿度的控制，节约了投入的成本，提高了工作效率，为此，研究该果蔬环境监测控制系统将会很有意义。
二、果蔬环境监测控制方案设计
(一)设计方案
本次设计的果蔬环境检测控制系统的设计中，根据设计的要求，完成了具体的系统方案设计，设计的系统方案如下：
整个果蔬环境的检测控制中，以主控制单元AT89C51单片机为主控制核心，以此来实现果园和蔬菜园内的环境温度信号和环境湿度信号的检测、实现果蔬园内的检测信号的输出显示控制。
该果蔬环境监测控制系统由主控制单元AT89C51单片机以及外部系统单元组成。外部系统由环境温湿度传感器DHT11检测单元、果蔬园内环境温湿度LCD1602显示器显示单元、园内环境温湿度检测报警单元、园内温度和湿度设定单元、果蔬园内环境报警处理单元等单元结构组成。
本次设计果蔬环境检测控制系统根据系统的组成以及系统的功能设计要求，完成了环境监测控制系统的总方案方框图设计，设计如图21所示。
图21 果蔬环境监测控制系统方框图
在果蔬环境监测控制系统中，整个检测系统装置，能够通过DHT11传感器实时的实现果蔬园内的温度和湿度信号的检测，并可以利用果蔬园内环境温湿度LCD1602显示器显示单元将检测的温度信号、湿度信号实时输出。利用单片机主控单元实现果蔬环境检测数据的处理，系统检测的过程中发现果蔬园内的环境异常，不适合水果和蔬菜的生长，系统的环境报警装置单元启动，并且异常报警处理单元也会启动，实现降温增湿、或者升温减湿。需要改变果蔬园林环境的温度和湿度情况，通过环境温湿度的设定功能，实现数据的调节。整个果蔬环境监测控制系统，通过这种控制方式，来改善环境中的温度和湿度，保证果蔬园内的蔬菜和水果的顺利生长。
(二)任务要求
果蔬环境监测控制系统中，根据系统设计方案要求，本次的设计中需要实现的具体任务如下：
果蔬环境内的蔬菜和水果的温度和湿度信号的检测。
果蔬环境内的蔬菜和水果检测环境温度和湿度数据输出显示。
果蔬环境内的蔬菜和水果的环境温度和湿度信号的预警上下数值设定。
果蔬环境内的蔬菜和水果的环境报警单元的控制设计。
果蔬环境内的蔬菜和水果环境预警后异常异常报警处理单元也会启动，实现降温增湿、或者升温减湿。
三、硬件设计
(一)单片机AT89C51最小系统电路
在果蔬环境监测控制系统中，为了实现果蔬园林内环境监测控制单元控制系统的设计，采用单片机AT89C51实现主单元控制，单片机引脚图如图31所示。
图31 ATC89C51单片机
该单片机芯片内部带有定时器、计数器、串口通信、IO驱动等功能。该芯片内部存储的程序可到4Kb，用于本次系统的程序保存内存足够。在控制外部模块的过程中，采用单片机的IO口来实现，可以有效实现单片机小电流控制模块的功能。本次选用的ATC89C51单片机是8位，工作过程中低功耗，损耗的电流在毫安量级。单片机最小系统由复位电路和晶振电路组成。
1.晶振电路
本次设计的晶振电路如图32所示。
图2 晶振电路
本次单片机的系统中，采用了一个12MHz的插脚封装的石英晶体也就是现在单片机上所用的晶振，通过在晶振的2脚并联2个陶瓷的22pF电容产生振荡，这样就能提供单片机的工作指令周期。
2.复位电路
温湿度控制系统由复位开关、电容、电阻组成。单片机在工作时，RST引脚端口高电平此时单片机进行初始化。如果单片机工作过程中出现异常，此时按下复位按键S1，单片机就会进行初始化程序。本次设计的复位电路如图33所示。
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