温室自动喷灌控制系统
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外的发展现状 1
2 系统总体设计与分析 1
2.1 总体方案 1
2.2 控制方案 2
3 系统硬件设计 4
3.1 单片机系统硬件设计 4
3.2 LCD显示硬件设计 4
3.3 按键控制模块硬件设计 6
3.4 继电器模块硬件设计 6
3.5 报警模块 7
3.6 温湿度采集模块硬件设计 7
4 软件系统的设计 9
4.1 本系统主程序 10
4.2 键盘输入模块 10
4.3 温湿度传感器控制模块设计 13
4.4 LCD显示模块软件设计 15
4.5 时钟模块 17
4.6 软件抗干扰措施 18
5 系统仿真与调试 19
5.1 系统仿真 19
5.2 系统的调试 19
6 总结与展望 20
6.1 设计总结 20
6.2 展望未来 21
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 研究背景
我国是一个水资源缺乏的国家，我国农业发展的必然趋势是大力推广节水型农业。 我国农业科技在不断的发展，人们越来越关注温室自动喷灌控制系统技术，智能喷灌系统由于具有节水. 不需要人为的干预，运转稳定，渐渐地获得了广泛的应用。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
.141.449HZ$D.141.450htmlssentence_detail4.htm>
1.2 国内外的发展现状
微灌技术以色列是世界上具有代表性的，水利用率很高的是温室滴灌，智能化仪器控制微灌溉系统，很高的自动化，完整方便的匹配，系统比较稳定可靠性高。根据土壤条件下，作物生长的因素，由计算机自动灌溉和施肥喷雾冷却功能。埋在地下的传感器可以传回有关土壤温湿度的信息，有些传感器专门针对检测植物内部体类的水分的变化情况比如根茎里面的水分来判断要不要灌溉的。
英国在农业方面做的非常不错，在一些研究所里进行了很多传感器与植物内部的水分测量的研究，通过世界上比较先进的技术，利用传感器在植物的体内进行检查，这样就能根据植物的生理进行，合理的灌溉。美国，澳大利亚，法国和其他国家和地区已经开发出一种成熟和一系列的灌溉控制系统。
我国的微灌技术发展并不算太晚，我国的微灌技术的试验研究是从1974年引进墨西哥滴灌设备开始的。先后经历了一下阶段引进国际配置阶段，增加试点阶段，高起点研制设备产品阶段。在有关部门的努力下，灌溉取得了丰硕成果，使灌溉技术走向成熟。
2 系统总体设计与分析
2.1 总体方案
本系统由单片机，环境测量系统，控制系统和人机对话系统包括四个主要部分。原理框图如图2.1所示。
2.1 系统结构示意图
环境测量系统：主要的功能和任务是对空气、土壤的温湿度的测量，并把测量的结果传送到单片机、喷灌控制系统、通风窗、加热器等执行机构的启动和关闭，根据事先预设的上下限和检测出来的数据的比较结果来控制的。对相应的信号进行执行的机构，使环境处在一个比较稳定和更适宜作物生长的参数条件。LCD：用来显示时间，各个环境的参数的检测值和预设值。按键：用来输入和设定各种数值。声光报警电路：当检测的数值超过了预设值范围时有声音报警和亮灯报警，已提醒人们做出相关的处理。微型控制装置系统：对传输过来的系统进行相关的处理。
2.2 控制方案
系统使用了手动和自动两种方法来对系统进行控制，从而提高设备运行的可靠性。
2.2.1 手动控制模式
手动控制比较简单，由开关、继电器、接触器等电子元器件组成。其结构框图如图2.2所示
图2.2 手动控制系统框图
2.2.2 自动控制模式
温度和湿度传感器来检测环境因素，下部和上部的预设值的绑定，当检测到的数据超过设定值时，反应，和用于打开和关闭自动驾驶装置，运行成本低，可节约劳动力。
图2.3 系统结构框图
3 系统硬件设计
该单片机与辅助电路，键盘控制硬件系统，温湿度数据采集模块，液晶显示模块，继电器模块电路共同组成了系统的构架。
图3.1 系统整体电路框图
3.1 单片机系统硬件设计
中央控制系统本系统选用了89C51,单片机最小系统连接了晶振电路和复位电路，单片机的晶振一般为12hz,有了晶振的话就相当于有了内部时钟模块 ，复位电路主要是为了系统运行出现了差错的时候，按下复位键使系统数据恢复到初始状态。图3.2为单片机最小系统原理图。
图3.2 单片机最小系统
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
LCD显示硬件设计
由于本次系统显示的比较多，所以传统的LED不能满足需求，这里我们采用LCD
液晶显示原理，液晶显示器是液体的物理性质的使用，显示控制电压，功率的显示，可以显示图形。液晶显示在外形和功能上有很多的优点，是其它所不能相比的，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。LCD和单片
机的连线如图3.3所示。
图3.3 LCD与单片机的连接图
下面为LCD的读写操作流程图
图3.4 读操作时序图
图3.5 写操作时序图
液晶显示原理是液体的物理性质的使用，显示控制电压，功率的显示，可以显示图形。由于具有从外形，功能及全彩色显示方面比较其他具有更多的优点的特征，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
3.3 按键控制模块硬件设计
在单片机系统中，键盘分为编码和非编码键盘，键盘接口形式。编码键盘的每个按键，键盘将自动提供关键的读数，并输出脉冲在同一芯片的通知，键盘使用方便，但结构复杂。而非编码式没有编码，只是根据按键的闭合来控制相关电路的高低电平。
非编码式键盆分为矩阵结构键盘和独立按键结构键盘两种[5]，矩阵结构键盘适合按键数量多的场合，独立按键结构就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O口线，没根I/O口线单独工作，互不影响，此键试用于按键较少的场合。
（8）CRC数据传输校验功能是可靠的；
（9）该校准因子载荷的内部，保证互换性100%。
K3ODH
K4OEH
其他OFFH
状态表
4.2.2 状态转移法按键控制程序设计
温度和湿度采集模块的函数名称及功能：
函数名称：void DHT11_start()
For(;x>0;x--);
}
Void write_com(uchar com) //LCD写命令
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外的发展现状 1
2 系统总体设计与分析 1
2.1 总体方案 1
2.2 控制方案 2
3 系统硬件设计 4
3.1 单片机系统硬件设计 4
3.2 LCD显示硬件设计 4
3.3 按键控制模块硬件设计 6
3.4 继电器模块硬件设计 6
3.5 报警模块 7
3.6 温湿度采集模块硬件设计 7
4 软件系统的设计 9
4.1 本系统主程序 10
4.2 键盘输入模块 10
4.3 温湿度传感器控制模块设计 13
4.4 LCD显示模块软件设计 15
4.5 时钟模块 17
4.6 软件抗干扰措施 18
5 系统仿真与调试 19
5.1 系统仿真 19
5.2 系统的调试 19
6 总结与展望 20
6.1 设计总结 20
6.2 展望未来 21
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 研究背景
我国是一个水资源缺乏的国家，我国农业发展的必然趋势是大力推广节水型农业。 我国农业科技在不断的发展，人们越来越关注温室自动喷灌控制系统技术，智能喷灌系统由于具有节水. 不需要人为的干预，运转稳定，渐渐地获得了广泛的应用。
.141.449HZ$D.141.450htmlssentence_detail4.htm>
1.2 国内外的发展现状
微灌技术以色列是世界上具有代表性的，水利用率很高的是温室滴灌，智能化仪器控制微灌溉系统，很高的自动化，完整方便的匹配，系统比较稳定可靠性高。根据土壤条件下，作物生长的因素，由计算机自动灌溉和施肥喷雾冷却功能。埋在地下的传感器可以传回有关土壤温湿度的信息，有些传感器专门针对检测植物内部体类的水分的变化情况比如根茎里面的水分来判断要不要灌溉的。
英国在农业方面做的非常不错，在一些研究所里进行了很多传感器与植物内部的水分测量的研究，通过世界上比较先进的技术，利用传感器在植物的体内进行检查，这样就能根据植物的生理进行，合理的灌溉。美国，澳大利亚，法国和其他国家和地区已经开发出一种成熟和一系列的灌溉控制系统。
我国的微灌技术发展并不算太晚，我国的微灌技术的试验研究是从1974年引进墨西哥滴灌设备开始的。先后经历了一下阶段引进国际配置阶段，增加试点阶段，高起点研制设备产品阶段。在有关部门的努力下，灌溉取得了丰硕成果，使灌溉技术走向成熟。
2 系统总体设计与分析
2.1 总体方案
本系统由单片机，环境测量系统，控制系统和人机对话系统包括四个主要部分。原理框图如图2.1所示。
2.1 系统结构示意图
环境测量系统：主要的功能和任务是对空气、土壤的温湿度的测量，并把测量的结果传送到单片机、喷灌控制系统、通风窗、加热器等执行机构的启动和关闭，根据事先预设的上下限和检测出来的数据的比较结果来控制的。对相应的信号进行执行的机构，使环境处在一个比较稳定和更适宜作物生长的参数条件。LCD：用来显示时间，各个环境的参数的检测值和预设值。按键：用来输入和设定各种数值。声光报警电路：当检测的数值超过了预设值范围时有声音报警和亮灯报警，已提醒人们做出相关的处理。微型控制装置系统：对传输过来的系统进行相关的处理。
2.2 控制方案
系统使用了手动和自动两种方法来对系统进行控制，从而提高设备运行的可靠性。
2.2.1 手动控制模式
手动控制比较简单，由开关、继电器、接触器等电子元器件组成。其结构框图如图2.2所示
图2.2 手动控制系统框图
2.2.2 自动控制模式
温度和湿度传感器来检测环境因素，下部和上部的预设值的绑定，当检测到的数据超过设定值时，反应，和用于打开和关闭自动驾驶装置，运行成本低，可节约劳动力。
图2.3 系统结构框图
3 系统硬件设计
该单片机与辅助电路，键盘控制硬件系统，温湿度数据采集模块，液晶显示模块，继电器模块电路共同组成了系统的构架。
图3.1 系统整体电路框图
3.1 单片机系统硬件设计
中央控制系统本系统选用了89C51,单片机最小系统连接了晶振电路和复位电路，单片机的晶振一般为12hz,有了晶振的话就相当于有了内部时钟模块 ，复位电路主要是为了系统运行出现了差错的时候，按下复位键使系统数据恢复到初始状态。图3.2为单片机最小系统原理图。
图3.2 单片机最小系统
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
LCD显示硬件设计
由于本次系统显示的比较多，所以传统的LED不能满足需求，这里我们采用LCD
液晶显示原理，液晶显示器是液体的物理性质的使用，显示控制电压，功率的显示，可以显示图形。液晶显示在外形和功能上有很多的优点，是其它所不能相比的，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。LCD和单片
机的连线如图3.3所示。
图3.3 LCD与单片机的连接图
下面为LCD的读写操作流程图
图3.4 读操作时序图
图3.5 写操作时序图
液晶显示原理是液体的物理性质的使用，显示控制电压，功率的显示，可以显示图形。由于具有从外形，功能及全彩色显示方面比较其他具有更多的优点的特征，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
3.3 按键控制模块硬件设计
在单片机系统中，键盘分为编码和非编码键盘，键盘接口形式。编码键盘的每个按键，键盘将自动提供关键的读数，并输出脉冲在同一芯片的通知，键盘使用方便，但结构复杂。而非编码式没有编码，只是根据按键的闭合来控制相关电路的高低电平。
非编码式键盆分为矩阵结构键盘和独立按键结构键盘两种[5]，矩阵结构键盘适合按键数量多的场合，独立按键结构就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O口线，没根I/O口线单独工作，互不影响，此键试用于按键较少的场合。
（8）CRC数据传输校验功能是可靠的；
（9）该校准因子载荷的内部，保证互换性100%。
K3ODH
K4OEH
其他OFFH
状态表
4.2.2 状态转移法按键控制程序设计
温度和湿度采集模块的函数名称及功能：
函数名称：void DHT11_start()
For(;x>0;x--);
}
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