大棚温湿度自动检测及控制系统的设计
目 录
引 言 1
一、系统设计方案 1
二、硬件电路的设计 2
（一）单片机 2
（二）LCD1602 显示电路 2
（三）温湿度采集电路 3
（四）按键调整电路 3
（五） 时钟电路 4
（六） 复位电路 4
（七）报警指示灯电路 5
（八）控制电路 5
（九）电源部分 6
三、软件系统的设计 6
（一） 软件系统的组成 6
（二） 整体流程图 7
四、软件仿真 9
总 结 12
参考文献 13
致 谢 14
附录1 电路原理图 15
附录2主源程序 16
引 言
近几年来，农业现代化的快速发展，使农业大棚种植的技术走向世界各地。合理控制农业大棚的温室度，可以促进农业大棚的产量和质量。如今单片机是作为一个核心器件来使用，湿度和温度对人类的生产和生活有着密切相关的联系，使用单片机设计温湿度检测控制系统，跟传统的农业大棚相比较，可以及时、准确的反映出农业大棚的温湿度变化，从而完成升温和降温及除湿等多种控制方式。这一系统可以为农作物提供更适宜生存的良好环境，提高农作物产量，使得一些对生长环境要求较高的农作物也可以获得很好的生长发展条件，解决过去因生存环境问题所带来的产量减少等难题。利用系统自动检测农业大棚温室度，可以大幅提高农作物产量，从大众的角度来看，可以让人们消费得更安心、更放心。
一、系统设计方案
系统设计要求温度测量范围0℃至50℃，检测精度误差不超过1℃；湿度测量在0至100之间，检测精度误差不超过3℅。利用符合要求的温湿度传感器，可以收集检测温室度、在显示屏中可以一目了然地看到具体的数字信息，并且不断转换或循环显示信息，进一步自动控制农业大棚内的温室度。
1.方案一
AT89C2051对P0口和P1口这两个口进行了简化，这一系统引脚较少，是简化的51单片机，模拟比较器高效便捷，芯片体积更小，但是模拟比较器把另一根引线占用了，比较器的输出端口占用了一个P3.6接口，这
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。利用符合要求的温湿度传感器，可以收集检测温室度、在显示屏中可以一目了然地看到具体的数字信息，并且不断转换或循环显示信息，进一步自动控制农业大棚内的温室度。
1.方案一
AT89C2051对P0口和P1口这两个口进行了简化，这一系统引脚较少，是简化的51单片机，模拟比较器高效便捷，芯片体积更小，但是模拟比较器把另一根引线占用了，比较器的输出端口占用了一个P3.6接口，这样就少了一根I/O口线。因此在编程时，它就只能用来读取比较器的状态了，但不能像其它的I/O口可以用来驱动外部指示灯等设备。
2.方案二
STC89C52可以与80C51 产品在许多方面完全融合。由于有较为先进的CPU 以及可进行编程的Flash所以使用起来非常快捷。另外，它的型号是52号，所以在嵌入式控制应用系统这一领域遥遥领先。它使用的是经典的MCS-51内核，具有传统51单片机不具备的功能。此外 STC89C52 支持2种软件，在我们不需要它运行的时候就可以选择节电模式。
3.方案选择
经过以上方案比较分析可知AT的芯片要专门的编程器，而STC的支持串行下载，且AT89C51的数据存储空间为1*4=4KB，而STC89C52的存储空间为2*4=8KB，STC的芯片优于AT的。故采用方案二的设计。
检测农业大棚内的温湿度，需要传感器把数据进行传送，把检测出的数据与预设数据进行对比，利用LCD1602显示农业大棚内的具体温室度。而不同的农作物适合生长的温湿度也不一样，我们可以通过按键电路调整预设值。如果测得的数据超过了我们预设值的上下限，那么报警电路就会自动报警,系统结构框图如下：
系统结构框图
二、硬件电路的设计
硬件电路的设计由：STC89C52RC单片机、LCD1602液晶显示电路、温湿度传感器、复位电路、时钟电路、按键调整电路和报警指示灯电路等模块组成。
（一）单片机
单片机指的是利用一个芯片进行计算机系统集成，这一芯片质量较小却非常重要，拥有CPU、内存，总线系统等非常重要的为计算机所必须的几个部分。
（二）LCD1602 显示电路
设计中显示的部分我选用了LCD1602液晶显示器，用于显示系统运行过程中的一些重要参数，它与STC89C52RC单片机中间加了一个电阻排来完成对农业大棚温湿度的采集。LCD1602液晶显示器可以显示两排，但1602不能对中文汉字进行显示，最多能够显示16个英文字符，图3是LCD1602构造图。
图3 液晶显示电路
（三）温湿度采集电路
如上所述，设计要求温度测量范围为0至50，检测的精度误差不超过1；湿度测量范围为0到100，检测精度误差为3℅。在实际应用当中却要足够灵活，它的测温湿度的精度已经足够满足现实生活使用了，如图4 DHT11电路原理图。
如图4 DHT11电路原理图
（四）按键调整电路
分别代表的是温度和湿度在设定的范围内。如果采集到的温湿度已经超过了设定的温湿度的上下限值时，对应的二极管指示灯就会闪烁，同时单片机将会让继电器驱动加湿设备、除湿设备、加温设备、降温设备，来对大棚的温度及湿度进行调节。
K1：功能转换键
K2：每按一下温度/湿度升高1℃
K3：每按一下温度/湿度降低1℃
图5 按键调整电路
（五） 时钟电路
对于单片机运行使用来说，时钟电路是必不可少的一个重要组成部分，时钟电路为单片机提供运行时钟，在该系统中使用的晶体振荡器的频率是12MHz的晶体。如下图6所示 。
图6 时钟电路
复位电路
复位电路采取人工复位的方法，当用户按下K1键时，此时按键将电容短路
引 言 1
一、系统设计方案 1
二、硬件电路的设计 2
（一）单片机 2
（二）LCD1602 显示电路 2
（三）温湿度采集电路 3
（四）按键调整电路 3
（五） 时钟电路 4
（六） 复位电路 4
（七）报警指示灯电路 5
（八）控制电路 5
（九）电源部分 6
三、软件系统的设计 6
（一） 软件系统的组成 6
（二） 整体流程图 7
四、软件仿真 9
总 结 12
参考文献 13
致 谢 14
附录1 电路原理图 15
附录2主源程序 16
引 言
近几年来，农业现代化的快速发展，使农业大棚种植的技术走向世界各地。合理控制农业大棚的温室度，可以促进农业大棚的产量和质量。如今单片机是作为一个核心器件来使用，湿度和温度对人类的生产和生活有着密切相关的联系，使用单片机设计温湿度检测控制系统，跟传统的农业大棚相比较，可以及时、准确的反映出农业大棚的温湿度变化，从而完成升温和降温及除湿等多种控制方式。这一系统可以为农作物提供更适宜生存的良好环境，提高农作物产量，使得一些对生长环境要求较高的农作物也可以获得很好的生长发展条件，解决过去因生存环境问题所带来的产量减少等难题。利用系统自动检测农业大棚温室度，可以大幅提高农作物产量，从大众的角度来看，可以让人们消费得更安心、更放心。
一、系统设计方案
系统设计要求温度测量范围0℃至50℃，检测精度误差不超过1℃；湿度测量在0至100之间，检测精度误差不超过3℅。利用符合要求的温湿度传感器，可以收集检测温室度、在显示屏中可以一目了然地看到具体的数字信息，并且不断转换或循环显示信息，进一步自动控制农业大棚内的温室度。
1.方案一
AT89C2051对P0口和P1口这两个口进行了简化，这一系统引脚较少，是简化的51单片机，模拟比较器高效便捷，芯片体积更小，但是模拟比较器把另一根引线占用了，比较器的输出端口占用了一个P3.6接口，这
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。利用符合要求的温湿度传感器，可以收集检测温室度、在显示屏中可以一目了然地看到具体的数字信息，并且不断转换或循环显示信息，进一步自动控制农业大棚内的温室度。
1.方案一
AT89C2051对P0口和P1口这两个口进行了简化，这一系统引脚较少，是简化的51单片机，模拟比较器高效便捷，芯片体积更小，但是模拟比较器把另一根引线占用了，比较器的输出端口占用了一个P3.6接口，这样就少了一根I/O口线。因此在编程时，它就只能用来读取比较器的状态了，但不能像其它的I/O口可以用来驱动外部指示灯等设备。
2.方案二
STC89C52可以与80C51 产品在许多方面完全融合。由于有较为先进的CPU 以及可进行编程的Flash所以使用起来非常快捷。另外，它的型号是52号，所以在嵌入式控制应用系统这一领域遥遥领先。它使用的是经典的MCS-51内核，具有传统51单片机不具备的功能。此外 STC89C52 支持2种软件，在我们不需要它运行的时候就可以选择节电模式。
3.方案选择
经过以上方案比较分析可知AT的芯片要专门的编程器，而STC的支持串行下载，且AT89C51的数据存储空间为1*4=4KB，而STC89C52的存储空间为2*4=8KB，STC的芯片优于AT的。故采用方案二的设计。
检测农业大棚内的温湿度，需要传感器把数据进行传送，把检测出的数据与预设数据进行对比，利用LCD1602显示农业大棚内的具体温室度。而不同的农作物适合生长的温湿度也不一样，我们可以通过按键电路调整预设值。如果测得的数据超过了我们预设值的上下限，那么报警电路就会自动报警,系统结构框图如下：
系统结构框图
二、硬件电路的设计
硬件电路的设计由：STC89C52RC单片机、LCD1602液晶显示电路、温湿度传感器、复位电路、时钟电路、按键调整电路和报警指示灯电路等模块组成。
（一）单片机
单片机指的是利用一个芯片进行计算机系统集成，这一芯片质量较小却非常重要，拥有CPU、内存，总线系统等非常重要的为计算机所必须的几个部分。
（二）LCD1602 显示电路
设计中显示的部分我选用了LCD1602液晶显示器，用于显示系统运行过程中的一些重要参数，它与STC89C52RC单片机中间加了一个电阻排来完成对农业大棚温湿度的采集。LCD1602液晶显示器可以显示两排，但1602不能对中文汉字进行显示，最多能够显示16个英文字符，图3是LCD1602构造图。
图3 液晶显示电路
（三）温湿度采集电路
如上所述，设计要求温度测量范围为0至50，检测的精度误差不超过1；湿度测量范围为0到100，检测精度误差为3℅。在实际应用当中却要足够灵活，它的测温湿度的精度已经足够满足现实生活使用了，如图4 DHT11电路原理图。
如图4 DHT11电路原理图
（四）按键调整电路
分别代表的是温度和湿度在设定的范围内。如果采集到的温湿度已经超过了设定的温湿度的上下限值时，对应的二极管指示灯就会闪烁，同时单片机将会让继电器驱动加湿设备、除湿设备、加温设备、降温设备，来对大棚的温度及湿度进行调节。
K1：功能转换键
K2：每按一下温度/湿度升高1℃
K3：每按一下温度/湿度降低1℃
图5 按键调整电路
（五） 时钟电路
对于单片机运行使用来说，时钟电路是必不可少的一个重要组成部分，时钟电路为单片机提供运行时钟，在该系统中使用的晶体振荡器的频率是12MHz的晶体。如下图6所示 。
图6 时钟电路
复位电路
复位电路采取人工复位的方法，当用户按下K1键时，此时按键将电容短路
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