单片机的温湿度测试系统在温室中的设计与实现
目录
绪论 1
（一）课题的提出及其研究意义 1
（二）国内外现状 1
（三）本文研究的目的和研究方向 1
一、系统总分析与设计 2
（一）总体方案设计 2
（二）系统硬件方案设计 2
二、系统硬件设计 2
（一）单片机介绍 3
（二）显示电路设计 5
（三）键盘电路设计 5
（四）温度采集电路设计 6
（五）稳压电源部分介绍 7
（六）报警电路设计 7
（七）传感器电路设计 8
三、软件设计 10
（一）软件设计的总体思路 10
（二）总程序设计流程 10
（三）子程序设计 11
四、系统调试 15
（一）软件电路的调试 15
（二）结果分析 16
五、结论 19
参考文献 20
致谢 22
附录Ⅰ 仿真原理图 23
附录Ⅱ 电路原理图 24
附录Ⅲ 程序清单 25
绪论
（一）课题的提出及其研究意义
在我们国家，大部分的农业从传统的农业慢慢的向现代农业转化。环境对现代农业有着很重要的影响。温室大棚里环境有很多方面组成。例如，温度、湿度、二氧化碳浓度等等。现在，我们国家大部分农业仍然是靠人来控制环境的。通过个人的经验来控制温室的环境，这样对农业生产的效益影响非常大，也会一直阻碍农业的发展。因此，我们要采用先进的科学技术，通过科学技术，科学、合理控制环境因素。从而为温室提供一个非常好的环境条件。这样做，不仅可以可以提高农业生产的产品质量和产量，还可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
以大幅度降低生产成本。现如今，随着自动控制检测系统的不断发展，所以，我们通过自动控制系统可以实时对温室进行监测和控制，从而达到我们的要求。
（二）国内外现状
温室，也就是一个场所，这个场所为植物提供生长环境，这种环境可以通过调节，达到植物生长的最佳环境，从而可以避免外界气候变化带来的恶劣影响。温室通过采用采光材料，可以在冬天或者其他季节栽培植物。调节温室的环境，可以促进生长和发育，最终实现了质量和产量的大幅度提高。
国外对温室有较早的研究，最开始是通过模拟式的组合表，对环境不断的采集，然后指示、记录和控制。后来，分布式控制系统被研究人员研发。现在，都是通过计算机，对温室环境进行控制，并且这种技术发展很快。现在各个国家广泛应用全自动化、无人化管理模式。英国伦敦大学也研制了一种计算机遥控温室的技术，可以对50km以外的温室进行遥控和检测。
（三）本文研究的目的和研究方向
为了满足现代温室环境温湿度的不同需求，可以对温室随时进行调节，当温室中不利情况出现时，能够及时对此作出显示，并且对此不利情况采取相应的措施，进而提醒农户立刻进行调整，从而达到最适宜的温湿度。
首先我们必须了解温湿度控制对于温室的重要性，其次我们才能够对此作出更好的判断，从而对温室进行更好的管理。温湿度的控制是我们研究的主要内容。
当温湿度发生变化后，通过温湿度传感器采集，然后将模拟量转换成数字量，传入单片机内，显示当前的温湿度。通过按键设定适宜的温度和湿度，当温度和湿度超过设定的值时，蜂鸣器报警，农户就可以做出调整。
一、系统总分析与设计
（一）总体方案设计
温度检测：对环境温度进行测量，并能够进行阈值设置，可以产生报警；
湿度检测：对环境湿度进行测量，并能够进行阈值设置，可以产生报警；
超温度处理：高于设定的温度阈值产生报警；
超湿度处理：高于设定湿度阈值产生报警；
显示：LCD显示输入值和相应的温湿度，同时作为人机交互界面的一部分使用。
总体框图如图2.1所示。
图2.1 系统总体框图
（二）系统硬件方案设计
在对总体方案设计之后，我们就开始对硬件系统进行设计。我们对硬件部件进行选择，选用MCS-51系列的STC89C52单片机为核心，根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用MCS-51系列的STC89C52RC为主机。
二、系统硬件设计
设计的主控电路部分为由单片机STC89C52RC组成的最小系统部分，该芯片的具有与传统51芯片完全兼容的功能，下面就以STC89C52RC为例，来介绍该芯片的功能。
（一）单片机介绍
在控制系统中主控器是尤为重要的，好的主控器可以为你节省很多的时间。使你控制起来更加的方便。
在本课题中。我们选择了STC89C52RC单片机。单片机是一种低功耗CMOS ，高性能的8位单片机。
可编程只读存储器芯片包含8kbytes反复擦除（EPROM）和256字节随机存取数据存储器（RAM），
高密度非易失性存储器，采用ATMEL公司的MCS-51指令系统，一个标准的8052引脚兼容，8位通用中央处理器（CPU）闪存存储单元内置，基于STC89C52RC单片机的中央处理系统。
主要性能参数：
完全兼容MCS-51指令系统及引脚；
8kbytes重写擦写Flash闪存；
1000次写周期；
全静态操作：0hz-24mhz；
三级加密程序存储器；
256×8字节的RAM；
32个可编程的I / O引脚；
三个16位定时器；
8个中断源；
可编程串行UART通道；
低功耗空闲和掉电模式；
1．单片机时钟电路的设计
在STC89C52RC单片机内部，有振荡器作为时钟源。我们为了构成这种反馈振荡器，必须为引脚XTAL1和XTAL2上提供一个可供参考的频率。XTAL1是该反相放大器的输入端；XTAL2则是其输出，并同时作为内部时钟发生器的输入。参考频率可由晶体、电感或外部时钟源提供。
时钟电路如图3.1所示。
图3.1 时钟电路的电路图
2.单片机的复位电路的设计
STC89C52RC的RST脚为外部复位信号的输入引脚，在该器件内部，RST接到一个施密特触发器的输入端。大家知道，施密特触发器要有一定的输入电平才触发，所以可滤掉某些噪声干扰信号。
复位电路如图3.2所示。
图3.2 复位电路的电路图
3.单片机最小系统
图3.3为单片机最小系统。
图3.3 89C52最小系统
（二）显示电路设计
本设计中使用的显示模块为LCD1602，该显示模块不仅可以显示数字，而且可以显示字符，可以在模块上显示32个字符与数字，可以并行接在单片机的接口，通过P26~P28，三个控制端来控制对数据的传输与提取，其接口如图3.4所示，背光引脚为BL，如果需要将背光调弱，可以在BL+处串入一个10欧姆左右的电阻，可以降低背光电路，图中的PR1电位器为调整屏幕显示字体深度的电位器通过调节可以使其屏幕显示的字体的对比度变化，单片机的P0口为数据通信并行接口，该接口由于输出的驱动能力过低，所以需要加上上拉电阻，以提高其驱动能力。
绪论 1
（一）课题的提出及其研究意义 1
（二）国内外现状 1
（三）本文研究的目的和研究方向 1
一、系统总分析与设计 2
（一）总体方案设计 2
（二）系统硬件方案设计 2
二、系统硬件设计 2
（一）单片机介绍 3
（二）显示电路设计 5
（三）键盘电路设计 5
（四）温度采集电路设计 6
（五）稳压电源部分介绍 7
（六）报警电路设计 7
（七）传感器电路设计 8
三、软件设计 10
（一）软件设计的总体思路 10
（二）总程序设计流程 10
（三）子程序设计 11
四、系统调试 15
（一）软件电路的调试 15
（二）结果分析 16
五、结论 19
参考文献 20
致谢 22
附录Ⅰ 仿真原理图 23
附录Ⅱ 电路原理图 24
附录Ⅲ 程序清单 25
绪论
（一）课题的提出及其研究意义
在我们国家，大部分的农业从传统的农业慢慢的向现代农业转化。环境对现代农业有着很重要的影响。温室大棚里环境有很多方面组成。例如，温度、湿度、二氧化碳浓度等等。现在，我们国家大部分农业仍然是靠人来控制环境的。通过个人的经验来控制温室的环境，这样对农业生产的效益影响非常大，也会一直阻碍农业的发展。因此，我们要采用先进的科学技术，通过科学技术，科学、合理控制环境因素。从而为温室提供一个非常好的环境条件。这样做，不仅可以可以提高农业生产的产品质量和产量，还可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
以大幅度降低生产成本。现如今，随着自动控制检测系统的不断发展，所以，我们通过自动控制系统可以实时对温室进行监测和控制，从而达到我们的要求。
（二）国内外现状
温室，也就是一个场所，这个场所为植物提供生长环境，这种环境可以通过调节，达到植物生长的最佳环境，从而可以避免外界气候变化带来的恶劣影响。温室通过采用采光材料，可以在冬天或者其他季节栽培植物。调节温室的环境，可以促进生长和发育，最终实现了质量和产量的大幅度提高。
国外对温室有较早的研究，最开始是通过模拟式的组合表，对环境不断的采集，然后指示、记录和控制。后来，分布式控制系统被研究人员研发。现在，都是通过计算机，对温室环境进行控制，并且这种技术发展很快。现在各个国家广泛应用全自动化、无人化管理模式。英国伦敦大学也研制了一种计算机遥控温室的技术，可以对50km以外的温室进行遥控和检测。
（三）本文研究的目的和研究方向
为了满足现代温室环境温湿度的不同需求，可以对温室随时进行调节，当温室中不利情况出现时，能够及时对此作出显示，并且对此不利情况采取相应的措施，进而提醒农户立刻进行调整，从而达到最适宜的温湿度。
首先我们必须了解温湿度控制对于温室的重要性，其次我们才能够对此作出更好的判断，从而对温室进行更好的管理。温湿度的控制是我们研究的主要内容。
当温湿度发生变化后，通过温湿度传感器采集，然后将模拟量转换成数字量，传入单片机内，显示当前的温湿度。通过按键设定适宜的温度和湿度，当温度和湿度超过设定的值时，蜂鸣器报警，农户就可以做出调整。
一、系统总分析与设计
（一）总体方案设计
温度检测：对环境温度进行测量，并能够进行阈值设置，可以产生报警；
湿度检测：对环境湿度进行测量，并能够进行阈值设置，可以产生报警；
超温度处理：高于设定的温度阈值产生报警；
超湿度处理：高于设定湿度阈值产生报警；
显示：LCD显示输入值和相应的温湿度，同时作为人机交互界面的一部分使用。
总体框图如图2.1所示。
图2.1 系统总体框图
（二）系统硬件方案设计
在对总体方案设计之后，我们就开始对硬件系统进行设计。我们对硬件部件进行选择，选用MCS-51系列的STC89C52单片机为核心，根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用MCS-51系列的STC89C52RC为主机。
二、系统硬件设计
设计的主控电路部分为由单片机STC89C52RC组成的最小系统部分，该芯片的具有与传统51芯片完全兼容的功能，下面就以STC89C52RC为例，来介绍该芯片的功能。
（一）单片机介绍
在控制系统中主控器是尤为重要的，好的主控器可以为你节省很多的时间。使你控制起来更加的方便。
在本课题中。我们选择了STC89C52RC单片机。单片机是一种低功耗CMOS ，高性能的8位单片机。
可编程只读存储器芯片包含8kbytes反复擦除（EPROM）和256字节随机存取数据存储器（RAM），
高密度非易失性存储器，采用ATMEL公司的MCS-51指令系统，一个标准的8052引脚兼容，8位通用中央处理器（CPU）闪存存储单元内置，基于STC89C52RC单片机的中央处理系统。
主要性能参数：
完全兼容MCS-51指令系统及引脚；
8kbytes重写擦写Flash闪存；
1000次写周期；
全静态操作：0hz-24mhz；
三级加密程序存储器；
256×8字节的RAM；
32个可编程的I / O引脚；
三个16位定时器；
8个中断源；
可编程串行UART通道；
低功耗空闲和掉电模式；
1．单片机时钟电路的设计
在STC89C52RC单片机内部，有振荡器作为时钟源。我们为了构成这种反馈振荡器，必须为引脚XTAL1和XTAL2上提供一个可供参考的频率。XTAL1是该反相放大器的输入端；XTAL2则是其输出，并同时作为内部时钟发生器的输入。参考频率可由晶体、电感或外部时钟源提供。
时钟电路如图3.1所示。
图3.1 时钟电路的电路图
2.单片机的复位电路的设计
STC89C52RC的RST脚为外部复位信号的输入引脚，在该器件内部，RST接到一个施密特触发器的输入端。大家知道，施密特触发器要有一定的输入电平才触发，所以可滤掉某些噪声干扰信号。
复位电路如图3.2所示。
图3.2 复位电路的电路图
3.单片机最小系统
图3.3为单片机最小系统。
图3.3 89C52最小系统
（二）显示电路设计
本设计中使用的显示模块为LCD1602，该显示模块不仅可以显示数字，而且可以显示字符，可以在模块上显示32个字符与数字，可以并行接在单片机的接口，通过P26~P28，三个控制端来控制对数据的传输与提取，其接口如图3.4所示，背光引脚为BL，如果需要将背光调弱，可以在BL+处串入一个10欧姆左右的电阻，可以降低背光电路，图中的PR1电位器为调整屏幕显示字体深度的电位器通过调节可以使其屏幕显示的字体的对比度变化，单片机的P0口为数据通信并行接口，该接口由于输出的驱动能力过低，所以需要加上上拉电阻，以提高其驱动能力。
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