单片机的温室大棚温湿度监测系统的设计
目录
一、绪论 1
（一）选题背景 1
（二）系统的功能及特点 1
二、硬件系统设计方案 2
（一）本系统的设计主体思路 2
（二）系统组成 2
（三）系统的设计方案 2
（1）主控电路及测温时控电路 3
（2）系统的蜂鸣器电路 3
（3） 晶振电路 4
（4）显示电路 4
（5）复位电路 5
（四）系统的主要设计 8
（五）温湿度传感器DHT11的感测系统设计 9
（1）DHT11的引脚功能 9
（2）DHT11的内部结构及作原理 9
（六）A/D转设备的使用 10
三、软件设计 11
（一）系统流程图 11
（二）按键流程图 12
（三）运行结果图 13
四、结论 14
参考文献 15
致谢 16
附录一 源程序 18
附录二 系统电路总图 26
附录三 系统电路总图PCB板图 27
一、绪论
（一）选题背景
在此前的传统农业生产劳作中，无论是先天的自然因素还是后天的人为因素对于农作物的生产产量的影响是十分巨大的。如果是因为天气原因使得作物的生长条件有所不适，就会导致其产量严重下降。温室大棚技术的应运而生且技术的不断成熟解决了传统农业生产对自然环境的依赖同时也降低了因为人为原因对作物造成破坏的可能性。
目前科技发展的速度已经越来越快 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
了，随着现代科学技术的不断完善以及生产生活科技化、现代化的不断提高。为了降低自然环境等恶劣的气候因素对作物产量的影响从而挺高农作物产量，温室大棚温湿度检测技术便油然而生了。然而温室大棚技术对于实验大棚内的温度以及湿度等一系列其他指标都有十分严格的硬性准则，科学合理化的大棚则需要配备一整套完整的温湿度采集、检测和控制系统。此次的检测设计便是为了适应现代化的温室大棚的需求，为了生产者可以更加方便有效地检测大棚内生产环境的温湿度变化，从而可以更为科学合理地管理。本系统是运用单片机为核心并配合温湿度传感器DHT11采集相关的数据，加上与之相关的外围电路系统组成了整个系统的检测模块部分，可以接收所测温室大棚内环境的温、湿度的数据信号，同时检测的人员也可以通过LCD液晶显示屏上显示的实时数据，第一时间监控温室大棚内环境的温湿度变化情况。如果检测到的数据超过所设定的温湿度上下限了，系统会自动的产生相应的声光报警。而且可以通过操控主机控制软件来测量所涉及到的测试操作，以及温湿度传感器DHT11上得到的测量信号，经A/D转换装置转换为电信号，经过转换后的数据送达单片机进行数据处理，经软件分析处理后送至显示装置。?
（二）系统的功能及特点
给系统上电后，单片机内的各软件、硬件资源会被充分的利用,再加上相对应的测量电路和数字式的集成温湿度传感器DHT11等一系列智能仪器进行检测操作。 此系统具有测量范围广、测量精度高等特点。 温湿度检测系统采用DHT11为温湿度测量元件，根据对大棚内的温湿度传感器所采集到的实时信息，单片机通过数据总线会接收到此前温湿度传感器发出的数据，再经1602LCD液晶显示屏显示，并能实现报警、查询相关检测信息等功能。与此同时身在监控中心的监控人员也可以向大棚内的控制器发出相关控制指令，借此来通知大棚内的管理人员及时采取有关措施以确保大棚内的温湿度环境维持正常值。相对于此前人工化的大棚就显得更加简单方便，而且十分容易操作。同时也省去了大部分的人力与时间。
二、硬件系统设计方案
（一）本系统的设计主体思路
系统上电并开始工作，第一步操作得通过按键键盘输入监测系统的初始温、湿度的数值，此时X25045芯片将会被存入此前单片机接收到的所设定的初始参数。完成上述操作后系统就会进入到主程序，此时系统将会按照设计流程逐步对传感器DHT11在大棚内采集到温度及湿度的各参数进行逐一检测，并将测试的相应的数值通过1602液晶显示屏显示输出。当检测到大棚里的温湿度小于系统的初值时，控制系统将会在单片机的操控下控制其输出接口来使加温、加湿设备工作。如果大棚内的检测到的温湿度大于或等于系统初值，控制输出接口会立即被单片机系统操控启动使加温、加湿设备停止工作。借此来维持大棚内的温湿度在一个稳定的值。
（二）系统组成
系统电源电路，温湿度传感器DHT11，单片机外围芯片X25045、LCD1602显示模块以及控制模块各小部分模块组成了此温湿度监测系统。?
1、温湿度传感器DHT11：检测并采集系统各控制点所显示的温度、湿度的实时数据。??
2、外围芯片X25045：简化系统的硬件设计，提高系统的稳定性并降低了系统的功耗。
3、LCD1602显示模块：显示并输出系统传采集到的实时数据。
4、A/D转换器：负责将采集到的温、湿度数据从模拟信号转换为数字信号。?? ??
5、控制模块：负责系统远程控制，控制部分连接着温、湿度的启用、停止控制装置。
6、软件部分：负责对大棚内采集的所有数据进行检测分析，并执行各项管理功能。
（三）系统的设计方案
图2-0系统控制原理图
（1）主控电路及测温时控电路
此次设计的监测系统的硬件核心是AT89C52单片机，监测系统的其他外围电路都是围绕着它进行设计的。显示电路是将LCD1602显示屏与52单片机的P1口想连接，若采集到的温度或者湿度高于起始预设值的话，蜂鸣器就会鸣叫报警了。代表控制系统的指示灯亮。由于监测系统需增加单片机的输出能力及输出电流，所以得使用电阻排以达到系统的各项要求。
（2）系统的蜂鸣器电路
许多基于单片机系统的设计方案中为了考虑到安全因素等各方面原因，对于设计所需的重要的参数及模块都设有了紧急报警装置。这样当系统处于工作状态时工作人员便可以在问题发生的第一时间采取紧急的应对措施来解决。此次设计的系统是将单片机之前采集到的被检测参数进行数据处理、标度变换、数字滤波等一系列的处理之后，与系统工作前设置的预定参数值进行比较。若不符合预设的值则蜂鸣器将进行报警，否则就作为正常的采样值在显示频上显示输出。
本设计的采用的蜂鸣器报警电路如下图所示。
图2-1蜂鸣器实物图
（2）并行I/O引脚（分为4个8位口，共32个）：
（五）温湿度传感器DHT11的感测系统设计
（1）DHT11的引脚功能
引脚5～8--没有所需的连接。
（2）DHT11的内部结构及作原理
图2-10 DHT11内部结构图
一、绪论 1
（一）选题背景 1
（二）系统的功能及特点 1
二、硬件系统设计方案 2
（一）本系统的设计主体思路 2
（二）系统组成 2
（三）系统的设计方案 2
（1）主控电路及测温时控电路 3
（2）系统的蜂鸣器电路 3
（3） 晶振电路 4
（4）显示电路 4
（5）复位电路 5
（四）系统的主要设计 8
（五）温湿度传感器DHT11的感测系统设计 9
（1）DHT11的引脚功能 9
（2）DHT11的内部结构及作原理 9
（六）A/D转设备的使用 10
三、软件设计 11
（一）系统流程图 11
（二）按键流程图 12
（三）运行结果图 13
四、结论 14
参考文献 15
致谢 16
附录一 源程序 18
附录二 系统电路总图 26
附录三 系统电路总图PCB板图 27
一、绪论
（一）选题背景
在此前的传统农业生产劳作中，无论是先天的自然因素还是后天的人为因素对于农作物的生产产量的影响是十分巨大的。如果是因为天气原因使得作物的生长条件有所不适，就会导致其产量严重下降。温室大棚技术的应运而生且技术的不断成熟解决了传统农业生产对自然环境的依赖同时也降低了因为人为原因对作物造成破坏的可能性。
目前科技发展的速度已经越来越快 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
了，随着现代科学技术的不断完善以及生产生活科技化、现代化的不断提高。为了降低自然环境等恶劣的气候因素对作物产量的影响从而挺高农作物产量，温室大棚温湿度检测技术便油然而生了。然而温室大棚技术对于实验大棚内的温度以及湿度等一系列其他指标都有十分严格的硬性准则，科学合理化的大棚则需要配备一整套完整的温湿度采集、检测和控制系统。此次的检测设计便是为了适应现代化的温室大棚的需求，为了生产者可以更加方便有效地检测大棚内生产环境的温湿度变化，从而可以更为科学合理地管理。本系统是运用单片机为核心并配合温湿度传感器DHT11采集相关的数据，加上与之相关的外围电路系统组成了整个系统的检测模块部分，可以接收所测温室大棚内环境的温、湿度的数据信号，同时检测的人员也可以通过LCD液晶显示屏上显示的实时数据，第一时间监控温室大棚内环境的温湿度变化情况。如果检测到的数据超过所设定的温湿度上下限了，系统会自动的产生相应的声光报警。而且可以通过操控主机控制软件来测量所涉及到的测试操作，以及温湿度传感器DHT11上得到的测量信号，经A/D转换装置转换为电信号，经过转换后的数据送达单片机进行数据处理，经软件分析处理后送至显示装置。?
（二）系统的功能及特点
给系统上电后，单片机内的各软件、硬件资源会被充分的利用,再加上相对应的测量电路和数字式的集成温湿度传感器DHT11等一系列智能仪器进行检测操作。 此系统具有测量范围广、测量精度高等特点。 温湿度检测系统采用DHT11为温湿度测量元件，根据对大棚内的温湿度传感器所采集到的实时信息，单片机通过数据总线会接收到此前温湿度传感器发出的数据，再经1602LCD液晶显示屏显示，并能实现报警、查询相关检测信息等功能。与此同时身在监控中心的监控人员也可以向大棚内的控制器发出相关控制指令，借此来通知大棚内的管理人员及时采取有关措施以确保大棚内的温湿度环境维持正常值。相对于此前人工化的大棚就显得更加简单方便，而且十分容易操作。同时也省去了大部分的人力与时间。
二、硬件系统设计方案
（一）本系统的设计主体思路
系统上电并开始工作，第一步操作得通过按键键盘输入监测系统的初始温、湿度的数值，此时X25045芯片将会被存入此前单片机接收到的所设定的初始参数。完成上述操作后系统就会进入到主程序，此时系统将会按照设计流程逐步对传感器DHT11在大棚内采集到温度及湿度的各参数进行逐一检测，并将测试的相应的数值通过1602液晶显示屏显示输出。当检测到大棚里的温湿度小于系统的初值时，控制系统将会在单片机的操控下控制其输出接口来使加温、加湿设备工作。如果大棚内的检测到的温湿度大于或等于系统初值，控制输出接口会立即被单片机系统操控启动使加温、加湿设备停止工作。借此来维持大棚内的温湿度在一个稳定的值。
（二）系统组成
系统电源电路，温湿度传感器DHT11，单片机外围芯片X25045、LCD1602显示模块以及控制模块各小部分模块组成了此温湿度监测系统。?
1、温湿度传感器DHT11：检测并采集系统各控制点所显示的温度、湿度的实时数据。??
2、外围芯片X25045：简化系统的硬件设计，提高系统的稳定性并降低了系统的功耗。
3、LCD1602显示模块：显示并输出系统传采集到的实时数据。
4、A/D转换器：负责将采集到的温、湿度数据从模拟信号转换为数字信号。?? ??
5、控制模块：负责系统远程控制，控制部分连接着温、湿度的启用、停止控制装置。
6、软件部分：负责对大棚内采集的所有数据进行检测分析，并执行各项管理功能。
（三）系统的设计方案
图2-0系统控制原理图
（1）主控电路及测温时控电路
此次设计的监测系统的硬件核心是AT89C52单片机，监测系统的其他外围电路都是围绕着它进行设计的。显示电路是将LCD1602显示屏与52单片机的P1口想连接，若采集到的温度或者湿度高于起始预设值的话，蜂鸣器就会鸣叫报警了。代表控制系统的指示灯亮。由于监测系统需增加单片机的输出能力及输出电流，所以得使用电阻排以达到系统的各项要求。
（2）系统的蜂鸣器电路
许多基于单片机系统的设计方案中为了考虑到安全因素等各方面原因，对于设计所需的重要的参数及模块都设有了紧急报警装置。这样当系统处于工作状态时工作人员便可以在问题发生的第一时间采取紧急的应对措施来解决。此次设计的系统是将单片机之前采集到的被检测参数进行数据处理、标度变换、数字滤波等一系列的处理之后，与系统工作前设置的预定参数值进行比较。若不符合预设的值则蜂鸣器将进行报警，否则就作为正常的采样值在显示频上显示输出。
本设计的采用的蜂鸣器报警电路如下图所示。
图2-1蜂鸣器实物图
（2）并行I/O引脚（分为4个8位口，共32个）：
（五）温湿度传感器DHT11的感测系统设计
（1）DHT11的引脚功能
引脚5～8--没有所需的连接。
（2）DHT11的内部结构及作原理
图2-10 DHT11内部结构图
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