单片机的大棚温湿度
引言 1
一、系统原理设计 1
（一）系统总体设计方案的简述 1
（二）系统的工作原理 1
二、ATMEL 89C51单片机 2
（一）单片机应用 2
1.单片机应用简介 2
2.AT89C51单片机简介 3
（二）AT89C51的引脚 3
（三）最小系统 5
1.复位电路 5
2.晶振电路 6
三、硬件设计 6
（一）键盘与显示电路设计 6
1.键盘部分 6
2.显示部分 7
（二）采集电路的设计 8
1.温度采集电路 8
2.湿度采集电路 8
（三）A/D转换电路设计 10
1.模数转换器 10
2.ADC0809与AT89C51的接口 11
（四）报警电路设计 12
（五）单片机与PC机的通信接口 12
（六）系统原理图 13
四、软件设计 13
（一）设计思想 13
（二）程序框图 14
1.主程序框图 14
2.子程序框图 15
五、总结 16
参考文献 17
致谢 18
附录 19
附录1 原理图 19
附录2 温度采集程序 20
附录3 PCB图 23
引言
温湿度是衡量温室大棚的重要指标之一,它对栽培作物的生长和产量有着直接的影响,为了能给作物的生长提供一个合适的生长环境,我们首要问题就是要对温室内的温湿度的检测进行加强, 但是传统的方 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
法用的是湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等一些测试的器材，通过人工对其进行检测，对那些不符合温度和湿度要求的库房做一些工作，如通风、去湿和降温等。这种通过人工测试的方法不但费时费力、效率低，而且测试的温度及湿度误差和随机性也是比较大的。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。于是便针对这一问题,设计出了能够实现温湿度自动检测显示,而且有上下限报警等多功能的温湿度监测控制的系统。
本系统完成后，就可以通过温度传感器DS18B20以及湿度传感器HS1101对大棚温室内的温湿度进行测量，然后通过单片机AT89C51对采集到的数据进行处理，再通过使用LED数码管来显示出当前环境的温湿度状况，其中这里的温度是可以由操作人员根据不同的作物所需的最适宜温度来进行不同的调节，当环境温度的设置和最适温度的差大于4℃时，报警装置就会启动。
一、系统原理设计
（一）系统总体设计方案的简述
该温湿度监测系统主要包含了数据采集和处理系统以及报警系统，它是由温度、湿度传感器，模拟量输入通道、A/D转换、显示器与报警电路等组成。通过对信号的采集、分析、处理，然后输出信号来使各部分的部件进行运作，使温室大棚的温湿度能够达到要求的指标。
（二）系统的工作原理
温度和湿度控制系统，可以完成数据的采集和处理，显示，输出控制信号，以及其他功能。它主要由数据采集，数据机，单片机，LED数码管和其他部件。检测和控制系统还具有实时采集（测试温室内的温度和湿度），实时处理（在被监控的温度和湿度值进行比较，以确定下一个步骤的控制处理），实时控制（基于处理发出控制命令，命令控制对象的运动的结果）功能。硬件包括一个温度传感器和湿度传感器，AT89C51单片机，数据采集电路，LED显示，A / D转换器等。它的原理结构图如图1-1所示。
首先，我们必须充分考虑气候，环境等因素对温室植物能保持正常状态所需的温度和湿度的影响，再设计温度和湿度的参考值存储在单片机的额。数据收集系统是被放置在温室的温度和湿度传感器，室内的温度和湿度的测定值，放大，A/ D转换器将其转换为数字化后，发送到微控制器，然后将温度的LED显示湿度测量。微控制器将预设
的参考值和测得的值，是根据其判断的结果。
图1-1 原理结构图
当温湿度值超过了允许的误差范围，系统就会发出报警，如果有必要，工作人员还会根据实际情况通过键盘或按钮来修改片内存储的预设值。通过对整个系统的核心单片机部分的设计，来达到优化控制温湿度的目标。
二、ATMEL 89C51单片机
（一）单片机应用
1.单片机应用简介
单片微型计算机简称为单片机，简称为单片机的单芯片微型计算机，也被称为微控制器，这是超大规模集成电路技术的集成电路芯片使用的数据处理能力的CPU的随机存取存储器RAM，只读存储器ROM，多个I / O端口和中断系统，定时器/定时器功能（可能还包括显示驱动电路，脉宽调制电路，模拟多路转换器，A / D转换器等电路）集成到一个硅芯片构成的一个小而完整的计算机系统。
它小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组成装车各种智能式控制设备以及各种仪表。另外它面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，从而获得最佳性价比。它的抗干扰能力也比较强，适应的温度范围宽，在各种恶劣条件下都能可靠的工作，这是其他机型所无法比拟的。而且它可以很方便地实现多机和分布式的控制，使整个系统的效率和可靠性大大的提高。
现在的单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要性在于，它从根本上改变了传统的控制系统的设计思路和方法。从前必须由模拟电路或者是数字电路实现大部分的功能，现在我们已经可以用单片机通过软件的方法来实现这些功能。我们使用这个软件，而不是硬件控制技术称为微控制技术，是传统的控制技术革命。
2.AT89C51单片机简介
AT89C51单片机的内部的组成结构图如图2-1所示:
2-1单片机内部结构图
（二）AT89C51的引脚
2-2 AT89C51的引脚图
AT89C51（引脚如图2-2所示）各端口作用：
P0端口[P0.0-P0.7]：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O端口。当访问外部存储器时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用；外部不扩展而单片应用时，则作双向I/O用；在进行片内程序校验期间，做指令代码输出用。可带8个LSSTTL负载。
如果对端口置1(在端口写1)，引脚用作高阻抗输入。内部闪存程序存储器，接收指令字节; P0口也用来接收指令字节，校验程序输出指令字节，需要一个外部上拉电阻。访问外部程序和外部数据存储器，P0口共享转换后的地址（低8位）/数据总线访问期间内部上拉电阻的工作。
P1口的[P1.0-P1.7]：P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I / O端口。片上编程和程序验证期间的低8位地址总线。可带4个LSSTTL负载。对P1端口置“1”时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
一、系统原理设计 1
（一）系统总体设计方案的简述 1
（二）系统的工作原理 1
二、ATMEL 89C51单片机 2
（一）单片机应用 2
1.单片机应用简介 2
2.AT89C51单片机简介 3
（二）AT89C51的引脚 3
（三）最小系统 5
1.复位电路 5
2.晶振电路 6
三、硬件设计 6
（一）键盘与显示电路设计 6
1.键盘部分 6
2.显示部分 7
（二）采集电路的设计 8
1.温度采集电路 8
2.湿度采集电路 8
（三）A/D转换电路设计 10
1.模数转换器 10
2.ADC0809与AT89C51的接口 11
（四）报警电路设计 12
（五）单片机与PC机的通信接口 12
（六）系统原理图 13
四、软件设计 13
（一）设计思想 13
（二）程序框图 14
1.主程序框图 14
2.子程序框图 15
五、总结 16
参考文献 17
致谢 18
附录 19
附录1 原理图 19
附录2 温度采集程序 20
附录3 PCB图 23
引言
温湿度是衡量温室大棚的重要指标之一,它对栽培作物的生长和产量有着直接的影响,为了能给作物的生长提供一个合适的生长环境,我们首要问题就是要对温室内的温湿度的检测进行加强, 但是传统的方 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
法用的是湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等一些测试的器材，通过人工对其进行检测，对那些不符合温度和湿度要求的库房做一些工作，如通风、去湿和降温等。这种通过人工测试的方法不但费时费力、效率低，而且测试的温度及湿度误差和随机性也是比较大的。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。于是便针对这一问题,设计出了能够实现温湿度自动检测显示,而且有上下限报警等多功能的温湿度监测控制的系统。
本系统完成后，就可以通过温度传感器DS18B20以及湿度传感器HS1101对大棚温室内的温湿度进行测量，然后通过单片机AT89C51对采集到的数据进行处理，再通过使用LED数码管来显示出当前环境的温湿度状况，其中这里的温度是可以由操作人员根据不同的作物所需的最适宜温度来进行不同的调节，当环境温度的设置和最适温度的差大于4℃时，报警装置就会启动。
一、系统原理设计
（一）系统总体设计方案的简述
该温湿度监测系统主要包含了数据采集和处理系统以及报警系统，它是由温度、湿度传感器，模拟量输入通道、A/D转换、显示器与报警电路等组成。通过对信号的采集、分析、处理，然后输出信号来使各部分的部件进行运作，使温室大棚的温湿度能够达到要求的指标。
（二）系统的工作原理
温度和湿度控制系统，可以完成数据的采集和处理，显示，输出控制信号，以及其他功能。它主要由数据采集，数据机，单片机，LED数码管和其他部件。检测和控制系统还具有实时采集（测试温室内的温度和湿度），实时处理（在被监控的温度和湿度值进行比较，以确定下一个步骤的控制处理），实时控制（基于处理发出控制命令，命令控制对象的运动的结果）功能。硬件包括一个温度传感器和湿度传感器，AT89C51单片机，数据采集电路，LED显示，A / D转换器等。它的原理结构图如图1-1所示。
首先，我们必须充分考虑气候，环境等因素对温室植物能保持正常状态所需的温度和湿度的影响，再设计温度和湿度的参考值存储在单片机的额。数据收集系统是被放置在温室的温度和湿度传感器，室内的温度和湿度的测定值，放大，A/ D转换器将其转换为数字化后，发送到微控制器，然后将温度的LED显示湿度测量。微控制器将预设
的参考值和测得的值，是根据其判断的结果。
图1-1 原理结构图
当温湿度值超过了允许的误差范围，系统就会发出报警，如果有必要，工作人员还会根据实际情况通过键盘或按钮来修改片内存储的预设值。通过对整个系统的核心单片机部分的设计，来达到优化控制温湿度的目标。
二、ATMEL 89C51单片机
（一）单片机应用
1.单片机应用简介
单片微型计算机简称为单片机，简称为单片机的单芯片微型计算机，也被称为微控制器，这是超大规模集成电路技术的集成电路芯片使用的数据处理能力的CPU的随机存取存储器RAM，只读存储器ROM，多个I / O端口和中断系统，定时器/定时器功能（可能还包括显示驱动电路，脉宽调制电路，模拟多路转换器，A / D转换器等电路）集成到一个硅芯片构成的一个小而完整的计算机系统。
它小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组成装车各种智能式控制设备以及各种仪表。另外它面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，从而获得最佳性价比。它的抗干扰能力也比较强，适应的温度范围宽，在各种恶劣条件下都能可靠的工作，这是其他机型所无法比拟的。而且它可以很方便地实现多机和分布式的控制，使整个系统的效率和可靠性大大的提高。
现在的单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要性在于，它从根本上改变了传统的控制系统的设计思路和方法。从前必须由模拟电路或者是数字电路实现大部分的功能，现在我们已经可以用单片机通过软件的方法来实现这些功能。我们使用这个软件，而不是硬件控制技术称为微控制技术，是传统的控制技术革命。
2.AT89C51单片机简介
AT89C51单片机的内部的组成结构图如图2-1所示:
2-1单片机内部结构图
（二）AT89C51的引脚
2-2 AT89C51的引脚图
AT89C51（引脚如图2-2所示）各端口作用：
P0端口[P0.0-P0.7]：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O端口。当访问外部存储器时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用；外部不扩展而单片应用时，则作双向I/O用；在进行片内程序校验期间，做指令代码输出用。可带8个LSSTTL负载。
如果对端口置1(在端口写1)，引脚用作高阻抗输入。内部闪存程序存储器，接收指令字节; P0口也用来接收指令字节，校验程序输出指令字节，需要一个外部上拉电阻。访问外部程序和外部数据存储器，P0口共享转换后的地址（低8位）/数据总线访问期间内部上拉电阻的工作。
P1口的[P1.0-P1.7]：P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I / O端口。片上编程和程序验证期间的低8位地址总线。可带4个LSSTTL负载。对P1端口置“1”时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
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