单片机的温室大棚温湿度自动监控系统【字数：6779】
摘 要 现在的农民使用温室大棚越来越多，因为这项技术可以带来更高的经济收益，现在大多数的大棚都是人为的去控制农作物的生长环境的，这种方式会占用劳动者大量的精力，使得大棚环境控制极为不方便。近年来，各种微控制器发展迅速，所以我准备用单片机来设计一个拥有智能控制系统的温室大棚。在本设计中，我采用stc11f08xe单片机，结合液晶显示屏LCD1602和数字温湿度传感器DHT11作为主要设计核心，设计出一个结构简单，易于操作的温湿度控制系统。实现温室内温湿度的智能控制。当温度超过设定范围时，蜂鸣器就开始报警，继电器闭合，控制冷却装置降温；反之则打开升温装置以升高温度。当湿度超过设定范围时，蜂鸣器就开始报警，继电器闭合，控制除湿装置除湿；反之则打开加湿装置以升高湿度。与其它智能温室控制系统相比，该系统具有价格低廉、性能优良、安全性高、性能稳定等特点。通过该系统，可以有效地控制和监控蔬菜大棚的温度和湿度，从而确保温室内的作物能够在适宜的环境中生长，提高产品的质量和产量。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的主要内容 1
第二章 系统总体方案设计 2
2.1功能要求 2
2.2各模块及元器件选型 2
2.2.1传感器选型 2
2.2.2显示器选型 2
2.2.3单片机主芯片选择 3
2.3 系统总体设计框图 3
图24 PCB设计图第三章 系统硬件设计 5
3.1单片机核心电路设计 6
3.2 DHT11传感器模块设计 7
3.3 1602液晶显示模块设计 8
3.4驱动与报警模块 10
3.5矩阵键盘控制模块 11
3.6电源电路 12
第四章 系统软件设计 13
4.1系统的软件设计 13
4.2检测单元 14
4.3执行单元 16
4.4人机对话单元 16
4.5上位机 19
第五章 系统分析与调试 21
5.1仿真测试 21
5.2实物调试 23
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/> 第六章 总结 26
致 谢 27
参考文献 28
附录一：程序 29
附录二：系统整体电路图 32
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
我国在20世纪60年代开始出现具有简单结构的塑料温室，并且在20世纪70年代后期，新的环保型太阳能温室才开始流行。到1980年代末，该国已经推广了大约20，000公顷的第一代普通太阳能温室。
到了20世纪80年代，小型计算机有了巨大的进步，同时它们的价格也开始下降。欧美国家以单片机为核心的温室系统开始迅猛发展。
现在世界各国在智能温室的发展上都取得了很大的成就， 智能温室系统也不断的普及。虽然我国与发达国家在这一领域的发展存在差距，但我相信，在不久的将来，随着国内科学家对智能温室研究的不断深入，国内智能温室的发展必将取得良好的发展。
1.2课题研究的主要内容
在这个温室大棚的设计中，我选择使用STC系列单片机。同时用传感器来收集信息，然后及时有效地将收集的温湿度信息传输到单片机当中，然后单片机处理数据并将其发送到液晶显示屏。如果温室内的当前温度和湿度超过设定范围，蜂鸣器就开始警报。同时继电器开始工作，控制空调设备来进行降温和升温。
1.3课题研究的实现原理
本课题最重要的部分是温度和湿度的采集以及温度和湿度的显示。
STC系列单片机对工作环境的要求相对较低，并且执行指令的速度非常快。DHT11传感器集合了两种功能，可以同时测量温湿度。这使得我们的设计可以更加的方便，安装节约更多的空间，
传感器将收集的温度和湿度信息传输到单片机进行处理，然后送到1602液晶屏。具体操作是系统将判断是否启动报警装置以及继电器是否按照我们最初设定的温度和湿度限制工作，以采取有效的解决方案来调节温室内的温度和湿度。当系统工作时，首先要设定温度和湿度范围。当温度或湿度超过我们设定的值后，蜂鸣器发出警报。控制模块主要由继电器组成的，当温湿度超出我们设定范围后，继电器就开始工作，控制空调或其他温控设备，及时调整温湿度。当继电器控制设备工作时，相对应的LED灯亮起来。
第二章 系统总体方案设计
2.1功能要求
该系统由单片机作为主控芯片组成，辅助设备包括温湿度传感器，液晶显示屏，输入键盘，输出继电器等。
传感器对温室的湿度和温度进行采样处理，然后通过单片机来进行数据分析，然后通过液晶显示屏显示温度和湿度。
温度和湿度的上下限可以通过电路板上的键盘进行设置和调整。
当温室内温度和湿度超过设定范围时，系统会做出反应来控制温室中的环境。如果经过一段时间后，温室内的温度和湿度仍在系统设定的范围之外，则会发出报警声。
同时将上位机添加到系统中，使我们可以远程获取温室的实时信息。
2.2各模块及元器件选型
在方案的选择上，不仅要实现方案的高要求、高标准，还要考虑方案的可行性、环境要求和方案中各组成部分的市场价格。我们应该选择最好的方案来实现高性能和高价格。
2.2.1传感器选型
选择DHT11作为温湿度检测模块的传感器，它使用湿度敏感电阻作为核心部件。 虽然湿敏电阻的稳定性不是很好，但它的成本低。在设计中，对温度和湿度的精度并不是很高，所以选择这个传感器用来收集温度和湿度。
2.2.2显示器选型
/ 图21 LCD1602实物图
LCD1602液晶显示器。它的屏幕只有两行，只能显示数字和字符。
经过对项目要求的分析，本系统不需要复杂的文字或图片显示，只需将焦点放在四个两位数即可满足设计要求，也就是说，LCD1602在本次设计中是足够满足要求的，考虑到LCD1602液晶屏的性价比，我们在本次设计中选择了它。
2.2.3单片机主芯片选择
在本课题设计的温湿度测量和控制系统中，我们使用STC系列STC11F08XE MCU作为主控芯片，这是一款51芯国产MCU，并且该引脚与传统的89C52直接兼容。与Love Termel公司的传统AT89C52相比，STC11F08XE芯片具有更快的运行速度和更多的片上外设。基于这些，我们选择使用其中频率最高的STC系列单片机来作为我们项目中使用的芯片。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的主要内容 1
第二章 系统总体方案设计 2
2.1功能要求 2
2.2各模块及元器件选型 2
2.2.1传感器选型 2
2.2.2显示器选型 2
2.2.3单片机主芯片选择 3
2.3 系统总体设计框图 3
图24 PCB设计图第三章 系统硬件设计 5
3.1单片机核心电路设计 6
3.2 DHT11传感器模块设计 7
3.3 1602液晶显示模块设计 8
3.4驱动与报警模块 10
3.5矩阵键盘控制模块 11
3.6电源电路 12
第四章 系统软件设计 13
4.1系统的软件设计 13
4.2检测单元 14
4.3执行单元 16
4.4人机对话单元 16
4.5上位机 19
第五章 系统分析与调试 21
5.1仿真测试 21
5.2实物调试 23
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/> 第六章 总结 26
致 谢 27
参考文献 28
附录一：程序 29
附录二：系统整体电路图 32
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
我国在20世纪60年代开始出现具有简单结构的塑料温室，并且在20世纪70年代后期，新的环保型太阳能温室才开始流行。到1980年代末，该国已经推广了大约20，000公顷的第一代普通太阳能温室。
到了20世纪80年代，小型计算机有了巨大的进步，同时它们的价格也开始下降。欧美国家以单片机为核心的温室系统开始迅猛发展。
现在世界各国在智能温室的发展上都取得了很大的成就， 智能温室系统也不断的普及。虽然我国与发达国家在这一领域的发展存在差距，但我相信，在不久的将来，随着国内科学家对智能温室研究的不断深入，国内智能温室的发展必将取得良好的发展。
1.2课题研究的主要内容
在这个温室大棚的设计中，我选择使用STC系列单片机。同时用传感器来收集信息，然后及时有效地将收集的温湿度信息传输到单片机当中，然后单片机处理数据并将其发送到液晶显示屏。如果温室内的当前温度和湿度超过设定范围，蜂鸣器就开始警报。同时继电器开始工作，控制空调设备来进行降温和升温。
1.3课题研究的实现原理
本课题最重要的部分是温度和湿度的采集以及温度和湿度的显示。
STC系列单片机对工作环境的要求相对较低，并且执行指令的速度非常快。DHT11传感器集合了两种功能，可以同时测量温湿度。这使得我们的设计可以更加的方便，安装节约更多的空间，
传感器将收集的温度和湿度信息传输到单片机进行处理，然后送到1602液晶屏。具体操作是系统将判断是否启动报警装置以及继电器是否按照我们最初设定的温度和湿度限制工作，以采取有效的解决方案来调节温室内的温度和湿度。当系统工作时，首先要设定温度和湿度范围。当温度或湿度超过我们设定的值后，蜂鸣器发出警报。控制模块主要由继电器组成的，当温湿度超出我们设定范围后，继电器就开始工作，控制空调或其他温控设备，及时调整温湿度。当继电器控制设备工作时，相对应的LED灯亮起来。
第二章 系统总体方案设计
2.1功能要求
该系统由单片机作为主控芯片组成，辅助设备包括温湿度传感器，液晶显示屏，输入键盘，输出继电器等。
传感器对温室的湿度和温度进行采样处理，然后通过单片机来进行数据分析，然后通过液晶显示屏显示温度和湿度。
温度和湿度的上下限可以通过电路板上的键盘进行设置和调整。
当温室内温度和湿度超过设定范围时，系统会做出反应来控制温室中的环境。如果经过一段时间后，温室内的温度和湿度仍在系统设定的范围之外，则会发出报警声。
同时将上位机添加到系统中，使我们可以远程获取温室的实时信息。
2.2各模块及元器件选型
在方案的选择上，不仅要实现方案的高要求、高标准，还要考虑方案的可行性、环境要求和方案中各组成部分的市场价格。我们应该选择最好的方案来实现高性能和高价格。
2.2.1传感器选型
选择DHT11作为温湿度检测模块的传感器，它使用湿度敏感电阻作为核心部件。 虽然湿敏电阻的稳定性不是很好，但它的成本低。在设计中，对温度和湿度的精度并不是很高，所以选择这个传感器用来收集温度和湿度。
2.2.2显示器选型
/ 图21 LCD1602实物图
LCD1602液晶显示器。它的屏幕只有两行，只能显示数字和字符。
经过对项目要求的分析，本系统不需要复杂的文字或图片显示，只需将焦点放在四个两位数即可满足设计要求，也就是说，LCD1602在本次设计中是足够满足要求的，考虑到LCD1602液晶屏的性价比，我们在本次设计中选择了它。
2.2.3单片机主芯片选择
在本课题设计的温湿度测量和控制系统中，我们使用STC系列STC11F08XE MCU作为主控芯片，这是一款51芯国产MCU，并且该引脚与传统的89C52直接兼容。与Love Termel公司的传统AT89C52相比，STC11F08XE芯片具有更快的运行速度和更多的片上外设。基于这些，我们选择使用其中频率最高的STC系列单片机来作为我们项目中使用的芯片。
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