无线网络技术的温室土壤温湿度监测系统的硬件设计(附件)
本课题的主要研究目标是实现基于无线网络技术的温室土壤温湿度的监测功能。该系统克服传统温湿度监测系统的不足，及时对温室土壤的温湿度进行适当的调控，使对温室土壤温度和湿度的数据信息能够具有实时性，这样就会更加有利于对温室的集中管理以及远程控制，这样就能达到提高作物的产量、改善农作物的品质、调节农作物的生长周期、提高农产品经济效益。本次设计准备运用的单片机叫做STC89C51，温湿度传感器采用的是DHT11温湿度传感器，无线收发模块用的是nRF24L01，采用LM1117提供电流限制和热保护， LCD1602液晶显示屏作为显示模块，无线传输距离是5到10米，能够测量温室土壤的温湿度，并且可以通过3个独立按键调节温湿度的上下限，超出测量范围就会报警。关键词 STC89C51，温湿度，无线，报警 目 录
1 绪 论 1
1.1 背景及意义 1
1.2 单片机应用和发展 2
1.3 无线传感网络发展和现状 3
2 方案论证 5
3 总体方案设计 5
4 硬件电路设计 7
4.1 STC89C51单片机 8
4.2 温湿度传感器DHT11 11
4.3 nRF24L01无线传输模块 14
4.4 按键和自锁开关 16
4.5 LCD1602液晶显示屏 19
4.6 蜂鸣器 20
4.7 电源模块 22
4.8 三极管和上拉电阻 24
5 硬件制作与调试 25
5.1硬件制作 25
5.2 硬件调试 28
结 论 32
致 谢 34
参考文献 35
附 录 36
1 绪论
1.1 背景及意义
祖国虽然地大物博，土地资源丰富，但是人口基数太大，平均下来，人均土壤就少得可怜了，而且有很多土壤质量偏低，土壤退化严重，土壤被农药、生产生活废水、垃圾等污染严重，还有土壤使用不当，浪费等等原因，导致农作物产量不高，所以采用科技手段实时监测土壤温湿度等信息，采集数据进行分析，及时调节处理，对于保护土
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/> 附 录 36
1 绪论
1.1 背景及意义
祖国虽然地大物博，土地资源丰富，但是人口基数太大，平均下来，人均土壤就少得可怜了，而且有很多土壤质量偏低，土壤退化严重，土壤被农药、生产生活废水、垃圾等污染严重，还有土壤使用不当，浪费等等原因，导致农作物产量不高，所以采用科技手段实时监测土壤温湿度等信息，采集数据进行分析，及时调节处理，对于保护土壤资源，提高农产品的产量，提升农产品的质量，是极其具有意义的。众所周知农田资源属于非可再生自然资源。保护和合理利用资源环境是每个热血青年不可推卸的责任。
温度与湿度在实际生活中与大家自身息息相关，人们经常在出门前会关注温度等信息，而在生产生活当中温湿度的信息采集与传输对于农业的生产有着至关重要的地位，温湿度能够影响作物的存活与生长是否良好。目前，设施农业工程伴随着农业现代化的迅速发展已成为各个国家关注的焦点，其不仅涉及多门学科、具有较高的科技含量而且与人民的生活密切相关，这在很大程度上推动了国家大型现代化温室的发展。对于植物来说，温室大棚的存在是其理想的场所，这是由于温室大棚可以使植物避免恶劣的天气、四季温差的变化对其造成的影响，从而为植物提供更加良好的生长环境。为使农作物更加良好的生长，需对温室大棚的温度、光照等环境因素进行智能控制，以实现这些重要环境因素的自动控制。
目前国内出现的众多的土壤温湿度监测系统，通常采用温敏和湿敏元件对温湿度进行采集和测量，系统数据大都采用RS232或者RS485总线技术进行数据传输。这种采集控制系统的要求是要在温室有限的空间内进行布线这样才能将系统所测量到的所有数据传输到上位机。但是由于大量的布线，以及安装、拆卸的步骤非常繁杂，所以占用较大的空间，这样就会使得生产活动不能顺利地进行。因此，设计基于无线网络技术的温室土壤温湿度信息的无线监测报警、自动处理系统，有着重大的意义。
温室是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温湿度是影响植物生长发育最重要的因子。健康的植物是可以通过叶片蒸腾作用来散失水分的，因而造成蔬菜大棚温室内的空气湿度不断的升高，而当空气的相对湿度能够达到80%以上的时候，会增加病害发生的几率，同时还会降低植物蒸腾效应的正常发挥。为温室大棚内的植物提供一个适宜生长发育的良好的，封闭的生存环境，能够给大家带来比较客观的实在的经济效益。
国家的温室生产已经有了很大的进步和发展，温室大棚的出现对于国家土壤难题是一个转机，它打破了传统方式的农业，使农作物不必因为恶劣的环境气候而颗粒无收，创造了一个小的生态环境，但是这些温室大部分都是在利用高产栽培技术以及屏障技术的基本基础上发展而来的，这样就使得它的经济效益很难有进一步的提升，这给温室的发展带来了一个不小的难题，将单片机技术引进温室土壤，实时对温室土壤温湿度等信息的实时监控，处理信息数据，实现农业温室的自动控制，是突破这一难题的一个好方法。
随着现代科技的发展，微型单片机已用于控制温室环境。其控制系统是由中央核心控制的装置、终端的控制设备和采集信号的传感器等部分来构成，先来设置植物生长的温度和湿度最适合的范围，存储在单片机里面，让单片机依据来程序确认各个温室内部的设定参数，而且要给终端的控制系统发出指令，由传感器向中央的核心控制装置输送检测的信息，根据这个控制信号，使终端的机械设备执行动作任务，实现温室温度和湿度的调节。温室大棚内的环境自动控制系统的设计和开发在大型的现代化温室的应用和发展中，将成为设施栽培高新技术的一个标志。
课题用的是STC89C51单片机，主要目的是采用无线网络技术的方式，实现对温室土壤温湿度的监测与调节，由于考虑到成本和实际难度，使用nRF24L01无线收发模块进行数据的发送与接收，无线传输距离是5到10米。
1.2 单片机发展和应用
单片机就是利用大规模集成电路技术把中央处理单元、程序储存器以及通信口集成在一个芯片上，构成最小的计算机系统。单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器CPU、存储器ROM和RAM、输入/输出接口电路以及定时器/计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表、通讯、各种终端及外围设备控制和测控系统的前端装置。单片机是一种集成电路芯片，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
当代单片机在众多方向都有很好的使用，单片机是计算机的一个变种，以其独到的身材和五脏俱全的特色，起着一个重要的角色应用于中国正欣欣发展的总多方向。使用于大家的工作和学习当中的，起着一个重要的角色。它已被应用到不适用于非计算机领域，对社会有很大的影响。主要用于单片机控制系统，也被称为微控制器（单片机）或嵌入式控制器（嵌入式控制器）。它有嵌入式应用程序架构、微处理器、指令系统、总线、管理模式等。
它把计算机的，数据
1 绪 论 1
1.1 背景及意义 1
1.2 单片机应用和发展 2
1.3 无线传感网络发展和现状 3
2 方案论证 5
3 总体方案设计 5
4 硬件电路设计 7
4.1 STC89C51单片机 8
4.2 温湿度传感器DHT11 11
4.3 nRF24L01无线传输模块 14
4.4 按键和自锁开关 16
4.5 LCD1602液晶显示屏 19
4.6 蜂鸣器 20
4.7 电源模块 22
4.8 三极管和上拉电阻 24
5 硬件制作与调试 25
5.1硬件制作 25
5.2 硬件调试 28
结 论 32
致 谢 34
参考文献 35
附 录 36
1 绪论
1.1 背景及意义
祖国虽然地大物博，土地资源丰富，但是人口基数太大，平均下来，人均土壤就少得可怜了，而且有很多土壤质量偏低，土壤退化严重，土壤被农药、生产生活废水、垃圾等污染严重，还有土壤使用不当，浪费等等原因，导致农作物产量不高，所以采用科技手段实时监测土壤温湿度等信息，采集数据进行分析，及时调节处理，对于保护土
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
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1 绪论
1.1 背景及意义
祖国虽然地大物博，土地资源丰富，但是人口基数太大，平均下来，人均土壤就少得可怜了，而且有很多土壤质量偏低，土壤退化严重，土壤被农药、生产生活废水、垃圾等污染严重，还有土壤使用不当，浪费等等原因，导致农作物产量不高，所以采用科技手段实时监测土壤温湿度等信息，采集数据进行分析，及时调节处理，对于保护土壤资源，提高农产品的产量，提升农产品的质量，是极其具有意义的。众所周知农田资源属于非可再生自然资源。保护和合理利用资源环境是每个热血青年不可推卸的责任。
温度与湿度在实际生活中与大家自身息息相关，人们经常在出门前会关注温度等信息，而在生产生活当中温湿度的信息采集与传输对于农业的生产有着至关重要的地位，温湿度能够影响作物的存活与生长是否良好。目前，设施农业工程伴随着农业现代化的迅速发展已成为各个国家关注的焦点，其不仅涉及多门学科、具有较高的科技含量而且与人民的生活密切相关，这在很大程度上推动了国家大型现代化温室的发展。对于植物来说，温室大棚的存在是其理想的场所，这是由于温室大棚可以使植物避免恶劣的天气、四季温差的变化对其造成的影响，从而为植物提供更加良好的生长环境。为使农作物更加良好的生长，需对温室大棚的温度、光照等环境因素进行智能控制，以实现这些重要环境因素的自动控制。
目前国内出现的众多的土壤温湿度监测系统，通常采用温敏和湿敏元件对温湿度进行采集和测量，系统数据大都采用RS232或者RS485总线技术进行数据传输。这种采集控制系统的要求是要在温室有限的空间内进行布线这样才能将系统所测量到的所有数据传输到上位机。但是由于大量的布线，以及安装、拆卸的步骤非常繁杂，所以占用较大的空间，这样就会使得生产活动不能顺利地进行。因此，设计基于无线网络技术的温室土壤温湿度信息的无线监测报警、自动处理系统，有着重大的意义。
温室是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温湿度是影响植物生长发育最重要的因子。健康的植物是可以通过叶片蒸腾作用来散失水分的，因而造成蔬菜大棚温室内的空气湿度不断的升高，而当空气的相对湿度能够达到80%以上的时候，会增加病害发生的几率，同时还会降低植物蒸腾效应的正常发挥。为温室大棚内的植物提供一个适宜生长发育的良好的，封闭的生存环境，能够给大家带来比较客观的实在的经济效益。
国家的温室生产已经有了很大的进步和发展，温室大棚的出现对于国家土壤难题是一个转机，它打破了传统方式的农业，使农作物不必因为恶劣的环境气候而颗粒无收，创造了一个小的生态环境，但是这些温室大部分都是在利用高产栽培技术以及屏障技术的基本基础上发展而来的，这样就使得它的经济效益很难有进一步的提升，这给温室的发展带来了一个不小的难题，将单片机技术引进温室土壤，实时对温室土壤温湿度等信息的实时监控，处理信息数据，实现农业温室的自动控制，是突破这一难题的一个好方法。
随着现代科技的发展，微型单片机已用于控制温室环境。其控制系统是由中央核心控制的装置、终端的控制设备和采集信号的传感器等部分来构成，先来设置植物生长的温度和湿度最适合的范围，存储在单片机里面，让单片机依据来程序确认各个温室内部的设定参数，而且要给终端的控制系统发出指令，由传感器向中央的核心控制装置输送检测的信息，根据这个控制信号，使终端的机械设备执行动作任务，实现温室温度和湿度的调节。温室大棚内的环境自动控制系统的设计和开发在大型的现代化温室的应用和发展中，将成为设施栽培高新技术的一个标志。
课题用的是STC89C51单片机，主要目的是采用无线网络技术的方式，实现对温室土壤温湿度的监测与调节，由于考虑到成本和实际难度，使用nRF24L01无线收发模块进行数据的发送与接收，无线传输距离是5到10米。
1.2 单片机发展和应用
单片机就是利用大规模集成电路技术把中央处理单元、程序储存器以及通信口集成在一个芯片上，构成最小的计算机系统。单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器CPU、存储器ROM和RAM、输入/输出接口电路以及定时器/计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表、通讯、各种终端及外围设备控制和测控系统的前端装置。单片机是一种集成电路芯片，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
当代单片机在众多方向都有很好的使用，单片机是计算机的一个变种，以其独到的身材和五脏俱全的特色，起着一个重要的角色应用于中国正欣欣发展的总多方向。使用于大家的工作和学习当中的，起着一个重要的角色。它已被应用到不适用于非计算机领域，对社会有很大的影响。主要用于单片机控制系统，也被称为微控制器（单片机）或嵌入式控制器（嵌入式控制器）。它有嵌入式应用程序架构、微处理器、指令系统、总线、管理模式等。
它把计算机的，数据
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