蔬菜大棚溫濕度的控制系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、<p><b>　　XXXXXXXX</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　論文題目： 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)畢業(yè)設計 </p><p>　　所屬系部： 電子工程系</p><p>　　指導教師： 職

2、稱： 副教授</p><p>　　學生姓名： 學 號: </p><p>　　專　　業(yè)： 智能化工程技術</p><p>　　XXXXXXX學院制</p><p><b>　　XXXXXX學院</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論

3、文）任務書</p><p>　　題目： 蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　任務與要求：</b></p><p>　　1、了解大棚蔬菜對環(huán)境溫度要求的生長習性，溫度不合適會造成哪些影響和危害；注意不同種類的蔬菜對溫度要求各不相同。</p><p>　　2、以西紅柿為例設計一檢測及調節(jié)濕度的控制系

4、統(tǒng)，包括過濕和過干兩種情況，同時要考慮溫度對其的影響 。</p><p>　　時間： 2010 年 9　月 27 日 至 2010　年 11 月 23 日 共 8　周</p><p>　　所屬系部： 電子工程系 </p><p>　　學生姓名： XXX 學 號：XXXX</p><p>　　專業(yè)

5、： XX智能化工程技術</p><p>　　指導單位或教研室： 樓宇教研室</p><p>　　指導教師： XXXXX職 稱： XXXXX</p><p><b>　　XXXXXX學院制</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p&g

6、t;　　隨著大棚技術的普及，溫室大棚數量不斷增多，對于蔬菜大棚來說，最重要的一個管理因素是溫濕度控制。溫濕度太低，蔬菜就會被凍死或則停止生長，所以要將溫濕度始終控制在適合蔬菜生長的范圍內。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內部懸掛溫度計，工人依據讀取的溫度值來調節(jié)大棚內的溫度。如果僅靠人工控制既耗人力，又容易發(fā)生差錯。現在，隨著農業(yè)產業(yè)規(guī)模的提高，對于數量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現出很大的局性。為此，在現代化的蔬菜大棚管理中通常有溫濕

7、度自動控制系統(tǒng)，以控制蔬菜大棚溫度，適應生產需要。</p><p>　　本論文主要闡述了基于AT89C51單片機的西紅柿大棚溫濕度控制系統(tǒng)設計原理，主要電路設計及軟件設計等。該系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為控制器，SHT10作為溫濕度數據采集系統(tǒng)，可對執(zhí)行機構發(fā)出指令實現大棚溫濕度參數調節(jié)，具有上下位機直接設置溫濕度范圍，溫濕度實時顯示等功能。上位機采用Delphi軟件進行編寫，用戶界面友好，操作簡單，可以根據

8、大棚西紅柿生長情況繪制成簡明直觀的作物生長走勢圖，從而容易得出最適合作物生長的溫濕度值。</p><p>　　關鍵詞：AT89C51；SHT10；蔬菜大棚；溫濕度；控制系統(tǒng)；傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the popularization of trellis technology

9、, greenhouse trellis an ever-growing number, for vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Temperature is too low, the vegetables will freeze to death o

10、r stop growing, so will always control temperature and humidity in a suitable vegetable growth range. Traditional temperature control is in greenhouse trellis internal hanging a thermometer, workers according to regulate

11、 the temperatur</p><p>　　This thesis mainly elaborated based on AT89C51 tomatoes canopy temperature and humidity control system design principle, main circuit design and software design, etc. This system USE

12、S AT89C51 single chip microcomputer as controller, SHT10 as temperature and humidity data acquisition system, may to the actuator directives realize trellis temperature and humidity parameters adjustment, has the upper a

13、nd lower level computer directly set temperature range, temperature and humidity real-time display</p><p>　　Key words：AT89C51; SHT10;vegetable shed; Temperature and humidity; Control System; sensor</p>

14、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1系統(tǒng)設計背景1</p><p>　　1.2系統(tǒng)功能、優(yōu)勢及特點1</p><p>　　第2章 設計內容4</p><p>　　2.1總體方

15、案的設計4</p><p>　　2.1.1設計思想4</p><p>　　2.1.2系統(tǒng)組成及框圖4</p><p>　　2.2系統(tǒng)主要電路的設計5</p><p>　　2.2.1主要芯片89C51的功能及引腳圖5</p><p>　　2.2.2溫濕度檢測電路的設計7</p><p>

16、;　　2.2.3復位電路的設計12</p><p>　　2.2.4溫濕度調節(jié)系統(tǒng)的設計12</p><p>　　2.2.5 SHT10數據采集程序13</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件的設計15</p><p>　　3.1上位機軟件設計15</p><p>　　3.2通信模塊軟硬件設計16</p

17、><p>　　3.2.1 通信硬件設計16</p><p>　　3.2.2通信軟件設計17</p><p>　　3.3系統(tǒng)主程序17</p><p><b>　　結束語19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p>

18、;<b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1系統(tǒng)設計背景</b></p><p>　　植物的生長都是在一定的環(huán)境中進行的，其在生長過程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中對植物生長影響最大的是環(huán)境中的溫度和濕度。環(huán)境中晝夜的溫度和濕度變化大，其對植物生長極為不利。因此必須對環(huán)境的溫度和濕度進行監(jiān)測和控制，使其適合植物的生長

19、，提高其產量和質量。本系統(tǒng)就是利用價格便宜的一般電子器件來設計一個參數精度高，控制操作方便，性價比高的應用于農業(yè)種植生產的西紅柿大棚溫濕度測控系統(tǒng)。</p><p>　　西紅柿屬于喜溫作物，但不喜高溫。據實驗：白天27℃，夜晚17℃，溫差保持在10℃情況下，番茄生長最快。進入開花期，應加大通風量。上午棚內溫度升到20℃，要逐漸打開通風口，降溫排濕。從開花至澆催果水之前，棚溫不要超過28℃。下午當棚溫降至20℃時將

20、通風口關閉。本系統(tǒng)主要完成對西紅柿大棚內溫度和濕度等參數的采集、存儲，并具有向監(jiān)控中心傳送數據以及執(zhí)行監(jiān)控中心的指令等功能。</p><p>　　本系統(tǒng)溫濕度的監(jiān)控包括以下步驟：感應環(huán)境溫濕度；判斷感應到的溫濕度是否異常；若感應到的溫濕度異常，判斷異常是否超過預設時間；若異常超過預設時間，則輸出異常信號至主控機；異常報警；判斷異常是否處理完畢；以及若異常處理完畢，解除報警。并可以利用控制器和主控機來達到機房溫濕度

21、的遠程控制，從而實現環(huán)境溫濕度管理的實時性和有效性。</p><p>　　為此，在現代化的蔬菜大棚管理中通常有溫濕度自動控制系統(tǒng)，以控制蔬菜大棚溫度，適應生產需要。它以先進的技術和現代化設施，人為控制作物生長的環(huán)境條件，使作物生長不受自然氣候的影響，做到常年工廠化，進行高效率，高產值和高效益的生產。</p><p>　　1.2系統(tǒng)功能、優(yōu)勢及特點</p><p>　

22、　該檢測系統(tǒng)充分利用AT89C51單片機的軟、硬件資源,輔以相應的測量電路和SHT10數字式集成溫濕度傳感器等智能儀器,能實現多任務、多通道的檢測和輸出。并且通過RS232接口實現與上位PC機的連接,進行數據的分析、處理和存儲及打印輸出等。它具有測量范圍廣、測量精度高等特點,前端測量用的傳感器類型可在該基礎上修改為其他非電量參數的測量系統(tǒng)。溫濕度檢測系統(tǒng)采用SHT10為溫濕度測量元件。系統(tǒng)在硬件設計上充分考慮了可擴展性,經過一定的添加或

23、改造,很容易增加功能。根據溫室大棚內的溫濕度、土壤水分、土壤溫度等傳感器采集到的信息，利用RS485 總線將傳感器信息送給485 轉232 的轉換器，接到上位計算機上進行顯示，報警，查詢。監(jiān)控中心將收到的采樣數據以表格形式顯示和存儲，然后將其與設定的報警值相比較，若實測值超出設定范圍，則通過屏幕顯示報警或語音報警，并打印記錄。與此同時，監(jiān)控中心可向現場控制器發(fā)出控制指令，監(jiān)測儀根據指令控制風機、水泵、等設備進行降溫除濕，以保證大棚內作物

24、的生長環(huán)境。監(jiān)控中心也可以通過報警指令來啟動現場監(jiān)測儀上的聲光報警裝置，通知大棚管理人員采取相應措施來確保大棚內的環(huán)境正常</p><p>　　1.2.1系統(tǒng)功能及優(yōu)勢</p><p>　　1.系統(tǒng)優(yōu)越性： 系統(tǒng)結構清晰，高度集成化，安裝、操作簡單，適用于各類使用環(huán)境，操作界面充分考慮客戶個性化需求，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好。 </p><p>　　2.自動記錄: 實時更新

25、并自動記錄溫濕值，所有溫濕度歷史記錄及相關數據真實可靠，存儲方式專用 </p><p>　　3.易于查詢: 查詢任何該蔬菜溫室內的固定測點及移動測點的溫濕度歷史數據記錄、溫濕度歷史曲線、溫濕度預警信息、溫濕度超限信息、超限處理措施及整改提示、監(jiān)測點環(huán)境情況評估、監(jiān)測點故障、監(jiān)測點地理位置等信息。</p><p>　　4.完整精確且靈活記錄打印 :將預訂的時間點自動記錄所有測點的溫濕度值及報

26、警信息，形成可查詢、打印的歷史記錄、歷史曲線、報表。 </p><p>　　5.靈活的報警功能: 報警方式有電腦聲光報警、就地測點聲光報警、預設地點（值班室）聲光報警、手機短信報警、電子郵件報警等。</p><p>　　6.傳感器在線標定: 需要標定系統(tǒng)測試精度時無須拆卸傳感器，只需通過軟件設定即可。</p><p>　　7.系統(tǒng)可擴充性強: 測點可在一定范圍內任意

27、增加。</p><p>　　8.安裝簡單: 接線方便可靠。 </p><p>　　9.低功耗設計：獨有的自備電源管理方案，配有小容量UPS電源。</p><p><b>　　1.2.2系統(tǒng)特點</b></p><p>　　1.遠距離 : 識別的最遠距離是 80m （正常的距離是 0 ～50米，50～80米的距離要另外配置

28、天線），識別距離可調。</p><p>　　2.防沖突性 : 先進的防碰撞技術，可同時識別 200 個 / 秒以上標識。 </p><p>　　3.高速度 : 最高識別速度可達 200 公里 / 小時。</p><p>　　4.安全性 : 加密算法與認證，確保數據安全，防止鏈路竊聽與數據破解。</p><p>　　5.方向性 : 可實現有方向

29、性和無方向性的識別。 </p><p>　　6.高可靠 :  -40 ℃ -85 ℃，防沖擊。</p><p>　　7.成本性 : 全部采用 0.18uM 的芯片，成本更低。 </p><p>　　8.功耗性 : 超低功耗，更健康、更安全。</p><p>　　9.傳輸性 : 全球開放的 ISM 微波頻段，無須申請和付費。</

30、p><p>　　10.高抗干擾性 : 對現場各種干擾源無特殊要求高抗干擾性 。</p><p>　　11.溫度特性：±0.1℃（如果要求的溫度范圍更寬，則要特殊定）。 </p><p>　　12.濕度特性：±2%H（如果要求的濕度范圍更寬，則要特殊定制）。</p><p>　　13.測量時間間隔：至少需要1.5S（如果需要更快

31、，則要特殊定制開發(fā)）。</p><p>　　第2章 設計內容 </p><p>　　2.1總體方案的設計</p><p><b>　　2.1.1設計思想</b></p><p>　　系統(tǒng)的一大特點是用戶可以通過下位機中的鍵盤輸入溫濕度的上下限值和預置值，也可以通過上位機對溫濕度的上下限值

32、和預置值進行輸入，從而實現上位機對大棚內作物生長的遠程控制。系統(tǒng)下位機設在種植植物的大棚內，下位機中的溫濕度傳感器可以將環(huán)境中的溫濕度非電量參數轉化成電量信號，再將這些信號進行處理后送至下位機中的單片機，單片機讀取數據后將數據送到緩沖區(qū)內，通過LED數碼管進行實時顯示。同時與原先內部設定的參數值進行比較處理；單片機可以根據比較的結果對執(zhí)行機構發(fā)出相應的信號，并通過繼電器的控制對相應的設備如噴水器、吹風機、加熱器、降溫泵等進行操作，調節(jié)大

33、棚內溫濕度狀態(tài)。用戶直接通過鍵盤對溫濕度的上下限值和預置值進行設置后，如果環(huán)境的實時參數超越上下限值，系統(tǒng)自動啟動執(zhí)行機構調節(jié)大棚內濕度和溫度狀態(tài)，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值以內為止。如果有預置初值，且與當前狀態(tài)不相等時，系統(tǒng)也會啟動執(zhí)行機構動態(tài)調節(jié)溫濕度狀態(tài)，直到所處的平衡狀態(tài)與預置值相等為止。上位機是用DELPHI軟件編寫的一個數據庫系統(tǒng)管理系統(tǒng)，有著友好直觀的用戶界面，可直接設置溫濕度的上下限值和讀取下位機的數據，也可以直接對溫室

34、大棚內下位機的</p><p>　　單片機作為控制器，可以接收溫度和溫度傳感器從大棚中獲取的溫濕度信息，將這些信息與預置的溫濕度范圍值進行比較，然后通過繼電器控制執(zhí)行機構，對大棚進行相關的操作以保證大棚的溫濕度范圍能夠在預置的范圍內。下位機鍵盤顯示部分可以直接對溫濕度值進行預設，并可實現溫濕度值的實時顯示。上位機可通過通信接口模塊接收下位機傳送過來的溫濕度值，形成作物生長的圖表，也可以直接設置溫濕度值和控制執(zhí)行機

35、構對大棚進行相關操作。</p><p>　　2.1.2系統(tǒng)組成及框圖</p><p>　　系統(tǒng)由電源電路、溫濕度傳感器SHT10、數據通訊轉換部分(RS232)、上位機管理軟件和控制模塊（AT89C51）組成。 </p><p>　　1、溫濕度傳感器：負責檢測并采集各控制點溫濕度數據。 </p><p>　　2、數據通訊轉換器：負責溫濕度數據

36、采集數據的信號轉換。 </p><p>　　3、軟件部分：軟件部分負責對所有數據進行讀取分析，并執(zhí)行各項管理功能。 </p><p>　　4、控制部分（即溫濕度調節(jié)系統(tǒng)）：執(zhí)行遠程控制指令。 控制部分連接增濕裝置、干燥裝置、溫度的控制裝置等。</p><p>　　其系統(tǒng)原理圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 蔬菜大棚溫濕度控制原

37、理框圖</p><p>　　2.2系統(tǒng)主要電路的設計</p><p>　　2.2.1主要芯片89C51的功能及引腳圖</p><p>　　芯片89C51共有40個引腳，其中電源引腳有4個，控制引腳有4個，并行的I/O接口有32個，其引腳圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 89C51引腳 </p><p>

38、　?。?）電源及時鐘引腳（4個）</p><p>　　Vcc:電源接入引腳；</p><p><b>　　Vss:接地引腳；</b></p><p>　　XTAL1:晶體振蕩器接入的一個引腳（采用外部振蕩器時，此引腳接地）；</p><p>　　XTAL2:晶體振蕩器接入的另一個引腳（采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩

39、信號的輸入端）。</p><p>　　（2）控制線引腳（4個）</p><p>　　RST/VpD:復位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳；</p><p>　　ALE/PROG:地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳(低電平有效）；</p><p>　　EA/Vpp:內外存儲器選擇引腳（低電平有效）/片內EPROM（或FlashROM）編程

40、電壓輸入引腳；</p><p>　　PSEN:外部存儲器選通信號輸出引腳（低電平有效）。</p><p>　　(3)并行I/O引腳（32個，分成4個8位口）</p><p>　　P0.0～P0.7:一般I/O引腳或數據/低位地址總線服用引腳；</p><p>　　P1.0～P1.7:一般I/O引腳；</p><p>　

41、　P2.0～P2.7:一般I/O引腳或高位地址總線引腳；</p><p>　　P3.0～P3.7:一般I/O引腳或第二功能引腳。</p><p>　　2.2.2溫濕度檢測電路的設計</p><p>　　本系統(tǒng)選擇的溫濕度傳感器是由 瑞士Sensirion公司推出了SHT10單片數字溫濕度集成傳感器，采用CMOS過程微加工專利技術（CMOSens technology

42、），確保產品具有極高的可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。該傳感器包括一個電容性聚合體濕度敏感元件、一個用能隙材料制成的溫度敏感元件，并在同一芯片上，與l4位的A／D轉換器以及串行接口電路實現無縫連接。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標定，以鏡面冷凝式濕度計為參照。校準系數以程序形式存儲在OTP內存中，在校正的過程中使用。兩線制的串行接口，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使其成為各類應用的首選。</p>

43、<p>　　如圖2-3所示，傳感器SHT10的原理圖</p><p>　　圖2-3 傳感器SHT10的原理圖</p><p>　　如圖2-4所示，傳感器SHT10的電路連接圖</p><p>　　圖2-4 SHT10傳感器電路圖</p><p>　　數字集成溫濕度傳感器SHT10的主要特點</p><p>

44、;　　a.相對濕度和溫度的測量兼有露點輸出；</p><p>　　b.全部校準，數字輸出；</p><p>　　c.接口簡單（2-wire）,響應速度快；</p><p>　　d.超低功耗，自動休眠；</p><p>　　e.出色的長期穩(wěn)定性；</p><p>　　f.超小體積（表面貼裝）；</p>&l

45、t;p>　　g.測濕精度±45%RH，測溫精度±0.5℃（25℃）。</p><p><b>　?。?)引腳說明</b></p><p>　　a.電源引腳（VDD、GND） </p><p>　　SHT10的供電電壓為2.4V～5.5V。傳感器上電后，要等待11ms，從“休眠”狀態(tài)恢復。在此期間不發(fā)送任何指令。電源引腳

46、（VDD和GND）之間可增加1個100nF的電容器，用于去耦濾波。</p><p><b>　　b.串行接口</b></p><p>　　SHT10的兩線串行接口（bidirectional 2-wire）在傳感器信號讀取和電源功耗方面都做了優(yōu)化處理，其總線類似I2C總線但并不兼容I2C總線。</p><p>　?、俅袝r鐘輸入（SCK）。SC

47、K引腳是MCU與SHTIO之問通信的同步時鐘，由于接口包含了全靜態(tài)邏輯，因此沒有最小時鐘頻率。即微控制器可以以任意慢的速度與SHT10通信。</p><p>　　②串行數據（DATA）。DATA三態(tài)引腳是內部的數據的輸出和外部數據的輸入引腳。DATA在SCK時鐘的下降沿之后改變狀態(tài)，并在SCK時鐘的上升沿有效。即微控制器可以在SCK的高電平段讀取有效數據。在微控制器向SHT10傳輸數據的過程中，必須保證數據線在時

48、鐘線的高電平段內穩(wěn)定。為了避免信號沖突，微控制器僅將數據線拉低，在需要輸出高電平的時候，微控制器將引腳置為高阻態(tài)，由外部的上拉電阻(例如：lOk~)將信號拉至高電平。</p><p>　　為避免數據發(fā)生沖突，MCU應該驅動DATA使其處于低電平狀態(tài)，而外部接1個上拉電阻將信號拉至高電平。</p><p><b>　　命令與時序</b></p><p

49、>　　SHT10命令如表2-1所列。</p><p>　　表2-1 SHT10的命令</p><p><b>　　a.命令時序 </b></p><p>　　發(fā)送一組“傳輸啟動”序列進行數據傳輸初始化，如圖2-5所示。其時序為：當SCK為高電平時DT翻轉保持低電平，緊接著SCK產生1個發(fā)脈沖，隨后在SCK為高電平時DATA翻轉保持高電平。

50、</p><p><b>　　圖2-5 命令時序</b></p><p>　　緊接著的命令包括3個地址位（僅支持“000”）和5個命令位。SHT10指示正確接收命令的時序為：在第8個SCK時鐘的下降沿之后將DATA拉為低電平（ACK位）,在第9個SCK時鐘的下降沿之后釋放DATA（此時為高電平）。 </p><p>　　b.測量時序（RH和T）

51、</p><p>　　“000 00101”為相對濕度（RH）量，“000 00101”為溫度（θ）測量。發(fā)送一組測量命令后控制器要等待測量結束，這個過程大約需要20/80/320ms對應其8/12/14位的測量。測量時間隨內部晶振的速度而變化，最多能夠縮短30%。SHT10下拉DATA至低電平而使其進入空閑模式。重新啟動SCK時鐘讀出數據之前，控制器必須等待這個“數據準備好”信號。</p><

52、;p>　　接下來傳輸2個字節(jié)的測量數據和1個字節(jié)的CRC校驗。MCU必須通過拉低DATA來確認每個字節(jié)。所有的數據都從MSB開始，至LSB有效。例如對于12位數據，第5個SCK時鐘時的數值作為MSB位；而對于8位數據，第1個字節(jié)（高8位）數據無意義。</p><p>　　確認CRC數據位之后，通信結束。如果不使用CRC-8校驗，控制器可以在測量數據LSB位之后，通過保持ACK位為高電平來結束本次通信。測量和

53、通信結束后，SHT10自動進入休眠狀態(tài)模式。</p><p><b>　　c.復位時序</b></p><p>　　如果與SHT10的通信發(fā)生中斷，可以通過隨后的信號序列來復位串口，如圖2-6所示。保持DATA為高電平，觸發(fā)SCK時鐘9次或更多，接著在執(zhí)行下次命令之前必須發(fā)送一組“傳輸啟動”序列。這些序列僅僅復位串口，狀態(tài)寄存器的內容仍然保留。</p>

54、<p><b>　　圖2-6 復位時序</b></p><p>　　傳感器SHT10與AT89C51的接口電路</p><p>　　如圖2-7所示，傳感器SHT10將采集的溫濕度值與鍵盤設定溫濕度值進行比較，并將信息送給89C51進行處理，89C51將信息送給顯示模塊進行顯示，用戶需要對系統(tǒng)進行相應的溫濕度調節(jié)。</p><p>　　

55、圖2-7 傳感器接口電路圖</p><p>　　2.2.3復位電路的設計</p><p>　　本系統(tǒng)采用RC復位電路，RC復位電路實質是一階充放電電路。如圖2-9所示。該電路提供有效的復位信號RST（高電平)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復位信號（低電平）。從理論上說51系列單片機復位引腳只要外加兩個機器周期的有效信號即可復位，設t為保持高電平的時間，只要保證t=RC>2M（M為機器周期）即

56、可。但在實際設計過程中，通常C1取10uF以上，R1通常取10K左右。時間發(fā)現，如果R1取值太小，如R1取1K.則會導致RST信號驅動能力變差而無法使系統(tǒng)可靠復位。另外實驗證明，圖中的虛線所接的續(xù)流二極管D1對于改善復位性能起到了至關重要的作用，它的作用是在電源電壓瞬間下降時，電容迅速放電，因此一定寬度的電源毛刺也可使系統(tǒng)可靠復位。</p><p><b>　　RST</b></p&g

57、t;<p><b>　　Vcc●</b></p><p><b>　　C1 22uF</b></p><p>　　R1 D1</p><p>　　10K 4148</p><p><b>　　●</b>&l

58、t;/p><p>　　圖2-9 RC復位電路</p><p>　　2.2.4溫濕度調節(jié)系統(tǒng)的設計</p><p>　　溫濕度調節(jié)系統(tǒng)包括加濕模塊除濕模塊、加溫模塊和制冷模塊。它是由單片機的I／O 口控制的，有效控制電平為+5V，執(zhí)行機構的各種設備都是在市電下正常工作的，必須采用I／O口控制繼電器的導通和切斷來控制市電的通斷，也即控制執(zhí)行設備的工作狀態(tài)。由于單片機的I／O

59、不能提供足夠的電流，不能直接驅動繼電器導通，因此，我們采用達林頓管，將進行兩級放大，提供了足夠大的驅動電流，讓繼電器中的電感線圈產生足夠大的磁力，將開關吸合。用戶預先輸入溫濕度報警值到程序中，該值作為系統(tǒng)閾值。溫濕度傳感器監(jiān)測值傳輸給單片機，當單片機比較監(jiān)測到的數值超出所設定閾值時，驅動蜂鳴器報警，并為溫濕度調節(jié)系統(tǒng)提供控制信號，實現自動控制。</p><p>　　2.2.5 SHT10數據采集程序</p&

60、gt;<p>　　如圖2-10所示，SHT10數據采集過程。</p><p>　　圖2-10 SHT10數據采集流程圖</p><p>　　溫濕度傳感器SHTl0完成一次測量的工作順序一般為：設置傳感器分辨率→發(fā)送“啟動傳輸”命令→發(fā)送測量命令→讀輸出的測量值→將輸出測量值轉換為物理量。。微控制器首先發(fā)布一個啟動傳輸時序，接著調用寫時序發(fā)布溫度或濕度(取決于人口參數)的測量命

61、令，之后等待測量的完成，在測量完成后，調用讀時序讀回測量結果。需要注意的一點是，僅當通信錯誤標志error為0時，才說明通信正確，讀回的結果有效。在主程序中若檢測到通信錯誤標志error非零，需要使用復位時序，來復位串行端口，然后重新進行測量SHTlO數據采集程序流程圖如圖2.10所示：</p><p>　　SHT10讀寫數據的規(guī)則是：DATA在SCK時鐘的下降沿之后改變狀態(tài)，并在SCK時鐘的上升沿有效。從微控制

62、器向SHT10寫數據的角度來看，可以理解為上升沿將觸發(fā)SHT10鎖存數據，即微控制器在下降沿輸出數據，再給出上升沿觸發(fā)SHT10鎖存數據。下降沿和上升沿之間的時間間隔需要滿足SHT10的數據建立時間1 (最小值為lOOns)，上升沿之后數據也需要保持一段時間，這段時間用于滿足SHT1 0的數據保持時間TH(典型值為lOns)。 </p><p>　　當SHT10完成測量后，微控制器需要發(fā)布讀時序將測量結果讀回。

63、實現讀時序首先需要實現8個數據位的讀取。SHT10讀寫數據的規(guī)則是：DA—TA在SCK時鐘的下降沿之后改變狀態(tài)，并在SCK時鐘的上升沿有效。從微控制器讀數據的角度理解，時鐘線的下降沿將觸發(fā)SHT10接口內的鎖存器輸出數據，輸出數據在時鐘線上升沿之后達到穩(wěn)定，下降沿和上升沿之間的時間間隔要大于SHT10的輸出數據有效時間Tv(典型值為250ns)，即微控制器需要先給出下降沿，延時一段時間待數據穩(wěn)定后再讀取數據。此外，微處理器需要在第9個時

64、鐘給出應答位，這屬于寫時序，寫時序可參考前文的論述。讀時序的C語言程序代碼如下，程序的人口參數為0或1，0代表給出應答位，繼續(xù)接收后續(xù)數據；1表示終止通信。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件的設計</p><p>　　3.1上位機軟件設計</p><p>　　上位機軟件采用Borland Delphi編寫。Delphi是強大，靈活的基于Windows的可視化應

65、用程序開發(fā)工具。它將可視化技術與ObjectPascal語言完美結合，具有良好的數據庫訪問能力，是一個非常強大的應用程序開發(fā)組件的集合。</p><p>　　上位機軟件主窗口如圖2所示，它是系統(tǒng)啟 窗口等待用戶操作。主窗口包括四大部分，即溫動后顯示在用戶面前的第一個窗口，系統(tǒng)將在此 度實時監(jiān)測圖形，濕度實時監(jiān)測圖形，當日環(huán)境參數表以及其他窗口的彈出按鈕。系統(tǒng)的實時監(jiān)測數據是上位機每隔15分鐘向下位機發(fā)出命令采集的

66、，時間間隔合理，能達到實時監(jiān)測的目地。系統(tǒng)軟件本著方便用戶使用的原則，采用人機交互方式、彈出式窗口、錯誤屏蔽、友情提示等技術，最大限度地方便用戶操作。系統(tǒng)窗口簡潔明了，數據顯示采用表格或圖形的形式，使得用戶更方便地查看、查詢數據。溫濕度數據接收軟件界面圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 溫度、濕度數據接收軟件界面圖</p><p>　　如圖3-2所示，上位機軟件主要由實時監(jiān)測

67、模塊、大棚信息模塊、智能控制模塊、環(huán)境參數設置模塊、作物長勢記錄模塊和直接控制模塊6大模塊組成，用戶可以通過具體界面來了解下位機所在的大棚內作物的生長情況，通過界面內作物生長的走勢圖可以得出最適合作物生長的環(huán)境條件。上位機軟件控制界面友好，操作簡單明了，十分適合用戶操作。</p><p>　　圖3-2 上位機軟件流程</p><p>　　3.2通信模塊軟硬件設計</p>&l

68、t;p>　　3.2.1 通信硬件設計</p><p>　　89C51單片機與PC系列微機是兩種不同類型的機種，硬件結構不同，電氣特性也不一樣，因此它們之間不能用導線直接連接，而要通過電平轉換電路。本系統(tǒng)采用的串行通信的接口標準RS一232C。</p><p>　　（1）RS一232C電氣特性</p><p>　　RS一232C采用負邏輯在TxD和RxD上：邏輯

69、1(MARK)=一5～15V邏輯0(SPACE)=+5～+15VRS一232C的主要電氣特性為：帶3—7k歐姆負載時驅動器的輸出電平：邏輯“1”：一5～ 一12V；邏輯“0“：+5～ +12V。不帶負載時驅動器的輸出電平： 一25～+25V。驅動器轉換速率：<30V／，L 。接收器輸入阻抗：3～7K歐姆之間。接收器輸入電壓的允許范圍：一25～ +25V。最大負載電容：2500PF。</p><p>　?。?

70、）RS一232C的電平轉換</p><p>　　RS一232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與1vrL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。為了能夠同計算機接口或終端的1vrL器件連接，必須在EIA—RS一232C與1vrL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。實現變換的方法目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件，如MC1488、SN．75150芯片可完成1vrL電平到EIA電平的轉換，而MC1489、SN75 154可實現E

71、IA電平到1vrL電平的轉換，MAX232芯片可完成1vrL一IA雙向電平轉換。MAX232芯片的轉換口，包含兩路驅動器和接收器的RS</p><p>　　一232轉換芯片。芯片內部有一個電壓轉換器，可以把輸入的+5V電壓轉換為RS一232接口所需的±10V電壓，最大的好處是工作電壓為+5V，不需要額外電源。</p><p>　　3.2.2通信軟件設計</p>&l

72、t;p>　　系統(tǒng)的設計中，考慮到下位機位于溫室大棚內，離上位機即計算機的控制有一定距離，而且系統(tǒng)對于傳送速度的要求也不是很高，且考慮到傳輸的信息量不會非常大，并從降低成本的角度出發(fā)，所以采用異步串行通信的方式。</p><p><b>　　（1）異步通訊方式</b></p><p>　　異步通訊方式既不需要同步字符SYNC，也不要求保持數據流的連續(xù)性，它規(guī)定傳輸

73、格式，每個數據均以相同的幀格式發(fā)送。每幀信息由起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位組成，幀與幀之間用高電平隔開。</p><p>　?。?）通信程序的編寫</p><p>　　由于匯編語言程序結構緊湊、靈活，匯編成目標程序效率高、占用存儲器空間少、運行速度快和實時性強等特點，適合實時測控等領域，所以本系統(tǒng)通信程序采用了匯編語言進行編寫。在異步串行通信中，要保證通信成功，通信雙方必需對數據傳送

74、方式有一系列的約定，比如：作為發(fā)送方，必須知道什么時候發(fā)送信息、發(fā)什么、對方是否收到、收到的內容有沒有錯、要不要重發(fā)、怎樣通知對方結束等；作為接收方，必須知道對方是否發(fā)送了信息、發(fā)的是什么、收到的信息是否有錯、如果錯了怎樣通知對方重發(fā)、怎樣判斷結束等。這種約定稱為通信協(xié)議，它必須在編程之前就確定下來，只有雙方都正確地識別并遵守這些規(guī)定才能順利地進行通信。本設計的通信協(xié)議格式設置為：</p><p>　　我們選定常

75、用的波特率2400位 ，串行通信工作于方式1，SMOD = 1，晶體震蕩頻率為12MHz。由于定時／計數器1的溢出率= For,c／[12* (2 一N)]次 ，而串行通信方式1的波特率為： (定時／計數器1溢出率)*2SMOD／32，因此可以得出下式：</p><p>　　2400= (2SMOD／32)*Fosc／[12* (2 一N)]</p><p>　　可求得N =F3H，因此T

76、H =F3H，TL=F3H。</p><p>　　*波特率設置：選用定時／計數器1定時模式，工作方式1，計數常數F3H，SMOD=1，波特率2400bps，</p><p>　　*串行通訊設置：異步通訊方式1，允許接收；</p><p>　　*1位起始位，8個數據位，1個停止位。</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)主程序<

77、/b></p><p>　　本系統(tǒng)的智能核心是AT89C51，其監(jiān)控程序和應用軟件全部固化在EPROM內。他的工作過程是：當系統(tǒng)接通電源后，AT89C51單片機進入監(jiān)控狀態(tài)，同時完成對各個端口的初始化工作，當有按鍵按下時，產生申請中斷，進入響應的中斷程序，完成鍵盤處理工作。當沒有外部控制信息的輸入時，系統(tǒng)會自動采集溫濕度傳感器的電壓值，最終數據在LED顯示屏上顯示，如圖3.3所示。</p>&

78、lt;p>　　圖中系統(tǒng)功能的主程序包括初始化程序、自檢程序等。終端服務程序包括鍵盤掃描、查表、顯示等。系統(tǒng)軟件主要完成以下功能：</p><p>　　溫濕度傳感器測量數據的采集；</p><p>　　BCD碼和二進制碼的相互轉換；</p><p>　　超濕報警和溫濕度值的LED顯示。</p><p><b>　　Y</b

79、></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b>&

80、lt;/p><p>　　圖3-3 主程序流程圖</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　本設計從溫度檢測電路、輸出控制電路、鍵盤及LED顯示電路的設計等幾個方面出發(fā)，詳細研究和設計了基于單片機的溫室大棚測控系統(tǒng)的各個部分內容，設計了單片機及其外圍電路，并結合一套完整的程序算法。給出了一套溫室大棚測控系統(tǒng)軟硬件解決方案。系統(tǒng)通

81、過溫度檢測電路感知西紅柿大棚溫度變化，通過模數轉換送給單片機處理，通過鍵盤設定上限溫度和下限溫度，當溫室大棚溫度低于設定的溫度下限值時，啟動點暖風機給溫室加溫，當溫室大棚溫度高于設定的溫度上限值時，停止加熱，實現了溫室大棚測控的自動化。采用的SHT10測量元件大大簡化了軟硬件的設計，系統(tǒng)結構簡單調試方便，性價比高。而且由于SHT10的極好性能特點，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測量精密度。</p><p>　　通過這次設計

82、，加強了我的動手、思考和解決問題的能力。使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解

83、。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同時，我也學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現差錯的隨機應變，都受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也都能扛的起并高質量的完成項目。</p><p>　　最后，感謝指導老師的指導，無論在哪方面，我都學到了許多東西。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>&l

84、t;p>　　【1】張劍平. 智能化檢測系統(tǒng)及儀器. 北京：國防工業(yè)出版社，2005，8</p><p>　　【2】劉暢生. 傳感器簡明手冊及應用電路—溫度傳感器分冊（上冊）. 西安：西安電子科技大學出版社，2005，7</p><p>　　【3】彭介華. 電子技術課程設計指導. 北京：高等教育出版社，1997</p><p>　　【4】趙負圖. 現代傳感器集成

85、電路：通用傳感器電路. 北京：人民郵件出版社，2000，1</p><p>　　【5】何希才. 傳感器及其應用電路編著. 北京：電子工業(yè)出版社，2001，3</p><p>　　【6】蔬菜大棚的智能化管理系統(tǒng) <<電腦開發(fā)與應用>>2005年 第18卷 第10期</p><p>　　【7】百度：湖南工業(yè)大學基于AT89C51單片機濕度檢測系統(tǒng)

86、的研究，百度文庫</p><p>　　【8】百度：基于SHT10單片集成傳感器溫濕度檢測模塊設計，百度文庫</p><p>　　【9】百度：溫室大棚溫濕度數據采集系統(tǒng)設計報告，百度文庫</p><p><b>　　XXXXX學院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論文）審 查 意 見 書</p>

87、<p>　　指導教師對學生 XXXX 所完成的題目為 </p><p>　　蔬菜大棚溫濕度的控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　的畢業(yè)設計（論文）進行情況、完成質量的審查意見：&l

88、t;/p><p>　　成績： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　XXXXXX學院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論文）評 閱 意 見 書</p><p

89、>　　評閱人對學生 XXXXX 所完成的題目為 </p><p>　　蔬菜大棚溫濕度的控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　的畢業(yè)設計（論文）評閱意見為：</p>

90、<p>　　成績： </p><p>　　評閱人： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　XXXXX學院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論文）答 辯 結 果</p><p>　　畢業(yè)設計（論文

91、）答辯委員會對學生 XXX 所完成的題目為 蔬菜大棚溫濕度的控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　的畢業(yè)設計（論文）及答辯評語為：</p><

92、;p>　　經答辯委員會研究，確定成績?yōu)椋?</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯委員會主任： </p><p>　　答辯委員會委員： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>