农业大棚温湿度控制系统的设计毕业设计Word文档下载推荐.docx

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3.1功能与特点 10

3.2硬件设计 10

3.2.1设计框图 10

3.2.2温湿度传感器器及检测电路 11

3.2.3单片机电路 12

3.2.4显示电路 14

3.2.5温湿度上限存储 16

3.2.6供电及程序下载电路 16

3.3软件编程 17

3.3.1软件流程图 17

1

3.3.2主程序 17

3.4下载与调试 25

3.4.1USB转串口驱动安装 25

3.4.2下载程序 26

3.4.3运行 28

第四章系统功能模块设计 29

4.1系统功能模块图 29

4.2系统总体分析与设计 29

4.2.1总体方案 29

4.2.2实施措施 30

4.2.3硬件系统设计 30

主机与主要部件的选择：

30

4.3温湿度采样与控制系统 31

4.3.1温湿度采样系统 31

4.3.2温湿度控制系统 31

4.4键盘显示系统 32

4.5硬件电路设计 32

4.5.1系统硬件配置 33

4.5.2主要组件简介 34

第五章软件系统设计 38

5.1系统初始化模块 38

5.1.1系统启动 38

5.1.2输入温度及湿度值 38

5.1.3系统进入正常工作状态 38

5.2模块显示 39

5.2.1键盘模块的显示 39

5.2.2采样转换模块 40

第六章各种元件的介绍 43

2

6.1数字温湿度传感器 DHT11 43

6.1.1DHT11产品概述 43

6.1.2电源引脚 46

6.1.3串行接口 （单线双向） 46

6.1.4测量分辨率 48

6.1.5电气特性 48

6.1.6应用信息 49

6.2 1602LCD介绍 56

6.2.1数字式接口 56

6.2.2程序流程图 66

6.3上拉电阻总结 70

6.3.1上拉电阻 70

6.3.2上拉电阻阻值的选择原则 71

6.3.3电阻作用 72

6.3.4定义 73

6.4三极管的介绍 76

6.4.1三极管的工作原理 76

6.5继电器的介绍 78

致谢 79

参考文献 80

附录A：

使用说明 81

附录B:

程序清单 82

3

焦作大学毕业设计说明书

89

第 页共89页

第一章 引 言

改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。

前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。

温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。

而且其应用十分广泛。

8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。

使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。

使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。

完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。

将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。

1.1问题的提出

目前我国大多数农业大棚对温度、湿度的检测与控制采用人工管理，控制精度低且不及时，容易造成农作物损失，而且工人劳动强度大，既增加了生产成本，浪费了人力资源，又很难达到较好的控制效果。

为了提高农业大棚的自动化程度和生产效率，科学合理地调节大棚内的温度、湿度。

使大棚内形成有利于农作物生长的环境，必须大力发展农业大棚温湿度监控系统。

1.2课题简介

中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。

现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。

例如:

空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。

在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。

以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。

大棚内的温度和湿度参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。

国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。

而当今大多数对大棚温度、湿度的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。

因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度，使大棚内形成有利于蔬菜，水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。

第二章研究现状及设计目标

2.1课题国内外研究现状

2.1.1国内温室发展现状

至20世纪60年代，中国的设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度缓慢的状态，70年代初期地膜覆盖技术引入中国，对保温保墒起到一定的作用。

70～80年代，相继出现了塑料大棚和日光温室。

90年代开始，中国设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，技术水平有了大幅度提高。

随着近年来国家相关科研项目的启动，中国的设施农业有了较快发展，设施面积和设施水平不断提高。

近代温室的发展经历了改良型日光温室、大型玻璃温室和现代化温室三个阶段，但由于各地区生产状况、经济条件和利用目的的差异，至今各阶段不同类型的温室依然并存。

国外温室发展现状。

国外温室栽培的起源以罗马为最早。

罗马的哲学家塞内卡（Seneca，公元前3年至公元69年）记载了应用云母片作覆盖物生产早熟黄瓜。

20世纪70年代以来，西方发达国家在设施农业上的投入和补贴较多，设施农业发展迅速。

目前，全世界设施农业面积已达400余万公顷。

荷兰、日本、以色列、美国、加拿大等国是设施农业十分发达的国家，其设施设备标准化、种苗技术及规范化栽培技术、植物保护及采后加工商品化技术、新型覆盖材料开发与应用技术、设施环境综合调控及农业机械化技术水平等都具有较高的水平，居世界领先地位。

自20世纪70年代以来，国外设施农业发达国家在温室环境配套工程技术方面也进行了大量研究，并取得了一些技术成果。

以荷兰为代表的欧美国家设施园艺规模大、自动化程度高、生产效率高，设施农业主体没备温室内的光、水、气、肥等均实现了智能化控制；

以色列的现代化温室可根据作物

对环境的不同要求，通过计算机对内部环境进行自动监测和调控，实现温室作物全天候、周年性的高效生产；

美国、日本等国还推出了代表当今世界最先进水平的全封闭式生产体系，即应用人工补充光照、采用网络通讯技术和视频技术进行温室环境的远程控制与诊断、由机械人或机械手进行移栽作业的“植物工厂”，大大提高了劳动生产率和产品产出率。

2.1.2课题的背景及其意义

现代工业设计，工程建设及日常生活中温度控制都起着重要的作用，早期的温度控制主要用于工厂时间生产中，能起到实时采集温度数据，提高生产效率，产品质量之用。

随着人们生活质量的提高，现代社会中的温度控制不仅应用在工厂生产方面也应用于酒店，厂房以及家庭生活中，在有些应用中，如高精度的生产厂房，对温度的要求极其严格，温度的变化极有可能对生产的产品造成极大的影响。

因此，这就需要一种能够及时检测温度变化以及温度变化的设备，提供温度数据值，使人们对温度的变化做及时的调整，多点温度控制可根据人们不同的应用环境自行设置该环境的温度值，及时反映生产，生活中温度变化使人们能及时看到温度变化的第一手资料，提示人们温度变化情况，协助人们能及时的调整，起到温度报警作用，使温度控制更好的服务于社会生产，生活。

电子技术的飞速发展，给人类的生活带来了根本的的变革，特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机，更是将人类社会带入了一个新的时代。

利用微机的强大功能。

人们可以完成各种各样的控制。

然而，微机造价高，对于大多数的工业控制来说，也并不需要微机那样强大的功能，于是单片机就运用而生了。

单片机其实就是一个简化的微机，将微机的CPU，存储器，I/O接口。

定时器/计数器等集成在一片芯片上就是单片机了，它主要用来完成各种控制功能。

相对微机来说，单片机价格低，非常适合于应用在简单的控制场合以降低成本。

另外，单片机是按照工业控制要求设计的，其可靠性很高，可在工业现场复杂的环境下运行。

单片机依靠其高的可靠性和极高的性价比，在工业控制，数据采集，智能化仪表，家用电器等方面得到

极为广泛的应用。

温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。

温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。

由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。

而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。

在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。

因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。

在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。

但温度是一个模拟量，如果采用适当的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。

2.1.3课题研究的要求

本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计，主要是介绍了对水箱温度的显示、控制，实现了温度的实时显示及控制。

水箱水温控制部分，提出了用DS18S20、AT89C51单片机及LED的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，利用DS18S20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统。

而炉内温度控制部分，采用一套PID闭环负反馈控制系统，由DS18S20检测炉内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信

号，并在LED中显示。

控制器是用89C51单片机，用PID算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信号给执行机构，去调节电阻炉的加热功率，从而控制炉内温度。

它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理