[信息與通信]畢業(yè)設(shè)計(jì)之基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)【摘要】本系統(tǒng)由單片機(jī)stc89c52、溫度檢測(cè)電路、濕度檢測(cè)電路、光照度檢測(cè)電路、鍵盤(pán)掃描電路、時(shí)鐘電路、傳感器電路以及繼電器控制電路等部分組成。系統(tǒng)采用stc89c52單片機(jī)，功能強(qiáng)、功耗低、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。論文完成了以stc89c52單片機(jī)為核心對(duì)空氣溫度、土壤濕度、光照度進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示等系統(tǒng)的基本框圖、工作原理和繼電器控制的設(shè)計(jì)的闡述。該系統(tǒng)對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的土壤濕度、環(huán)境溫度、光照度進(jìn)行了實(shí)時(shí)地、連續(xù)地檢測(cè)、直觀地顯示并進(jìn)行自動(dòng)地控制?？朔藗鹘y(tǒng)的人工測(cè)量方法不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的弊端

2、，節(jié)省了工作量，并避免了人為的疏漏或錯(cuò)誤造成的不必要的損失。【關(guān)鍵詞】單片機(jī)、濕敏傳感器、數(shù)字溫度傳感器、光敏電阻、繼電器控制。目錄1.緒論31.1選題背景31.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀31.3課題內(nèi)容、目的及思路31.4設(shè)計(jì)過(guò)程及工藝要求32.方案的比較和選擇42.1濕度傳感器的選擇42.2溫度傳感器的選擇52.3光照度傳感器的選擇63系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)63.1確定系統(tǒng)任務(wù)63.2系統(tǒng)的組成和工作原理63.3元件的特性93.3.1 stc89c52特點(diǎn)93.3.2ad0804特點(diǎn)104.電路設(shè)計(jì)104.1濕度測(cè)量電路104.2溫度測(cè)量電路114.3光照度測(cè)量電路124.4數(shù)據(jù)顯示電路124.5復(fù)位電路

3、134.6鍵盤(pán)電路134.7繼電器控制電路145.軟件設(shè)計(jì)145.1主程序流程圖145.2.參數(shù)測(cè)量子程序流程圖165.3.鍵盤(pán)掃描子程序流程166.總結(jié)18參考文獻(xiàn)18附錄1 電子元器件明細(xì)表21附錄2：系統(tǒng)總體電路圖22附錄3：實(shí)物圖23附錄4：系統(tǒng)源代碼251.緒論1.1選題背景現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。例如：空氣的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、

4、高產(chǎn)、高效的栽培目的。以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，所以對(duì)大棚內(nèi)的溫度、濕度與光照強(qiáng)度等參數(shù)的控制就顯的非常重要了。傳統(tǒng)的方法是用毛發(fā)濕度表、酒精溫度計(jì)等進(jìn)行人工測(cè)量，再對(duì)不符合的溫度、濕度、光照度通過(guò)在溫室大棚進(jìn)行灌溉、降溫、遮光等控制操作1來(lái)調(diào)節(jié)，這種人工測(cè)控的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低、且無(wú)法保證測(cè)量的連續(xù)性，測(cè)量的誤差大、隨機(jī)性大，隨意性強(qiáng)。為了克服以上幾點(diǎn)不足，我們需要一種造價(jià)低廉，使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件，不利

5、于在我國(guó)廣泛地推廣，而當(dāng)今在我國(guó)大多數(shù)地方對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量，光照強(qiáng)度的檢測(cè)與控制都采用人工管理，存在著測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。本系統(tǒng)主要針對(duì)溫室大棚內(nèi)溫度、濕度，光照強(qiáng)度研制了單片機(jī)控制的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng),綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟(jì)性要求三個(gè)方面因素之后，最終確定以stc89c52單片機(jī)為控制核心，選用性?xún)r(jià)比比較高的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的精確測(cè)量與準(zhǔn)確控制，同時(shí)又具有價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，便于在我國(guó)推廣。1.3課題內(nèi)容、目的及思路本系統(tǒng)主要采用stc89c52單片機(jī)作為

6、系統(tǒng)的控制核心，由溫室內(nèi)的空氣溫度傳感器、土壤濕度傳感器、光照度傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的控制，例如控制繼電器的開(kāi)合，使換氣風(fēng)扇、滴灌設(shè)備、遮陽(yáng)幕等設(shè)備的啟動(dòng)或停止，達(dá)到控制溫室各項(xiàng)參數(shù)的目的。同時(shí)在外接的lcd液晶上顯示實(shí)時(shí)參數(shù) ，便于觀察。外接的鍵盤(pán)可以設(shè)定系統(tǒng)控制的溫度值，以滿足不同條件下對(duì)溫度的不同要求。 1.4設(shè)計(jì)過(guò)程及工藝要求 在本系統(tǒng)中為了保證對(duì)溫度、濕度和光照度的檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，采用了數(shù)字溫度傳感器ds18b20來(lái)檢測(cè)溫度。采用濕度傳感器hs1101來(lái)檢測(cè)土壤濕度。采用光敏電阻檢測(cè)光照度。最后通過(guò)單片機(jī)stc89c52處理后

7、顯示在1602液晶顯示屏上，并通過(guò)控制繼電器的開(kāi)合控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)部件對(duì)植物的生長(zhǎng)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到適合植物生長(zhǎng)的環(huán)境條件。 本系統(tǒng)的基本功能有：檢測(cè)空氣溫度、土壤濕度、環(huán)境光照度。顯示以上各項(xiàng)參數(shù)并自動(dòng)調(diào)節(jié)。2.方案的比較和選擇2.1濕度傳感器的選擇單片機(jī)作為控制核心，要有被檢測(cè)信號(hào)輸入，由單片機(jī)處理。如何準(zhǔn)確的確定外圍環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)就顯的非常重要。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)要求的各項(xiàng)功能。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化的測(cè)量和控制，大部分主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)參量，使系統(tǒng)

8、工作在最佳的狀態(tài)下。測(cè)量土壤濕度的方法有很多種，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周?chē)耐寥乐形账趾笠鸬奈锢砘蚧瘜W(xué)的性質(zhì)的變化，間接的獲得土壤的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別是根據(jù)其高分子材料吸水后的介電常數(shù)、電阻率和體積發(fā)生的變化進(jìn)行濕度的測(cè)量。方案一：采用hos-201濕敏傳感器2。hos-201濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1v以下，頻率為50hz1khz，測(cè)量范圍為0%100%rh，工作溫度為050，阻抗在75%rh(25)時(shí)為1m。這種傳感器主要用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻域內(nèi)檢測(cè)濕度。這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性度。方案二：采用hs1100

9、/hs1101濕度傳感器3。hs1100/hs1101濕度傳感器，在電路結(jié)構(gòu)上等效于一個(gè)電容器，其電容量隨著土壤濕度的增大而增大，不需要校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)，專(zhuān)利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)由頂端接觸（hs1100）和側(cè)面接觸（hs1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路。綜合比較方案一和方案二，方案一雖然滿足精度和測(cè)量溫度的要求，但是只是限定于一定的范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性度。因此，我們選擇方案二作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。20 40 60 80 100 相對(duì)濕度% 200 190 180 170 電容f圖2-1：hs1101濕度電容響應(yīng)曲線濕度傳感器h

10、s1101的特點(diǎn)：相對(duì)濕度在1%100%rh范圍內(nèi)：電容量有16pf變到200pf，其誤差不大于2%rh,響應(yīng)時(shí)間小于5s，溫度系數(shù)為0.04pf/。由此可以看出hs1101具有測(cè)量精度高，反應(yīng)速度高的優(yōu)點(diǎn)，其濕度電容響應(yīng)曲線如圖2-1：hs1101的一些常用參數(shù)如表2-1：表2-1：hs1101常用參數(shù)參數(shù)符號(hào)參數(shù)值單位工作溫度ta-40100儲(chǔ)存溫度tstg-40125供電電壓vs10vac濕度范圍rh0100%rh焊接時(shí)間=260t10s 2.2溫度傳感器的選擇方案一：采用ad590溫度傳感器4。ad590溫度傳感器是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。ad590性能描述：測(cè)量

11、范圍在-50- +150，滿刻度范圍誤差為0.3，當(dāng)電源電壓在510v之間，穩(wěn)定度為1時(shí)，誤差只有0.01 。ad590為電流型傳感器溫度每變化1其電流變化1ua在35和95時(shí)輸出電流分別為308.2ua 和368.2ua 。方案二：采用ds18b20溫度傳感器5。美國(guó)dallas公司的產(chǎn)品可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器ds18b20可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度信號(hào)的采集，有很多優(yōu)點(diǎn)：如直接輸出數(shù)字信號(hào)，故省去了后繼的信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，外圍電路簡(jiǎn)單，成本低;單總線接口，只有一根信號(hào)線作為單總線與cpu連接，且每一只都有自己唯一的64位系列號(hào)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的rom存儲(chǔ)器中，故在一根信號(hào)線上可以掛接多個(gè)ds1

12、8820,便于多點(diǎn)測(cè)量且易于擴(kuò)展。綜合比較方案一和方案二，兩方案都可以滿足設(shè)計(jì)所要求的精度溫度要求，但方案一的后續(xù)電路復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)放大，數(shù)模轉(zhuǎn)換等步驟，增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和成本，并需要占用單片機(jī)較多的i/o口。方案二的后續(xù)電路簡(jiǎn)單，占用的i/o口數(shù)量少，為整體設(shè)計(jì)留出了足夠的i/o口資源。故我們采用方案二作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。ds18b20的溫度值格式如表2-2：表2-2 ds18b20的溫度值格式位7位6位5位4位3位2位1位0低字節(jié)232221202-12-22-32-4位15位14位13位12位11位10位9位8高字節(jié)sssss262524ds18b20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量

13、，用16位二進(jìn)制形式提供，形式表達(dá)，其中s為符號(hào)位。例如125的數(shù)字輸出為07d0h （正溫度直接把16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成10進(jìn)制即得到溫度值 ）;-55的數(shù)字輸出為 fc90h。（負(fù)溫度 把得到的16進(jìn)制數(shù) 取反后1再轉(zhuǎn)成10進(jìn)制數(shù)）。數(shù)字輸出格式如表2-3：表2-3 ds18b20的數(shù)字輸出格式表溫度數(shù)字輸出(二進(jìn)制)數(shù)字輸出(十六進(jìn)制)+1250000 0111 1101 000007d0h+850000 0101 0101 00000550h+25.06250000 0001 1001 00010191h+10.1250000 0000 1010 001000a2h+0.50000 0000

14、0000 10000008h00000 0000 0000 00000000h-0.51111 1111 1111 1000fff8h-10.1251111 1111 0101 1110ff5eh-25.06251111 1110 0110 1111fe6fh-551111 1100 1001 0000fc90h2.3光照度傳感器的選擇方案一：采用光照度傳感器m124749，該光照度傳感器采用先進(jìn)的電路模塊技術(shù)開(kāi)發(fā)變送器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境光照度的測(cè)量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓及電流信號(hào)，體積小，安裝方便，線性度好，傳輸距離長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，量程可調(diào)。但價(jià)格昂貴，性?xún)r(jià)比不高，且不易購(gòu)買(mǎi)。方案二：采用光敏電阻

15、。光敏電阻的工作原理是當(dāng)有光線照射時(shí)，電阻內(nèi)原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的電子受到激發(fā)，成為自由電子，所以光線越強(qiáng)，產(chǎn)生的自由電子也就越多，電阻就會(huì)越小。光敏電阻的優(yōu)點(diǎn)有內(nèi)部的光電效應(yīng)和電極無(wú)關(guān)（光電二極管才有關(guān)），即可以使用直流電源。靈敏度和半導(dǎo)體材料、以及入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，價(jià)格低廉，性?xún)r(jià)比高。比較以上兩個(gè)方案，方案一雖然具有更好的設(shè)計(jì)精度和線性度，但性?xún)r(jià)比不如光敏電阻好。方案二具有較高的性?xún)r(jià)比且同時(shí)也能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，故采用光敏電阻作為光照度傳感器。3系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3.1確定系統(tǒng)任務(wù)本設(shè)計(jì)的要求是以stc89c52為控制核心，以hs1101濕度傳感器、ds18b20、光敏電阻完成對(duì)溫室大棚內(nèi)的各項(xiàng)

16、參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中，有單片機(jī)根據(jù)所編寫(xiě)的程序，通過(guò)繼電器控制電路控制相應(yīng)的設(shè)備達(dá)到自動(dòng)調(diào)控溫室大棚內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)的目的，同時(shí)將通過(guò)各種傳感器測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示在液晶屏上。系統(tǒng)可通過(guò)按鍵人為地設(shè)定合適的參數(shù)，便于根據(jù)不同的植被的環(huán)境中使用。3.2系統(tǒng)的組成和工作原理硬件系統(tǒng)主要有信號(hào)采集、信號(hào)分析、信號(hào)處理三個(gè)部分組成。（1） 信號(hào)采集 由hs1101、ds18b20、光敏電阻組成。（2） 信號(hào)分析 由單片機(jī)stc89c52基本系統(tǒng)組成。（3） 信號(hào)處理 由并行口lcd液晶顯示屏和繼電器控制電路組成。硬件系統(tǒng)的原理方框圖如圖3-1：圖3-1 硬件系統(tǒng)的原理圖圖3-2 土壤濕度控制流

17、程圖土壤濕度控制部分流程如圖3-2:單片機(jī)通過(guò)濕度傳感器檢測(cè)土壤的濕度，若土壤的濕度過(guò)低，單片機(jī)就打開(kāi)滴灌設(shè)備的電磁閥一分鐘，對(duì)作物進(jìn)行滴灌作業(yè)，增加土壤濕度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，單片機(jī)再次檢測(cè)土壤濕度，如果濕度過(guò)高，就關(guān)閉滴灌設(shè)備的電磁閥，停止滴灌作業(yè)。如果開(kāi)始檢測(cè)的土壤濕度在適宜的范圍，單片機(jī)則維持現(xiàn)有狀態(tài)不變。空氣溫度控制流程如下圖3-3：圖3-3空氣溫度控制流程圖單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)溫室的空氣溫度，當(dāng)空氣溫度過(guò)高時(shí)，就通過(guò)控制電路，打開(kāi)排氣扇配合設(shè)置在溫室大棚頂部的噴霧設(shè)備的進(jìn)行一段時(shí)間的溫室大棚的降溫作業(yè)，而當(dāng)溫室溫度過(guò)低時(shí)，則通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)關(guān)閉降溫設(shè)備的工作，使溫度值達(dá)到適宜的范圍。

18、 若一開(kāi)始檢測(cè)的光照度在適宜范圍，單片機(jī)將維持現(xiàn)有狀態(tài)。光照度控制部分流程如下圖3-4：光照度的控制主要靠遮陽(yáng)幕的開(kāi)關(guān)，光照度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)關(guān)閉大棚頂部的遮陽(yáng)幕，避免陽(yáng)光直射作物，減小光照度，及減少?gòu)?qiáng)光對(duì)作物生長(zhǎng)的影響。當(dāng)光照度過(guò)低時(shí)，就打開(kāi)遮陽(yáng)幕，增加光照度。如果檢測(cè)的光照度在適宜范圍，單片機(jī)將維持現(xiàn)狀。圖3-4 光照度控制流程圖3.3元件的特性3.3.1 stc89c52特點(diǎn)(1)它是mcs-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，dip40封裝系列與8051兼容均為pin-to-pin，使用時(shí)容易掌握； (2)高速(最高時(shí)鐘頻率90 mh

19、z)、低功耗、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(isp，iap)，不占用戶資源。stc89c526單片機(jī)管腳如圖3-5：圖3-5 stc89c52單片機(jī)管腳定義圖3.3.2ad0804特點(diǎn)adc08047為8bit的一路a/d轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍在05v，轉(zhuǎn)換速度小于100us，轉(zhuǎn)換精度0.39，滿足設(shè)計(jì)的精度要求。4.電路設(shè)計(jì)4.1濕度測(cè)量電路hs1101濕度傳感器，在電路中等效于 一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)的土壤濕度增大而增大，如何將電容的變化量準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成單片機(jī)易于接受的信號(hào)，常有兩種方法：一是將該濕敏傳感器置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦

20、波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏傳感器置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之成反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被單片機(jī)所采集3。本系統(tǒng)采用的是測(cè)量555輸出的振蕩的方法，電路如圖4-1所示：圖4-1 濕度測(cè)量電路圖此電路為典型的555雙穩(wěn)態(tài)電路。hs1101/hs1100作為電容變量接在555的trig與thres兩引腳上，引腳7用作電阻r20的短路。等量電容hs1101/hs1100通過(guò)r19與r20充電到門(mén)限電壓（約0.67vcc），通過(guò)r19放電到觸發(fā)電平（約0.33vcc），然后r20通過(guò)引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻r20與r19充放電

21、。電壓輸出典型參數(shù)（vcc=5v，25）如表4-1表4-1 hs1101濕度傳感器電壓輸出典型參數(shù)（vcc=5v，25）rh0102030405060708090100vout-1.411.651.892.122.362.602.833.073.313.554.2溫度測(cè)量電路因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中采用了ds18b20數(shù)字溫度傳感器，所以后續(xù)電路簡(jiǎn)單，只需將傳感器的數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳直接接到單片機(jī)i/o口，通過(guò)單片機(jī)的控制ds18b20傳感器并實(shí)時(shí)讀取空氣溫度1。數(shù)字溫度傳感器的測(cè)量電路如圖4-2所示：圖4-2 溫度測(cè)量電路圖4.3光照度測(cè)量電路系統(tǒng)采用價(jià)格低廉的光敏電阻測(cè)量光照度，因其沒(méi)有良好的線性度

22、，所以只能大致的測(cè)量。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。其與adc0804的連接電路如圖4-3：圖4-3 adc0804與單片機(jī)的連接電路圖4.4數(shù)據(jù)顯示電路系統(tǒng)采用了lcd1602液晶顯示屏8，lcd1602液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶。可以顯示2行每行16個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機(jī)的鏈接電路如圖4-4：圖4-4 lcd1602與單片機(jī)的連接電路圖4.5復(fù)位電路為了確保系統(tǒng)中的電路溫度可靠工作，復(fù)位電路9是必不可少的部分 ，其第一功能就是低電平復(fù)位，低電平復(fù)位是在通電瞬間通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)復(fù)位是指通過(guò)接通一按鍵開(kāi)關(guān)，使單

23、片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，如果需要復(fù)位，只需通過(guò)手動(dòng)復(fù)位就可以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)使用的復(fù)位電路如圖4-5所示：圖4-5 復(fù)位電路圖4.6鍵盤(pán)電路本設(shè)計(jì)采用的鍵盤(pán)掃面電路采用簡(jiǎn)單的低電平掃描方式，即采用開(kāi)關(guān)的一端與單片機(jī)i/o口相連，另一端接地的方式，用單片機(jī)檢測(cè)i/o口是否是低電平來(lái)判斷鍵盤(pán)是否被按下10。這樣的方式可以方便鍵盤(pán)掃描部分的的編程。鍵盤(pán)電路如圖4-6：圖4-6 鍵盤(pán)電路圖4.7繼電器控制電路單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，一般情況下它們大都工作在5v甚至更低。驅(qū)動(dòng)電流在ma級(jí)以下。而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī),顯然是不行的.所以，就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)銜接,這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的功率

24、驅(qū)動(dòng)。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、簡(jiǎn)單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。在這里,繼電器驅(qū)動(dòng)含有兩個(gè)意思：一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器本身對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載,比如繼電器可以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，所以，繼電器驅(qū)動(dòng)就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口11。本設(shè)計(jì)采用的繼電器控制電路如圖4-7：圖4-7 繼電器控制電路圖圖中的三極管起開(kāi)關(guān)的作用，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合。單片機(jī)輸出低電平時(shí)，繼電器斷開(kāi)。二極管起保護(hù)作用，防止繼電器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)燒壞三極管或繼電器。5.軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：（1）鍵盤(pán)掃描12。（2）各項(xiàng)參數(shù)的采集

25、。（3）各項(xiàng)參數(shù)在液晶上的顯示。（4）各項(xiàng)參數(shù)的繼電器控制。5.1主程序流程圖主程序的流程如圖5-1圖5-1 主程序流程圖當(dāng)單片機(jī)上電后，主程序開(kāi)始運(yùn)行，程序以開(kāi)始初始化各參數(shù)的設(shè)置和端口定義后，清各標(biāo)志位和lcd1602的顯示，然后進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，再利用各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比結(jié)果顯示需要調(diào)節(jié)，啟動(dòng)相應(yīng)的繼電器控制電路對(duì)溫室中需要調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并顯示在lcd1602上，如果比較結(jié)果顯示不需要調(diào)節(jié)，則不啟動(dòng)繼電器控制電路，直接顯示參數(shù)，然后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行循環(huán)掃描。5.2.參數(shù)測(cè)量子程序流程圖參數(shù)測(cè)量子程序流程如圖5-2圖5-2 參數(shù)測(cè)量子程序流程圖子程

26、序開(kāi)始先聲明變量和調(diào)用的函數(shù)后，調(diào)用顯示函數(shù)，啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0804進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化如果未完成，單片機(jī)進(jìn)行等待。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，然后循環(huán)調(diào)用顯示函數(shù)和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。5.3.鍵盤(pán)掃描子程序流程鍵盤(pán)掃描子程序流程如圖5-3圖5-3 鍵盤(pán)掃描流程圖鍵盤(pán)掃描子程序一開(kāi)始先掃描按鍵，判斷是否有按鍵被按下，確定有按鍵被按下時(shí)判斷被按下的是哪個(gè)按鍵，如果是按鍵s1，系統(tǒng)將進(jìn)入設(shè)置模式，這時(shí)按鍵s2和s3被啟用，進(jìn)入那個(gè)參數(shù)的設(shè)置取決于按鍵s1被按下的次數(shù)，s1被按下一次，進(jìn)行溫度值設(shè)置，s1被按下兩次，進(jìn)行濕度值設(shè)置，s1被按下三次，進(jìn)行光照度設(shè)置，當(dāng)按下第四次，返回正常顯示，

27、按鍵s2和s3被禁用。按鍵s2和s3作用是調(diào)節(jié)參數(shù)值，每次按下s2，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就加一。每次按下s3，當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)值就減一。參考文獻(xiàn)1 梅曉榕,柏桂珍,張卯瑞.自動(dòng)控制元件及線路m.北京:科學(xué)出版社,20072 張義和,王敏男,許宏昌,余長(zhǎng)春.例說(shuō)51單片機(jī)（c語(yǔ)言版）m.北京:人民郵電出版社,2010,63 濕度傳感器hs1101的原理與應(yīng)用eb/ol.中國(guó)電子科技信息網(wǎng).4 胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)m.清華大學(xué)出版社,1996.5 黃賢斌,鄭筱霞.傳感器原理與應(yīng)用m.北京:高等教育出版社. 成都:電子科技大學(xué)出版社,2004,3(2009.1重印)6 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)m

28、.北京:北京航天航空出版社.1990,50-4907 劉篤仁,韓保君.傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)m.機(jī)械工業(yè)出版社.2003,8 8 1985趙亮.液晶顯示模塊lcd1602應(yīng)用j.電子制作,2007(3)9 guiyun tian. foundation and application of microcontrollerm.北京:高等教育出版社10 王勇等.凌陽(yáng)單片機(jī)原理及其畢業(yè)設(shè)計(jì)精選m.科學(xué)出版社11 童詩(shī)白.模擬電路基礎(chǔ)m,北京:高等教育出版社,200112 馬忠梅,籍順心,張凱等.單片機(jī)的c語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.北京航天航空大學(xué)出版社,200313 m考夫曼,ah塞得.電子計(jì)算手冊(cè)m.國(guó)防

29、科技出版社.14 王毅.單片機(jī)器件應(yīng)用手冊(cè)m.北京:人民郵電出版社,1994microcontroller-basedautomatic monitoring and controlof greenhouselight and temperatureand humiditysystemelectronic information engineering, department of electronic information engineering118542007050 pan xiaoqi teacher: yu jianming【abstract】the system consists

30、 of microcontroller stc89c52, the temperature detection circuit, humidity detection circuit, light detection circuit, the keyboard scanning circuit, clock circuit, sensor circuit and relay control circuit and other components. system uses stc89c52 scm, the features of which as follows: strong functi

31、on, low power consumption, low prices, stable and reliable, widely used, versatile and so on. the thesis mainly focus on: the base block diagram, working principle and the design of relay control which use stc89c52 microcontroller as the core to collect, conduct, display the data of the air temperat

32、ure, soil humidity, illuminance and so on. the system use real-time and continuous detection, display intuitively and control automatically on soil moisture, ambient temperature, illuminance in the process of plant growth. to overcome the defects from the traditional manual methods of measurement wh

33、ich can not measure continuously, save the amount of work, avoid omissions or unnecessary losses that caused by errors. 【key words】 scm, humidity sensors, digital temperature sensors, light dependent resistor, relay control. 附錄1 電子元器件明細(xì)表類(lèi) 型封 裝型 號(hào)數(shù)量備 注瓷片電容rad-0.11042瓷片電容rad-0.1302瓷片電容rad-0.11502電解電容r

34、ad-0.12200uf1電解電容rad-0.110uf1電位器rp310k1插針hdr1x22p4插針hdr1x33p1插針hdr1x916p1三極管bcy-w3in54013二極管dio10.46-5.3x2.8in40078發(fā)光二極管led-1led-13電阻axial-0.4576k1電阻axial-0.450k1電阻axial-0.43k3電阻axial-0.41k8電阻axial-0.4909k1電阻axial-0.410k15光敏電阻axial-0.4mg45-141液晶模塊hdrx16lcd16021集成電路n020adc08042集成電路40p6stc89c521集成電路di

35、p-08tlc5551集成電路header 2hhs11011集成電路header 3hds18b201穩(wěn)壓電路t03blm78051按鍵swkep (4.5x6.5)12晶振rad-0.2xtal1附錄2：系統(tǒng)總體電路圖1.主板電路圖：2.主板pcb圖：3.電源原理圖：附錄3：實(shí)物圖系統(tǒng)實(shí)物圖1系統(tǒng)實(shí)物圖2系統(tǒng)實(shí)物圖3附錄4：系統(tǒng)源代碼程序：/*-項(xiàng) 目（project) ：基于單片機(jī)的溫室光溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)創(chuàng) 建 人 (author) ： 日 期 (data) ：2011-1-1編 譯 器 (complie) ：keil 3版 本 ：?jiǎn)?片 機(jī) (mcu type)：stc89c52rc

36、注意事項(xiàng)(attention)：修改時(shí)間：-*/ #include #include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define t_cont 0.0625;#define dataport p0 /lcd接口#define readport p2 /ad讀取uchar code temp=temp: ;uchar code tempset=tempset: ;uchar code hun=hun: ;uchar code hunset=hunset: ;uchar code inte=i

37、nte: ;uchar code inteset=inteset: ;uchar code set=step in set!;uchar tempset1,s1num,s4num,hunset1,hun1,hun2,inteset1,inte1;bit t_sign;float temp1=0;uchar t_bai,t_shi,t_ge,t_feng,t_miao,sshi,sge, h_bai,h_shi,h_ge,hshi,hge, i_bai,i_shi,i_ge,ishi,ige;sbit s1=p10;sbit s2=p11;sbit s3=p12;sbit s4=p13;sbit

38、 relay1=p15;sbit relay2=p16;sbit relay3=p17;sbit cs1=p30;sbit cs2=p31;sbit ds=p32;sbit lcdrw=p33;sbit lcden=p34;sbit lcdrs=p35;sbit wr=p36;sbit rd=p37;/void delay(uint z) /延時(shí)函數(shù)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void dsreset(void) /send reset and initialization command uint i; /ds18b20初始化 ds=0;

39、i=103; while(i0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-;bit tmpreadbit(void) /read a bit 讀一位 uint i; bit dat; ds=0;i+; /i+ for delay 小延時(shí)一下 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8; while(i0)i-; return (dat);uchar tmpread(void) /read a byte date 讀一個(gè)字節(jié) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i=8;i+) j=tmpreadbit(); dat=(j1); /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這

40、樣剛好/一個(gè)字節(jié)在dat里 return(dat); /將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)返回void tmpwritebyte(uchar dat) /write a byte to ds18b20 /寫(xiě)一個(gè)字節(jié)到ds18b20里 uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /write 1 寫(xiě)1部分 ds=0; i+;i+; ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /write 0 寫(xiě)0部分 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void readtemperature() /讀溫度函數(shù)uint y; u

41、char t_l=0;uchar t_h=0;uchar k;dsreset();delay(1);tmpwritebyte(0xcc);tmpwritebyte(0x44);dsreset();delay(1);tmpwritebyte(0xcc);tmpwritebyte(0xbe);t_l=tmpread();t_h=tmpread();k=t_h&0x08;if(k=0x08)t_sign=1;elset_sign=0;t_h=t_h&0x07;temp1=(t_h*256+t_l)*t_cont;temp1=temp1*100;t_bai=(uint)temp1/10000;y=(u

42、int)temp1%10000;t_shi=y/1000;y=(uint)y%1000;t_ge=y/100;y=(uint)y%100;t_feng=y/10;t_miao=(uint)y%10;/void inteadc0804() /光照度adc轉(zhuǎn)換子程序與數(shù)據(jù)處理 rd = 1;wr = 1; /讀adcreadport = 0xff; /p1置位cs1=0;wr = 0;wr = 1; /啟動(dòng)adcrd=0; /開(kāi)始讀轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)_nop_(); _nop_(); /稍延時(shí)，等待讀完數(shù)inte1 = readport; /讀出的光照度數(shù)據(jù)賦與inte1rd = 1; cs1 = 1;

43、/讀數(shù)完畢 i_bai = inte1/100; /百位數(shù) i_shi = (inte1%100)/10; /十位數(shù) i_ge = (inte1%10); /個(gè)位數(shù) void hunadc0804() /濕度adc轉(zhuǎn)換子程序與數(shù)據(jù)處理 rd = 1;wr = 1; /讀adcreadport = 0xff; /p1置位cs2=0;wr = 0;wr = 1; /啟動(dòng)adcrd=0; /開(kāi)始讀轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)_nop_(); _nop_(); /稍延時(shí)，等待讀完數(shù)delay(20);hun2= readport; /讀出的濕度數(shù)據(jù)賦與hun1rd = 1; cs2 = 1; /讀數(shù)完畢hun1=hun

44、2/2.55;h_bai = hun1/100; /百位數(shù) h_shi = (hun1%100)/10; /十位數(shù) h_ge = (hun1%10); /個(gè)位數(shù)/void write_com(uchar com) /lcd寫(xiě)命令函數(shù)lcdrs=0;lcdrw=0;lcden=0;p0=com;delay(10); /延時(shí)lcden=1; /下三行表示e高脈沖到來(lái)就開(kāi)始轉(zhuǎn)換delay(10);lcden=0;void write_data(uchar date) /lcd寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)lcdrs=1;lcdrs=1;lcdrw=0;lcden=0;p0=date;delay(10);lcden=1;

45、delay(10);lcden=0;void init() /初始化函數(shù)s1=1;tempset1=25;hunset1=50;inteset1=15;lcdrw=0;lcden=0;write_com(0x38);delay(10);write_com(0x0f);delay(10);write_com(0x06);delay(10);write_com(0x01);delay(10);void print(uchar a,uchar *str) /輸出字符write_com(a);while(*str!=0) write_data(*str+);*str=0;void print1(uch

46、ar a,uchar t) /輸出18b20數(shù)據(jù)到1602write_com(a);write_data(t);void print2(uchar a1,uchar t1) /輸出設(shè)置溫度數(shù)據(jù)到1602uchar sshi,sge; sshi=t1/10;sge=t1%10;write_com(0x80+a1);write_data(sshi+0x30);write_data(sge+0x30);/void keyscan()/鍵盤(pán)掃描函數(shù)rd=0;if(s1=0)delay(5);if(s1=0)s1num+;while(!s1);if(s1num=1)write_com(0x01);pri

47、nt(0x80,tempset);print1(0x8e,0x43);print1(0x80+11,0x2e);print1(0x80+12,0+0x30);print1(0x80+13,0+0x30);write_com(0x80+9);write_com(0x0f);delay(20); if(s1num=2)write_com(0x01);print(0x80,hunset);print1(0x8b,0x30);print1(0x8d,0x25); print1(0x8e,0x20);write_com(0x80+11);write_com(0x80+11);if(s1num=3)write_com(0x01);print(0x80,inteset);print1(0x8b,0x30);print1(0x80+12,0+0x30);print