設(shè)計基于單片機(jī)的溫室大棚自動控制系統(tǒng)

設(shè)計基于單片機(jī)的溫室大棚自動控制系統(tǒng)論文題目：基于單片機(jī)的溫室大棚自動控制系統(tǒng)

基于單片機(jī)的溫室大棚自動控制系統(tǒng)【摘要】本系統(tǒng)由單片機(jī)STC89C52、溫度檢測電路、濕度檢測電路、光照度檢測電路、鍵盤掃描電路、時鐘電路、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、價格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等特點。論文完成了以STC89C52單片機(jī)為核心對空氣溫度、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)計的闡述。該系統(tǒng)對植物生長過程中的土壤濕度、環(huán)境溫度、光照度進(jìn)行了實時地、連續(xù)地檢測、直觀地顯示并進(jìn)行自動地控制?？朔藗鹘y(tǒng)的人工測量方法不能進(jìn)行連續(xù)測量的弊端，節(jié)省了工作量，并避免了人為的疏漏或錯誤造成的不必要的損失?！娟P(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TOC\o"1-3"\h\z1.緒論 31.1選題背景 31.2國內(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)計過程及工藝要求 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 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 93.3.1STC89C52特點 93.3.2AD0804特點 104.電路設(shè)計 104.1濕度測量電路 104.2溫度測量電路 114.3光照度測量電路 124.4數(shù)據(jù)顯示電路 124.5復(fù)位電路 134.6鍵盤電路 134.7繼電器控制電路 145.軟件設(shè)計 145.1主程序流程圖 145.2.參數(shù)測量子程序流程圖 165.3.鍵盤掃描子程序流程 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：實物圖 23附錄4：系統(tǒng)源代碼 25

1.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)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。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、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測控是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學(xué)化的基本保證，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、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、酒精溫度計等進(jìn)行人工測量，再對不符合的溫度、濕度、光照度通過在溫室大棚進(jìn)行灌溉、降溫、遮光等控制操作[1]來調(diào)節(jié)，這種人工測控的方法費時費力、效率低、且無法保證測量的連續(xù)性，測量的誤差大、隨機(jī)性大，隨意性強(qiáng)。為了克服以上幾點不足，我們需要一種造價低廉，使用方便且測量準(zhǔn)確的自動測控系統(tǒng)。1.2國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀國外的溫室設(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)，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應(yīng)的測控軟件，不利于在我國廣泛地推廣，而當(dāng)今在我國大多數(shù)地方對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量，光照強(qiáng)度的檢測與控制都采用人工管理，存在著測控精度低、勞動強(qiáng)度大及由于測控不及時等弊端，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)性要求三個方面因素之后，最終確定以STC89C52單片機(jī)為控制核心，選用性價比比較高的傳感器，實現(xiàn)對溫濕度的精確測量與準(zhǔn)確控制，同時又具有價格低等優(yōu)點，便于在我國推廣。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合，使換氣風(fēng)扇、滴灌設(shè)備、遮陽幕等設(shè)備的啟動或停止，達(dá)到控制溫室各項參數(shù)的目的。同時在外接的LCD液晶上顯示實時參數(shù)，便于觀察。外接的鍵盤可以設(shè)定系統(tǒng)控制的溫度值，以滿足不同條件下對溫度的不同要求。1.4設(shè)計過程及工藝要求在本系統(tǒng)中為了保證對溫度、濕度和光照度的檢測的實時性和準(zhǔn)確性，采用了數(shù)字溫度傳感器DS18B20來檢測溫度。采用濕度傳感器HS1101來檢測土壤濕度。采用光敏電阻檢測光照度。最后通過單片機(jī)STC89C52處理后顯示在1602液晶顯示屏上，并通過控制繼電器的開合控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)部件對植物的生長環(huán)境的各項參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到適合植物生長的環(huán)境條件。本系統(tǒng)的基本功能有：檢測空氣溫度、土壤濕度、環(huán)境光照度。顯示以上各項參數(shù)并自動調(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，要有被檢測信號輸入，由單片機(jī)處理。如何準(zhǔn)確的確定外圍環(huán)境的各項參數(shù)就顯的非常重要。傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)就無法實現(xiàn)要求的各項功能。工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動化的測量和控制，大部分主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各項參量，使系統(tǒng)工作在最佳的狀態(tài)下。測量土壤濕度的方法有很多種，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的土壤中吸收水分后引起的物理或化學(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關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量范圍為0%～100%RH，工作溫度為0～50℃，阻抗在75%RH(25℃)時為1MΩ。這種傳感器主要用于開關(guān) 方案二：采用HS1100/ 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，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)，專利設(shè)計的固態(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量溫度的要求，但是只是限定于一定的范圍內(nèi)使用時具有良好的線性度。因此，我們選擇方案二作為本設(shè)計的濕度傳感器。20406080100相對濕度%20406080100相對濕度%200190180170電容F圖2-1：HS1101濕度－電容響應(yīng)曲線 濕度傳感器HS1101的特點：相對濕度在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)時間小于5S，溫度系數(shù)為0.04pf/℃。由此可以看出HS1101具有測量精度高，反應(yīng)速度高的優(yōu)點，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)符號參數(shù)值單位工作溫度Ta-40～100℃儲存溫度Tstg-40～125℃供電電壓Vs10Vac濕度范圍RH0～100%RH焊接時間@=260t10S2.2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：測量范圍在-50℃--+150℃，滿刻度范圍誤差為±0.3℃，當(dāng)電源電壓在5—10V之間，穩(wěn)定度為1﹪時，誤差只有±0.01℃。AD590為電流型傳感器溫度每變化1℃方案二：采用DS18B20溫度傳感器[5]。美國DALLAS公司的產(chǎn)品可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20可實現(xiàn)室內(nèi)溫度信號的采集，有很多優(yōu)點：如直接輸出數(shù)字信號，故省去了后繼的信號放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，外圍電路簡單，成本低;單總線接口，只有一根信號線作為單總線與CPU連接，且每一只都有自己唯一的64位系列號存儲在其內(nèi)部的ROM存儲器中，故在一根信號線上可以掛接多個DS18820,便于多點測量且易于擴(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)過放大，數(shù)模轉(zhuǎn)換等步驟，增加了設(shè)計的復(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)電路簡單，占用的I/O口數(shù)量少，為整體設(shè)計留出了足夠的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2-2DS18B20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溫度的測量，用16位二進(jìn)制形式提供，形式表達(dá)，其中S為符號位。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數(shù)字輸出格式如表2-3：表2-3DS18B20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)+125000001111101000007D0h+8500000101010100000550h+25.062500000001100100010191h+10.125000000001010001000A2h+0.500000000000010000008h000000000000000000000h-0.51111111111111000FFF8h-10.1251111111101011110FF5Eh-25.06251111111001101111FE6Fh-551111110010010000FC90h2.3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)開發(fā)變送器，用于實現(xiàn)對環(huán)境光照度的測量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓及電流信號，體積小，安裝方便，線性度好，傳輸距離長，抗干擾能力強(qiáng)，量程可調(diào)。但價格昂貴，性價比不高，且不易購買。 方案二：采用光敏電阻。光敏電阻的工作原理是當(dāng)有光線照射時，電阻內(nèi)原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的電子受到\o"激發(fā)"激發(fā)，成為\o"自由電子"自由電子，所以光線越強(qiáng)，產(chǎn)生的自由電子也就越多，電阻就會越小。光敏電阻的優(yōu)點有內(nèi)部的光電效應(yīng)和電極無關(guān)（光電二極管才有關(guān)），即可以使用\o"直流電源"直流電源。靈敏度和半導(dǎo)體材料、以及入射光的波長有關(guān)，價格低廉，性價比高。 比較以上兩個方案，方案一雖然具有更好的設(shè)計精度和線性度，但性價比不如光敏電阻好。方案二具有較高的性價比且同時也能滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求，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3.1確定系統(tǒng)任務(wù) 本設(shè)計的要求是以STC89C52為控制核心，以HS1101濕度傳感器、DS18B20、光敏電阻完成對溫室大棚內(nèi)的各項參數(shù)進(jìn)行測量，并將數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中，有單片機(jī)根據(jù)所編寫的程序，通過繼電器控制電路控制相應(yīng)的設(shè)備達(dá)到自動調(diào)控溫室大棚內(nèi)各項參數(shù)的目的，同時將通過各種傳感器測的數(shù)據(jù)實時地顯示在液晶屏上。系統(tǒng)可通過按鍵人為地設(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)主要有信號采集、信號分析、信號處理三個部分組成。信號采集由HS1101、DS18B20、光敏電阻組成。信號分析由單片機(jī) STC89C52基本系統(tǒng)組成。信號處理由并行口 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土壤濕度控制流程圖土壤濕度控制部分流程如圖3-2:單片機(jī)通過濕度傳感器檢測土壤的濕度，若土壤的濕度過低，單片機(jī)就打開滴灌設(shè)備的電磁閥一分鐘，對作物進(jìn)行滴灌作業(yè)，增加土壤濕度，經(jīng)過一段時間，單片機(jī)再次檢測土壤濕度，如果濕度過高，就關(guān)閉滴灌設(shè)備的電磁閥，停止滴灌作業(yè)。如果開始檢測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?？諝鉁囟瓤刂屏鞒倘缦聢D3-3：圖3-3空氣溫度控制流程圖單片機(jī)通過溫度傳感器檢測溫室的空氣溫度，當(dāng)空氣溫度過高時，就通過控制電路，打開排氣扇配合設(shè)置在溫室大棚頂部的噴霧設(shè)備的進(jìn)行一段時間的溫室大棚的降溫作業(yè)，而當(dāng)溫室溫度過低時，則通過單片機(jī)自動關(guān)閉降溫設(shè)備的工作，使溫度值達(dá)到適宜的范圍。若一開始檢測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幕的開關(guān)，光照度過高時，系統(tǒng)通過關(guān)閉大棚頂部的遮陽幕，避免陽光直射作物，減小光照度，及減少強(qiáng)光對作物生長的影響。當(dāng)光照度過低時，就打開遮陽幕，增加光照度。如果檢測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3.3.1STC89C52特點(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，使用時容易掌握；(2)高速(最高時鐘頻率90MHz)、低功耗、價格低、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。STC89C52[6]單片機(jī)管腳如圖3-5：圖3-5STC89C52單片機(jī)管腳定義圖3.3.2AD0804特點ADC0804[7]為8bit的一路A/D轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍在0—5v，轉(zhuǎn)換速度小于100us，轉(zhuǎn)換精度0.39﹪，滿足設(shè)計的精度要求。4.電路設(shè)計4.1濕度測量電路HS1101濕度傳感器，在電路中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測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，常有兩種方法：一是將該濕敏傳感器置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號；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，可直接被單片機(jī)所采集[3]。本系統(tǒng)采用的是測量555輸出的振蕩的方法，電路如圖4-1所示：圖4-1濕度測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R19與R20充電到門限電壓（約0.67Vcc），通過R19放電到觸發(fā)電平（約0.33Vcc），然后R20通過引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻R20與R19充放電。電壓輸出典型參數(shù)（@VCC=5V，25℃）表4-1HS1101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溫度測量電路 因為在本系統(tǒng)中采用了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，所以后續(xù)電路簡單，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，通過單片機(jī)的控制DS18B20傳感器并實時讀取空氣溫度[1]。數(shù)字溫度傳感器的測量電路如圖4-2所示：圖4-2溫度測量電路圖4.3光照度測量電路 系統(tǒng)采用價格低廉的光敏電阻測量光照度，因其沒有良好的線性度，所以只能大致的測量。根據(jù)光敏電阻在不同的光照下有不同的阻值，經(jīng)過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4-3ADC0804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?？梢燥@示2行每行16個字符，對比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機(jī)的鏈接電路如圖4-4：圖4-4LCD1602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充電來實現(xiàn)的。手動復(fù)位是指通過接通一按鍵開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運行后，如果需要復(fù)位，只需通過手動復(fù)位就可以實現(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鍵盤電路本設(shè)計采用的鍵盤掃面電路采用簡單的低電平掃描方式，即采用開關(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I/O口是否是低電平來判斷鍵盤是否被按下[10]。這樣的方式可以方便鍵盤掃描部分的的編程。鍵盤電路如圖4-6：圖4-6鍵盤電路圖4.7繼電器控制電路 單片機(jī)是一個弱電器件，一般情況下它們大都工作在5V甚至更低。驅(qū)動電流在mA級以下。而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動機(jī),顯然是不行的.所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接,這個環(huán)節(jié)就是所謂的"功率驅(qū)動"。繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)。在這里,繼電器驅(qū)動含有兩個意思：一是對繼電器進(jìn)行驅(qū)動，因為繼電器本身對于單片機(jī)來說就是一個功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動其他負(fù)載,比如繼電器可以驅(qū)動中間繼電器，可以直接驅(qū)動接觸器，所以，繼電器驅(qū)動就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口[11]。本設(shè)計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關(guān)的作用，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合。單片機(jī)輸出低電平時，繼電器斷開。二極管起保護(hù)作用，防止繼電器產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢燒壞三極管或繼電器。5.軟件設(shè)計系統(tǒng)的程序設(shè)計包括以下幾個方面：（1）鍵盤掃描[12]。（2）各項參數(shù)的采集。（3）各項參數(shù)在液晶上的顯示。（4）各項參數(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，主程序開始運行，程序以開始初始化各參數(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)行對比，如果對比結(jié)果顯示需要調(diào)節(jié)，啟動相應(yīng)的繼電器控制電路對溫室中需要調(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)，則不啟動繼電器控制電路，直接顯示參數(shù)，然后對鍵盤進(jìn)行循環(huán)掃描。5.2.參數(shù)測量子程序流程圖 參數(shù)測量子程序流程如圖5-2圖5-2參數(shù)測量子程序流程圖子程序開始先聲明變量和調(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.鍵盤掃描子程序流程 鍵盤掃描子程序流程如圖5-3圖5-3鍵盤掃描流程圖 鍵盤掃描子程序一開始先掃描按鍵，判斷是否有按鍵被按下，確定有按鍵被按下時判斷被按下的是哪個按鍵，如果是按鍵S1，系統(tǒng)將進(jìn)入設(shè)置模式，這時按鍵S2和S3被啟用，進(jìn)入那個參數(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，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.自動控制元件及線路[M].北京:科學(xué)出版社,2007[2]張義和,王敏男,許宏昌,余長春.例說51單片機(jī)（C語言版）[M].北京:人民郵電出版社,2010,6[3]濕度傳感器HS1101的原理與應(yīng)用[EB/OL].中國電子科技信息網(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[M].北京:北京航天航空出版社.1990,50-490[7]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]<英> GuiyunTian.FoundationandApplicationofMicrocontroller[M].北京:高等教育出版社[10]王勇等.凌陽單片機(jī)原理及其畢業(yè)設(shè)計精選[M].科學(xué)出版社[11]童詩白.模擬電路基礎(chǔ)[M],北京:高等教育出版社,2001[12]馬忠梅,籍順心,張凱等.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M]. 北京航天航空大學(xué)出版社,2003[13]<美>M考夫曼,AH塞得.電子計算手冊[M].國防科技出版社.[14]王毅.單片機(jī)器件應(yīng)用手冊[M].北京:人民郵電出版社,1994Microcontroller-based

automaticmonitoringandcontrol

ofgreenhouse

lightandtemperature

andhumidity

systemElectronicInformationEngineering,DepartmentofElectronicInformationEngineering118542007050PanXiaoqiTeacher:YuJianming【Abstract】ThesystemconsistsofmicrocontrollerSTC89C52,thetemperaturedetectioncircuit,humiditydetectioncircuit,lightdetectioncircuit,thekeyboardscanningcircuit,clockcircuit,sensorcircuitandrelaycontrolcircuitandothercomponents.SystemusesSTC89C52SCM,thefeaturesofwhichasfollows:strongfunction,lowpowerconsumption,lowprices,stableandreliable,widelyused,versatileandsoon.

Thethesismainlyfocuson:thebaseblockdiagram,workingprincipleandthedesignofrelaycontrolwhichuseSTC89C52microcontrollerasthecoretocollect,conduct,displaythedataoftheairtemperature,soilhumidity,illuminanceandsoon.ThesystemuseReal-timeandcontinuousdetection,displayintuitivelyandcontrolautomaticallyonsoilmoisture,ambienttemperature,illuminanceintheprocessofplantgrowth.Toovercomethedefectsfromthetraditionalmanualmethodsofmeasurementwhichcannotmeasurecontinuously,savetheamountofwork,avoidomissionsorunnecessarylossesthatcausedbyerrors.

【Keywords】SCM,humiditysensors,digitaltemperaturesensors,lightdependentresistor,relaycontrol.附錄1電子元器件明細(xì)表類型封裝型號數(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RAD-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DIP-08TLC5551集成電路Header2HHS11011集成電路Header3HDS18B201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：實物圖系統(tǒng)實物圖1系統(tǒng)實物圖2系統(tǒng)實物圖3附錄4：系統(tǒng)源代碼程序：/*項目（Project)：基于單片機(jī)的溫室光溫濕度自動控制系統(tǒng)創(chuàng)建人(Author)：日期(Data)：2011-1-1編譯器(Complie)：keil3 版本 ：單片機(jī)(MCUtype)：STC89C52RC注意事項(Attention)：修改時間：*/#include<reg52.h>#include<absacc.h>#include<intrins.h>#include<stdio.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineT_cont0.0625;#defineDataPortP0//LCD接口#defineReadPortP2//AD讀取ucharcodetemp[]={"temp:"};ucharcodetempset[]={"tempset:"};ucharcodehun[]={"hun:"};ucharcodehunset[]={"hunset:"};ucharcodeinte[]={"inte:"};ucharcodeinteset[]={"inteset:"};ucharcodeset[]={"stepinset!"};uchartempset1,s1num,s4num,hunset1,hun1,hun2,inteset1,inte1;bitT_sign;floattemp1=0;uchart_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;sbits1=P1^0;sbits2=P1^1;sbits3=P1^2;sbits4=P1^3;sbitrelay1=P1^5;sbitrelay2=P1^6;sbitrelay3=P1^7;sbitcs1=P3^0;sbitcs2=P3^1;sbitDS=P3^2;sbitlcdrw=P3^3;sbitlcden=P3^4;sbitlcdrs=P3^5;sbitwr=P3^6;sbitrd=P3^7;///////////////////////////////////////////////////////////////////////voiddelay(uintz) //延時函數(shù){ uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voiddsreset(void)//sendresetandinitializationcommand{uinti;//DS18B20初始化DS=0;i=103;while(i>0)i--;DS=1;i=4;while(i>0)i--;}bittmpreadbit(void)//readabit讀一位{uinti;bitdat;DS=0;i++;//i++fordelay小延時一下DS=1;i++;i++;dat=DS;i=8;while(i>0)i--;return(dat);}uchartmpread(void)//readabytedate讀一個字節(jié){uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++){j=tmpreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);//讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好//一個字節(jié)在DAT里}return(dat);//將一個字節(jié)數(shù)據(jù)返回}voidtmpwritebyte(uchardat)//writeabytetods18b20{//寫一個字節(jié)到DS18B20里uinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j<=8;j++){testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb)//write1寫1部分{DS=0;i++;i++;DS=1;i=8;while(i>0)i--;}else{DS=0;//write0寫0部分i=8;while(i>0)i--;DS=1;i++;i++;}}}voidreadtemperature() //讀溫度函數(shù){ uinty;ucharT_L=0; ucharT_H=0; uchark; 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; else T_sign=0; T_H=T_H&0x07; temp1=(T_H*256+T_L)*T_cont; temp1=temp1*100; t_bai=(uint)temp1/10000; y=(uint)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; }/////////////////////////////////////////////////////////////voidinteadc0804()//光照度adc轉(zhuǎn)換子程序與數(shù)據(jù)處理{ rd=1; wr=1;//讀ADC ReadPort=0xff;//P1置位 cs1=0; wr=0; wr=1;//啟動ADC rd=0;//開始讀轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù) _nop_();_nop_();//稍延時，等待讀完數(shù) inte1=ReadPort;//讀出的光照度數(shù)據(jù)賦與inte1 rd=1; cs1=1;//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);//個位數(shù)}voidhunadc0804() //濕度adc轉(zhuǎn)換子程序與數(shù)據(jù)處理{ rd=1; wr=1;//讀ADC ReadPort=0xff;//P1置位 cs2=0; wr=0; wr=1;//啟動ADC rd=0;//開始讀轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù) _nop_();_nop_();//稍延時，等待讀完數(shù) delay(20); hun2=ReadPort;//讀出的濕度數(shù)據(jù)賦與hun1 rd=1; cs2=1;//讀數(shù)完畢 hun1=hun2/2.55; h_bai=hun1/100;//百位數(shù)h_shi=(hun1%100)/10;//十位數(shù)h_ge=(hun1%10);//個位數(shù)}///////////////////////////////////////////////////////////voidwrite_com(ucharcom)//lcd寫命令函數(shù){ lcdrs=0; lcdrw=0; lcden=0; P0=com; delay(10);//延時 lcden=1;//下三行表示E高脈沖到來就開始轉(zhuǎn)換 delay(10); lcden=0;}voidwrite_data(uchardate) //lcd寫數(shù)據(jù)函數(shù){ lcdrs=1; lcdrs=1; lcdrw=0; lcden=0; P0=date; delay(10); lcden=1; delay(10); lcden=0;}voidinit() //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);}voidprint(uchara,uchar*str) //輸出字符{ write_com(a); while(*str!='\0'){write_data(*str++);} *str=0; }voidprint1(uchara,uchart)//輸出18b20數(shù)據(jù)到1602{ write_com(a); write_data(t);}voidprint2(uchara1,uchart1)//輸出設(shè)置溫度數(shù)據(jù)到1602{ ucharsshi,sge; sshi=t1/10; sge=t1%10; write_com(0x80+a1); write_data(sshi+0x30); write_data(sge+0x30);}////////////////////////////////////////////////////////////voidkeyscan() //鍵盤掃描函數(shù){ rd=0; if(s1==0) { delay(5); if(s1==0) { s1num++; while(!s1); if(s1num==1) { write_com(0x01); print(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); print1(0x80+13,0+0x30); print1(0x8d,0x4d); print1(0x8e,0x56); write_com(0x80+11); } if(s1num==5) { s1num=0; write_com(0x01); s4num=1; } } }if(s1num!=0){ if(s1num==1) { if(s2==0) { delay(5); if(s2==0) { while(!s2); if(s1num==1) { tempset1++; write_com(0x80+10); print2(9,tempset1); if(tempset1==40) tempset1=15; } } } if(s3==0) { delay(5); if(s3==0) { while(!s3); if(s1num==1) { tempset1--; write_com(0x80+11); print2(9,tempset1); if(tempset1==15) tempset1=40; } } } } if(s1num==2){ if(s2==0) { delay(5); if(s2==0) { while(!s2); if(s1num==2) { hunset1++; write_com(0x80+10); print2(11,hunset1); if(hunset1==90) hunset1=10; } } }if(s3==0) { delay(5); if(s3==0) { while(!s3); if(s1num==2) { hunset1--; write_com(0x80+11); print2(11,hunset1); if(hunset1==10) hunset1=90; } } } }if(s1num==3){ if(s2==0) { delay(5); if(s2==0) { while(!s2); if(s1num==3) { intese