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基于单片机的大棚温湿度警报系统.doc

发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：13.45M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘 要
    Abstract
    第一章  绪 论
    1.1研究目的及意义
    1.2国内外现状及需求分析
    1.3温湿度控制系统主要内容
    第二章 系统设计方案与相关器件
    2.1设计方案
    2.2 AT89C52
    2.3 LCD1602液晶显示屏
    2.4 DHT11
    第三章 系统硬件设计
    3.1 系统组成
    3.2 继电器模块
    3.3温湿度控制模块
    3.4 蜂鸣器报警模块
    第四章 软件设计
    4.1 系统程序
    4.1.1主程序流程图
    4.1.2 DHT11程序流程图
    4.2 温湿度控制系统在温室大棚的应用
    结 论
    参考文献
    谢辞
    学校代码： 10184 学 号： 2164021941 延 边 大 学 本 科 毕 业 论 文 题 目 ：基 于 单 片 机 的 大 棚 温 湿 度 警 报 系 统 学 生 姓 名 ： 范 正 琪 学 专 院 ： 工 学 院 业 ： 电 子 信 息 工 程 指 导 教 师 ： 文 正 洙 二〇二零年 五月
    延边大学本科毕业论文 摘 要 由于电子技术的不断发展，温湿度报警系统也被广泛应用于农业生产中，在 现代化的农业生产中离不开电子技术的使用，温湿度报警系统通过对环境的检测 可以对环境进行可控的调整。在农业中主要在温室大棚使用，尤其是在农业现代 化农业生产中和其它设备配合使用。 本设计选用宏晶科技公司生产的基于 51 单片机的 AT89C52 芯片作为整个温 湿度控制系统的核心控制器，利用 DHT11 传感器实现对温湿度的信息采集。同 时设计了四个继电器模块进行升温、降温、加湿、去湿，LCD1602 显示屏即时 实现温湿度显示。超过设定的范围将通过蜂鸣器报警。利用 protues8 软件进行仿 真然后制作整个装置后进行试验以及调试。实验结果表明，本系统的温度控制在 20℃，湿度控制在 60%超出范围则会报警。能够在仪器中配合使用，同时具有物 美价廉的特点，使用范围广，有良好的应用前景。 关键词：温湿度检测；报警电路；温室大棚 Ⅰ
    延边大学本科毕业论文 Abstract Due to the continuous development of electronic technology, temperature and humidity detection system is widely used, temperature and humidity alarm system is also widely used in agricultural production, in modern agricultural production cannot be separated from the use of electronic technology, temperature and humidity alarm system through the detection of the environment can be controlled to adjust the environment. In agriculture, it is mainly used in greenhouses, especially in modern agricultural production and other equipment. In this design, the AT89C52 microcontroller based on 51 microcontroller kernel of macro crystal technology is selected as the core controller of the whole system, and the temperature and humidity information is collected by DHT11 sensor. At the same time, four relay modules are designed for heating, cooling, humidification and dehumidification. If the set range is exceeded, the alarm will be sent through the buzzer. Use protues8 software for simulation and then make the entire device after the test and debugging. The experimental results show that the temperature of the system is controlled at 20℃ and the humidity is controlled at 60%.It can be used together with the instrument, and has the characteristics of high quality and low price, wide range of use, and has a good application prospect. Keywords: temperature and humidity detection; alarm circuit ; greenhouse Ⅱ
    延边大学本科毕业论文 目 录 摘 要 ............................................................. I Abstract .......................................................... II 第一章 绪论 ........................................................ 1 1.1 研究目的及意义 .............................................. 1 1.2 国内外现状及需求分析 ........................................ 2 1.3 温湿度控制系统主要内容 ...................................... 3 第二章 系统设计方案与相关器件 ...................................... 5 2.1 设计方案 .................................................... 5 2.2 AT89C52 .....................................................7 2.3 LCD1602 液晶显示屏 .......................................... 9 2.4 DHT11 ......................................................10 第三章 系统硬件设计 ............................................... 11 3.1 系统组成 ................................................... 11 3.2 继电器模块 ................................................. 12 3.3 温湿度控制模块 ............................................. 13 3.4 蜂鸣器报警模块 ............................................. 15 第四章 软件设计与应用 ............................................. 16 4.1 系统主程序 ................................................. 16 4.2 温湿度控制系统在温室大棚的应用 .............................18 结 论 ............................................................ 19 参考文献 .......................................................... 20 谢 辞 ............................................................ 21 III
    延边大学本科毕业论文 第一章 绪 论 1.1 研究目的及意义 在当今的农业社会，电子等信息技术在我们的农业生产生活中的应用越来越 广泛，尤其是在现代化的农业应用中，温室大棚的应用让我们农业现代化的发展 越来越好，农业生产中的效率得到显著的提高，区分于以前完全依靠人工生产各 种蔬菜水果和牲畜的低效率。现今由于电子技术的发展，单片机的广泛应用，果 蔬、植株的健康生长可以得到很好的生态实时监测。能够有效保证更加高产高水 平的优质农产品的大量供应。 现今，农业随着电子技术的飞速发展，农业不同于以前的那种小规模的、采 用人力劳动的传统耕种模式，伴随着现代化农业整体生产经营规模的不断扩大， 自动化农业技术的不断推广应用。温室控制大棚在国内外都具有非常广泛的市场 应用，合理设计制造可使用产品，使之成本更加低廉，使用更加简便，调节更加 高效的温室温湿度控制系统控制大棚温湿度具有重要应用意义。 因此体积小巧、成品可大规模推广、价格接地气的小型单片机 C52 温湿度控 制系统从众多芯片中脱颖而出。现今，在各种各样的现代化温室大棚质量管理中 大棚内的温湿度、空气中的 CO₂浓度、植物生长土壤的土壤肥力和营养液含量等 都是大棚控制系统的主要要素因子。在此次的论文撰写中我主要研究选取了环境 温湿度在大棚中的变化作为主要环境调控影响因素。并运用温湿度控制单片机系 统来进行研究分析，通过控制大棚内温度、湿度来调控植株生长需要。通过所制 作的温湿度报警系统对环境的检测，四个继电器模块通过控制不同的外接设备精 准有效的自动调控大棚内环境的温度和湿度，达到温湿度控制系统设定的大棚环 境最适合植株生长的温湿度，有效提高农产品的经济产量和品质。 单片机系统在农业现代化生产中的大规模的应用，使农业大棚蔬果种植行业 具有很高的市场经济发展前景，温室大棚内植株生长的温度、空气中的湿润度、 植物生长所需求土壤的含水量、空气中的 CO ₂浓度等一系列条件都对大棚内的农 作物生长起到关键性的作用，本论文视大棚内的温湿度为可变因子，而其余影响 因素视为固定不变，从而只研究温湿度调控。本系统主要完成对大棚内空气的温 湿度参数的采集、存储，并传输指令，采用常规的 RS-232 连接的数据通信方式， 由 51 系列单片机控制的温湿度检测系统，通过四个继电器模块可以实现对温湿 1
    延边大学本科毕业论文 度的控制，实现微降温升温加湿去湿的即时调节，整个检测装置体积小、功能不 多从而结构相对简单、器件普通从而成本低廉。本文设计的温湿度控制系统可以 在农业等领域的智能仪器开发中获得广泛的应用。由于本装置体积小、可量化生 产、价格低的特点，在农业生产中能够有广泛的应用前景。 1.2 国内外现状及需求分析 在农业的智能化方面，国外相较于我国，对于温室大棚的控制要较早开始研 究，70 年代开始，国外就已经利用模拟式组合仪表对温室进行记录和控制。而 中国直到 80 年才将计算机应用于农业温室大棚领域实行大棚的管理和控制。日 本、荷兰、以色列、美国等这些发达国家在温室大棚的智能化这一块比中国发展 好但设备大都价格昂贵。这些国家在原来已有的基础上逐渐发展到了非常先进的 全自动连栋温室，它能够实现灵活控制大棚温度、补充光照使植株光合作用时间 延长、喷灌药物营养液也能实现自动化与掌控植株生长状态实现大棚的信息化 等，大棚内便可以实现周年生产大量优质的农作物和牲畜。像日本早已能够将植 物和动物在一个大棚内进行生产，稻杆作为饲料、生物粪便作为肥料实现生态循 环变废为宝。各国的研究的现状也正朝着完全自动化和机器化的方向发展[1]。 我国对温室大棚环境控制技术研究起步较晚，虽然早在汉代就已经开始研究 温室但智能化研究直到 80 年代初期才开始，主要还是我国计算机的发展较为滞 后。我国吸收发达国家经验，奋起直追，现如今也已经得到了长足发展。1996 年，由江苏理工大学自主研制出的一套温室大棚环境管理控制设备，能对营养液、 温度、光照、CO₂四个因子进行控制，在此后关于温室大棚的单片控制系统的研 究中也多是此方向，多因子控制设备正是目前我国温室大棚控制系统较为典型的 研究，本文正是较温度、湿度两个因子的控制进行研究。 近几年，国外连栋智能温室虽然在我国越来越常见，但主要研究的也是新型 智能温室[2]，我国也进入了现代化自动调控温室阶段。然而，总的来说我国农业 生产相较于发达国家而言，还是不够智能化。在我国，塑料大棚、玻璃日光温室 这种不太智能化的温室还是我国主要的大棚类型。而引进外国先进的的温室控制 系统费用又过高，降低经济效益，而国内自己研发的系统又没有相对的优化软件。 由此导致在实际铺设中温室大棚的系统昂贵，为了节省成本，只能选择塑料大棚 等较为便宜的温室。非常不利于我国农业智能化的有效普及。所以想要设计一些 便宜而又好用易操作的设备十分有必要。对于智能温室大棚的开发推广应用具有 2
    延边大学本科毕业论文 实际推动作用，市场上的一些便宜温室控制设备也具有很好的消费市场。 我国温室应用未来的发展方向朝着更加现代化、调控精准化、种类多元化、 都市型新型化的方向不断发展转变。在传统日光温室的基础上对排灌、光、温度、 湿度等的控制将实现自动化、智能化。能够同时做到精准施肥、精准施药、营养 液和微量元素供给等技术。实现蔬菜、瓜果、畜牧业养殖、水产品养殖等多元产 业化，能够在都市中实现农业生产的同时兼顾旅游、休闲、体验田园风趣[3]。 本论文研究的主要目的也正是为了现代化的农业生产通过电子技术的应用， 使农业生产和电子技术的结合更加紧密，促使农业生产更加的节省人工，降低生 产经营成本，在大棚中使用成本更加低廉、效率更加高效的温湿度自动检测控制 系统替代以前需要大量且繁杂的人力劳动的传统人工通过温度计检测当前大棚 环境温湿度，再通过人工调控的模式。以此来提高我国在如今的现代化农业生产 中的效益。本文主要致力于开发一种运用 C52 单片机作为控制芯片的的温湿度单 片机控制系统，它将更加物美价廉、且控制控制简便。 温湿度测量控制管理系统的电路结构由 C52 单片机作为核心控制器件、DC 电源供电模块接+5 直流电给整个设备供电、蜂鸣器模块通过蜂鸣器警报超出范 围的温室环境、按键模块设置单片机系统的温湿度、传感器模块检测大棚温湿度、 存储模块、继电器驱动模块驱动外接设备改变大棚内的温湿度等。整个电路通过 相应的传感器采集大棚中环境的温湿度信息，然后通过单片机控制继电器，继电 器控制相应的外接设备即时进行调整大棚的温湿度，其操作简单、精度较高、具 有一定自动化关联程度、成本低廉等。能够在农业温室大棚中得到农户的青睐并 应用在实际生产中。 1.3 温湿度控制系统主要内容 本文设计的温湿度报警系统采用如今被广泛应用的基于 51 系列单片机的 AT89C52 芯片[4]。在 Windows10 环境下的 Keil uVision4 软件开发环境下进行软 件开发。本设计将用 proteus8 软件进行仿真、绘制电路图，主要设计包括 proteus8 设计的硬件控制电路和 keil4 软件开发的单片机控制程序来最终实现 在整个温室大棚内温度和湿度的自动控制， 主要的研究项目内容如下： ⑴ 首先要进行一个整体化的温湿度控制系统的结构设计以及单片机系统 的实物焊接，其中主要包括芯片、显示器、传感器等各个主要零部件的 3
    延边大学本科毕业论文 型号选取，结构和所处位置的选择，进行仿真之后根据 PCB 板电路板进 行整个系统元器件的焊接； ⑵ 在进行温湿度控制系统控制电路设计的时候，要进行的主要工作包括单 片机系统、四个不同的继电器驱动电路的设计、继电器驱动电路通过开 关外接设备达到预计作用、一个简单的蜂鸣器报警电路的设计与仿真； ⑶ 在整个系统焊接完成后需要对实物进行相应的功能进行调试和在大棚 中应用，几个实验包括进行加湿、去湿、降温、升温控制实验，观测是 否能够达到预计的要求，在精确度达到设计要求后便可将温湿度报警系 统应用在温室大棚中观测实际应用效果是否能够达到预期、是否有经济 价值。 4
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