摘 要
摘 要
随着社会经济的不断发展，现代农业生产离不开环境控制。本文在对国内外温室智能控制进行深入分析的基础上，针对温室智能化控制存在的诸多因子，将智能传感器监测和单片机控制相结合，提出了基于单片机的温度和湿度检测控制系统设计方案。
本系统采用层次化、模块化设计，整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、键盘设置系统、显示系统组成。系统以单片机为核心，以温度、湿度传感器作为测量元件，通过单片机与智能传感器相连，采集存储智能传感器的测量数据。在单片机系统中，还要实现程序的扩展存储、数据的实时显示、超限语音报警和数据辅助存储功能。
本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的总体设计方案，包括其功能设计；设计原则；组成与工作原理；二是进行智能传感器的硬件电路设计；包括硬件电路构成及测量原理；温度和湿度传感器的选择；单片机的选择；输入输出通道设计；三是进行了调试和仿真，包括硬件仿真和软件仿真。
关键词：AT89C51，单片机，DS18B20，温度测量，湿度测量
I
Abstract
Abstract
With the socio-economic development, modern agricultural production can not be separated from environmental control, this article in the greenhouse at home and abroad to conduct in-depth analysis of intelligent control based on the existence of intelligent control for greenhouse many factors, the intelligent sensor monitoring and single-chip control by combining single-chip based on the temperature detection system design.
The system uses a hierarchical, modular design, the entire system by the data acquisition system, single-chip control system, computer monitoring system. System to single-chip microcomputer as the core to a number of temperature and humidity sensor as a measurement component, through the single-chip smart sensor and connected to the storage collection of intelligent sensor measurement data. In single-chip system, but also the realization of the extended stored procedures, data, real-time display, alarm and data overrun voice auxiliary storage. Single-chip computer as a monitor connected with the center of intelligent sensors.
The design made the following main aspects: First, the overall design of the system, including its functional design; design principles; the composition and working principle; Second, an intelligent sensor hardware circuit design; including hardware and measurement circuit principle; the choice of temperature sensor; SCM choice; input and output channel design; Third, we carried out the testing and simulation, including hardware simulation and software simulation.
Keywords：AT89C51，Single-Chip Microcomputer，DS18B20，Temperature Measurement ，Humidity Measurement
II
目 录
目 录
摘 要 ............................................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................................... II 目 录 ............................................................................................................................................ III 第一章 引 言 ......................................................................................................................... - 1 -
1.1 课题的目的意义 ........................................................................................................ - 1 -
1.2 国内温室控制技术发展概况..................................................................................... - 1 - 1.3 国外温室控制技术发展概况..................................................................................... - 3 - 1.4 温室环境控制技术的发展趋势 ................................................................................. - 3 - 1.5 本课题的设计要求 .................................................................................................... - 5 - 第二章 系统概述 ..................................................................................................................... - 6 -
2.1 系统设计原理 ............................................................................................................ - 6 - 2.2 系统组成框图 ............................................................................................................ - 6 - 2.3 系统组成 .................................................................................................................... - 6 - 第三章 系统硬件电路设计 ....................................................................................................... - 8 -
3.1 AT89C51简介 ............................................................................................................ - 8 - 3.2 温度传感器DS18B20介绍 ..................................................................................... - 10 -
3.2.1 DS18B20引脚说明 ....................................................................................... - 10 - 3.2.2 DS18B20芯片特点 ....................................................................................... - 11 - 3.2.3 DS18B20的内部结构 ................................................................................... - 11 - 3.2.4 测温原理及电路 ........................................................................................... - 14 - 3.2.5 DS18B20工作过程 ....................................................................................... - 15 - 3.3 湿度传感器IH3605介绍 ........................................................................................ - 17 -
3.3.1 IH3605结构及引脚介绍 .............................................................................. - 17 - 3.3.2 IH3605的主要技术指标 .............................................................................. - 17 - 3.3.3 IH3605的电压输出特性 .............................................................................. - 18 - 3.3.4 IH3605接口电路 .......................................................................................... - 19 - 3.4 A/D转换器的介绍................................................................................................... - 19 -
3.4.1 TLC549的主要特点 ..................................................................................... - 19 - 3.4.2 工作原理 ....................................................................................................... - 20 - 3.5 键盘接口电路 .......................................................................................................... - 21 - 3.6 数码管显示接口电路 .............................................................................................. - 22 - 3.7 降温风扇器、加热器和报警蜂鸣器等接口电路 ................................................... - 23 - 第四章 系统软件设计 ........................................................................................................... - 25 -
III
目 录
4.1 软件结构 .................................................................................................................. - 25 - 4.2 主程序整体设计 ...................................................................................................... - 25 - 4.3 温度传感器程序设计 .............................................................................................. - 26 - 4.4 温湿度显示子程序设计 .......................................................................................... - 27 - 4.5 中断服务键盘设定程序设计................................................................................... - 29 - 4.6 报警子程序设计 ...................................................................................................... - 30 - 4.7 A/D转换器TLC549程序设计 ............................................................................... - 32 - 第五章 系统仿真 ................................................................................................................... - 35 -
5.1 系统的硬件调试 ...................................................................................................... - 35 - 5.2 系统的软件调试 ...................................................................................................... - 36 - 5.3 仿真调试总结 .......................................................................................................... - 38 - 结 论 ....................................................................................................................................... - 39 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 40 - 致 谢 ......................................................................................................................................... - 41 - 附 录 ......................................................................................................................................... - 42 -
IV
第一章 引 言
第一章 引 言
1.1 课题的目的意义
随着农业现代化的快速发展，温室正朝着智能化控制的方向发展。我国农业也逐渐地从传统农业向高产、优质、高效为目的的现代化农业转变。因而花卉大棚,自然也离不开现代化的科学技术。
通过国内外大量的科学实验和生产的实践证明，环境的控制对花卉生长起到非常重要的作用。只有在适宜的环境下花卉才能生长良好。
对于花卉大棚内环境的控制主要对环境温度、湿度等进行测量和控制。用单片机监控温室的温度/湿度, 根据温室的温度/湿度的变化, 自动地实施喷灌调温。确保温室经济作物生长适宜的温度、湿度。
1.2 国内温室控制技术发展概况
改革开放以来，我国的农业生产取得了可喜的成绩，但同时，我国农业发展中存在的问题也越来越凸现出来，如果这些问题得不到解决，将成为严重制约我国农业可持续发展的瓶颈。首先是我国人口众多。其次是资源短缺。第三是我国农产品成本高，科技含量低，无法形成产业规模。要解决这些问题，根本在于实现我国农业从传统农业向以优质、高效、高产为目的的现代化农业转化。农业环境综合控制作为农作物优质、高效、高产的手段，是农业现代化的重要标志，随着社会经济的发展，以温室为代表的设施农业将成为现代农业的发展主要方向之一，成为21世纪最有活力的农业新产业。
20 世纪 50 年代末，我国在华北地区曾建造过屋脊式大型玻璃温室，到 60 年代初，在东北地区建成 1hm2的大型玻璃温室。 由于国内设施农业技术比国外落后，必然走一条引进、消化、吸收、创新的路子。 1979-1987 年，从保加利亚、荷兰、罗马尼亚、美国、日本、意大利等六国，引进现代温室 24 座，共 19.2hm2,分别建造在北京、黑龙江、广东、江苏、上海、新疆等六省市区，其中 60%用于蔬菜生产，40%用于花卉生产。 这次较大规模的引进温室，各地都重视了温室本身，但却忽视了对我国气候的实用性和配套的栽培技术，在实
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