新乡学院本科毕业论文（设计）
第一章 绪论
1.1 选题背景
目前我国农业正处于从传统农业向以优质、高产、高效益为目标的现代农业转化的新阶段。环境控制工程作为农业生物速生、优质、高产的手段，是农业现代化的重要标志。温室大棚中的环境由多个因子组成，如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。时下，我国温室环境控制目前仍靠人工经验来管理，严重影响了农业生产的效益，阻碍了农业生产的发展，因此，采用先进的人工智能技术，科学、合理地控制影响作物的环境因子，通过计算机控制设备进行环境控制，以便给作物生长创造一个最佳的环境条件，做到既提高产品的质量、产量、经济价值和社会效益，同时尽量降低生产成本，这对温室环境施行自动检测和控制是非常必要的。温室设施的关键技术是环境控制，主要是温湿度的控制，其目的是提高控制及作业精度。
随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的温湿度控制便成为一个十分重要的课题。传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，然后根据现有温湿度与额定温湿度进行比较，看温湿度是否过高或过低，然后进行相应的通风或者洒水。这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。温室大棚的建设对温湿度检测与控制技术也提出了越来越高的要求。
1.2 选题意义
本设计介绍的温湿度测控系统就是基于单总线技术及其器件组建的。该系统能够对大棚内的温湿度进行采集，利用温湿度传感器将温室大棚内温湿度的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制液晶显示器，显示温室大棚内的实际温湿度，同时通过与预设量比较，对大棚内的温度进行自动调节，如果超过我们预先设定的湿度限制，湿度报警模块将进行报警。这种设计方案实现了温湿度实时测量、显示和控制。该系统抗干扰能力强，具有较高的测量精度，不需要任何固定网络的支持，安装简单方便，性价比高，可维护性好。这种温湿度测控系统可应用于农业生产的温室大棚，实现对温度的实时控制，是一种比较智能、经济的方案，适于大力推广，
3
新乡学院本科毕业论文（设计）
以便促进农作物的生长，从而提高温室大棚的亩产量，以带来很好的经济效益和社会效益。
1.3 选题目的
该系统可自动控制加热，降温。根据需要，通过将温度上下限编入程序，根据情况可随时调节环境。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。本文将使用AT89C52单片机对温度及湿度控制的基本原理实例化，利用现有资源设计一个实时控制温室大棚温度、湿度等的控制系统。目的是通过这次毕业设计，让我们将课本知识与实践相结合，更加深刻的理解自动控制的运作模式及意义，也能够将所学知识和技能更多的运用于生活和工作中，学以致用。
4
新乡学院本科毕业论文（设计）
第2章 整体设计
2.1设计总体介绍
本设计主要着重于温室大棚温度和湿度系统设计，设计包括温室系统的程序和硬件系统，包括SHT11温湿度传感器采集和处理信号模块、LCD1602显示模块、晶振电路、复位电路、蜂鸣器电路、电机电路。
设计以AT89C52为核心，SHT11温湿度传感器采集和处理信号以后发送给AT89C52，再经过AT89C52处理有显示温湿度并控制电机和蜂鸣器工作。 本设计没有设计手动输入温湿度上限和下限模块，直接将温湿度的上下限嵌入系统内部，当温度适中时，其他控制元件不工作，单片机输出信号经过三极管放大信号后控制继电器开关，继电器闭合时电机和喷灌开始工作，电机分为制热电机和通风电机，喷灌分为内喷灌和外喷灌，内喷灌主要控制室内湿度，外喷灌设置在大棚覆盖膜，通过水的蒸发和通风电机制冷，通过热电机制热。
复位电路中包括一个开关，开机后，所有元件执行初始化程序。
设计程序主要包含主函数、LCD1602 单片机C函数、SHT11单片机 C函数和硬件控制函数，其中控制电路被写入头文件。
主函数中主要整合信号的处理和显示以及控制硬件。
LCD1602单片机C函数包括初始化函数、读函数、写函数、显示字节函数、显示字符串函数。
SHT11单片机C函数中包括启动传输函数、发送指令函数、测量函数、复位函数、温湿度数据转换函数、温度和湿度补偿及计算浮点函数。
2.2方案选择
温湿度控制仪目前普遍采用的两种方案：
方案一：采用单总线的 DS1820 的温度传感器和HS110X 相对湿度传感器组成的控制仪。
方案二：采用集温湿度传感器于一体的 SHT11 芯片为主要芯片的控制仪。由于传统的模拟式湿度传感器（方案一）一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而SHT11是瑞士Sensiri-on公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温
5
新乡学院本科毕业论文（设计）
度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合，为开 发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。所以本设计采用的是方案二。
图2.1 总体设计
SHT11 电动机 复位电路 AT89C52 LCD1602 晶振电路 电源 2.3 仿真调试软件介绍
本设计用到了proteus和keil c51两种软件 2.3.1 Proteus简介
Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 产品系列也包含了革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。 其功能模块:—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型
6
新乡学院本科毕业论文（设计）
SPICE仿真; ARES PCB设计。
PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型。
◆支持许多通用的微控制器,如PIC,AVR,HC11以及8051. 最新支持ARM ◆交互的装置模型包括: LED和LCD显示,RS232终端,通用键盘,I2C，SPI器件 ◆强大的调试工具,包括寄存器和存储器,断点和单步模式 ◆IAR C-SPY 和Keil uVision2等开发工具的源层调试 ◆应用特殊模型的DLL界面-提供有关元件库的全部文件
最新版支持非常丰富仿真元件共7000多种，还有很多第三方模型。如MMC卡，以太网卡，ATA硬盘，麦克风，等等。 2.3.2 KEIL C51 编译器简介 2.3.2.1 8051开发工具
KEIL C51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同 时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51 编译器的功能不断增强，使你可以更 加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开 发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编 器，实时操作系统，项目管 理器，调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。 2.3.2.2 uVision2集成开发环境 ◆项目管理
工程(project)是由源文件、开发工具选项以及编程说明三部分组成的。 一个单一的uVision2工程能够产生一个或多个目标程序。产生目标程序的源文件构成“组”。开发工具选项可以对应目标，组或单个文件。 uVision2包含一个器件数据库(device database)，可以自动设置汇编器、编译器、连接定位器及调试器选项，来满足用户充分利用特定微控制器的要求。此数据库包含：片上存储器和外围设备的信息，扩展数据指针(extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特性。uVision2可以为片外存储器产生必要的连接选项：确定起始地址和规模。 ◆集成功能
uVision2的强大功能有助于用户按期完工。
a.集成源极浏览器利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来
7