本科毕业论文
题 目 基于单片机的多功能农田
温度环境监测系统设计与仿真
学 院 信息科学技术学院 专 业 电子信息工程 毕业届别 2013届 姓 名 卜纪清 指导教师 聂志刚 职 称 讲师
甘肃农业大学教务处制
二〇一三年三月
卜纪清：基于单片机的智能温室大棚温度控制系统设计与仿真
基于单片机的多功能农田温度环境监测系统设计与仿真
卜纪清
（甘肃农业大学信息科学技术学院 09电子信息工程）
摘 要：随着农业技术的普及，多功能农田的不断普及，多功能农田的温湿度控制便成为一个十分重要的课题。传统的温湿度监测系统，操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力及物力。随着经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品培育的品种越来越多，对于数量较多的农田，传统的温湿度监测就显现出很大的局限性，大型多功能农田的建设对温湿度检测技术也提出了越来越高的要求。
本设计以51的单片机为主控芯片，选用性价比较高的DS18B20为温湿度传感器，实现对温度和湿度的精确测量和控制，本系统主要包括时钟模块，复位模式，键盘模块，温度测量模块，液晶显示模块、声控报警电路部分组成了多功能农田环境监测系统。
在本设计中，用Protues仿真硬件电路，以Keil C51作为软件仿真平台，联合调试共同完成了本系统的设计，仿真效果良好。
关键字：单片机；温度；控制；仿真；多功能农田
I
卜纪清：基于单片机的智能温室大棚温度控制系统设计与仿真
Based on single-chip smart greenhouse temperature control system design
and simulation
Bu Jiqing
(Information Science and Technology, Gansu Agricultural University 09 electronic
information engineering)
Abstract: With the increasing number of greenhouse technology to the public, greenhouse, greenhouse temperature control has become a very important issue. Traditional temperature control system, the operations are artificial, spent a lot of manpower and material resources. With the rapid economic development, the continuous improvement of the scale of the industrialization of agriculture, agricultural varieties cultivated in greenhouses more and more, the traditional temperature control measures showed significant limitations for a large number of greenhouses, large-scale intelligent greenhouses the construction of the temperature detection technology also raised higher and higher requirements.
51 microcontroller, the design for the main chip, the selection of the higher cost of DS18B20 temperature sensor, accurate temperature measurement and control, the system clock module, reset mode, the keyboard module, temperature measurement module, LCD module , the control module, voice alarm circuit components of the plastic greenhouse temperature control system.
In this design, Protues simulation hardware circuit to Keil C51 as a software simulation platform for joint commissioning together to complete the design of the system, the simulation results.
Keywords: SCM; temperature; control; simulation; greenhouse
II
卜纪清：基于单片机的智能温室大棚温度控制系统设计与仿真
目录
摘 要 ....................................................................... I Abstract ................................................................... II 1绪论 ...................................................................... 1
1.1多功能农田的简单介绍 ................................................. 1 1.2温度对植物生长的影响 ................................................. 1 1.3国外多功能农田技术的发展 ............................................. 1 1.4国内多功能农田技术的发展 ............................................. 2 1.5多功能农田温度环境监测系统研究背景 ................................... 3 1.6多功能农田温度环境监测系统的设计思路 ................................. 3 1.7多功能农田温度环境监测系统设计要求 ................................... 5 2多功能农田温度环境监测系统硬件设计 ........................................ 6
2.1单片机 ............................................................... 6
2.1.1AT89C51单片机简介 .............................................. 6 2.1.2单片机复位电路 ................................................ 10 2.1.3时钟电路 ...................................................... 10 2.2输入通道 ............................................................ 10
2.2.1多功能农田温度自动环境监测系统温度传感器测温模块设计 .......... 10 2.2.2多功能农田温度自动环境监测系统键盘电路设计 .... 错误！未定义书签。 2.3输出通道 ............................................................ 14
2.3.1多功能农田温度自动环境监测系统显示电路设计 .................... 14 2.3.2多功能农田温度自动环境监测系统报警电路设计 .................... 17
3多功能农田温度环境监测系统软件设计 ....................................... 18
3.1单片机软件的开发语言 ................................................ 18 3.2软件开发环境介绍 .................................................... 18 3.3模块化设计方法 ...................................................... 19 3.4软件设计方案及流程图 ................................................ 20 4多功能农田温度环境监测系统仿真与分析 ..................................... 22
4.1仿真软件ProteusISIS介绍 ............................................ 22 4.2软硬件结合调试 ...................................................... 22 4.3误差分析 ............................................................ 24
4.3.1误差产生的原因 ................................................ 24 4.3.2减小误差的方法 ................................................ 24
5结论 ..................................................................... 25 参考文献 ................................................................... 26 附录一 ..................................................................... 27 附录二 ..................................................................... 28 致谢 ....................................................................... 46
III
卜纪清：基于单片机的智能温室大棚温度控制系统设计与仿真
1绪论
1.1多功能农田的简单介绍
多功能农田环保、绿色、保湿（或加湿），用来栽培绿色、环保植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于绿色蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。农田的种类多，农田结构应宽敞平坦，但又应便于通风灌溉。现代化农田中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件[1]。
1.2环境对植物生长的影响
农作物在生长过程中有最适温度、最低温度和最高温度三个基本温度要求。作物生长处在最高温度和最低温度时，农作的物生长发育会在停止状态，生长在所需要的最适温度时，农作物生长速度会达到最快。若超过生长所需的最高温度或者低于所需的最低温度时再升高或降低温度，对农作物的生长就会产生伤害甚至导致作物死亡。而且昼夜温差与积温在农业生产中对作物生长也有着不可忽视的影响，所以有效控制作物生长时所需温度，对农业生产有着至关重要的作用。多功能农田，通过硬件技术与软件技术的结合对作物生长所需温度进行有效控制，使作物生长不受季节与气候的影响，高效利用了土地，有效的节省了劳动力和自然资源，实现了增产增收，促进了农业经济的发展。
1.3国外多功能农田技术的发展
西方发达国家在现代多功能农田测控技术方面的发展起步比较早。1949年，在工程技术的发展基础上，美国建成了第一个有关于植物生长的人工气候室，开展了植物对自然环境的适应性和抗御能力的应用研究。在20世纪60年代，生产型的高级多功能农田开始应用于农业生产领域。奥地利首先建成了有关番茄生产工厂。70年代后期的荷兰、美国、英国、以色列等国家的农田园艺技术发展也相当迅猛，农田设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。随着计算机科学技术的进步和智能控制理论的发展，近几十年以来，多功能农田作为设施农业的重要组成部分，自动控制和管理技术得到了不断的提高，在世界各地都有了长足的发展。特别是20世纪70年代电子科学技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使得多功能农田环境控制技术产生了革命性的变化。80年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对农田环境监测系统要求的不断提高，以微型计算机为核心的农田综合环境环境监测系统，在欧美得到了长足的发展，迈入了网络化，智能化阶段。
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