單片機(jī)大棚溫濕度控制的課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　題 目：基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)電設(shè)備維護(hù)與管理 </p><

2、;p>　　班 級： 機(jī)電設(shè)備09 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　成 績： </p><p>&l

3、t;b>　　電氣工程系</b></p><p>　　2010年5月25日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　學(xué)生班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： </p><p>　　設(shè)計(jì)名稱：基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4、 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　任務(wù)書……………………………………………………………2</p><p>　　摘要………………………………………………………………4</p><p>　　正文………………………………………………………………5

5、</p><p>　　1設(shè)計(jì)思想………………………………………………………5</p><p><b>　　2硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1硬件設(shè)計(jì)要求……………………………………………6</p><p>　　2.2具體硬件要求……………………………………………6</p><p>　　

6、3軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………10</p><p>　　4附錄……………………………………………………………14</p><p>　　5個(gè)人體會(huì)………………………………………………………15</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)和 AT89S52溫濕度

7、傳感器的大棚溫濕度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單，能實(shí)現(xiàn)對大棚內(nèi)溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。溫室大棚鐘植技術(shù)已突破了傳統(tǒng)的農(nóng) 作物種植受地域自然環(huán)境等諸多因素的限制,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。但目前我 國溫室大棚的溫濕度測量和設(shè)備的操作大多還是由人工來完成,當(dāng)溫室較大時(shí),操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大本溫濕度控制系統(tǒng)是 以單片機(jī)控制為核心, 以瑞士生產(chǎn)的SHT11單片集成溫濕度傳感器作為溫濕度檢測元件,初步實(shí)現(xiàn)了溫室大棚的自動(dòng)化管理，大大降低了工人的勞動(dòng)

8、強(qiáng)度。</p><p>　　關(guān)鍵詞:溫室大棚；單片機(jī)；溫濕度傳感器 。</p><p><b>　　正文</b></p><p>　　近年來,我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)得到了較大發(fā)展,溫室大棚鐘植技術(shù)已突破了傳統(tǒng)的農(nóng) 作物種植受地域自然環(huán)境等諸多因素的限制,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。但目前我 國溫室大棚的溫濕度測量和設(shè)備的操作大多還是由人工來完成,當(dāng)溫室較大時(shí)

9、,操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大本溫濕度控制系統(tǒng)是 以單片機(jī)控制為核心, 以瑞士生產(chǎn)的SHT11單片集成溫濕度傳感器作為溫濕度檢測元件,初步實(shí)現(xiàn)了溫室大棚的自動(dòng)化管理，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是用戶可以通過下位機(jī)中的鍵盤輸入溫濕度的上下限值和預(yù)置值，也可以通過上位機(jī)對溫濕度的上下限值和預(yù)置值

10、進(jìn)行輸入，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對大棚內(nèi)作物生長的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)在種植植物的大棚內(nèi)，下位機(jī)中的溫濕度傳感器可以將環(huán)境中的溫濕度非電量參數(shù)轉(zhuǎn)化成電量信號(hào)，再將這些信號(hào)進(jìn)行處理后送至下位機(jī)中的單片機(jī)，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)內(nèi)，通過LED數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)與原先內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較處理；單片機(jī)可以根據(jù)比較的結(jié)果對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，并通過繼電器的控制對相應(yīng)的設(shè)備如噴水器、吹風(fēng)機(jī)、加熱器、降溫泵等進(jìn)行操作，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕

11、度狀態(tài)。用戶直接通過鍵盤對溫濕度的上下限值和預(yù)置值進(jìn)行設(shè)置后，如果環(huán)境的實(shí)時(shí)參數(shù)超越上下限值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)濕度和溫度狀態(tài)，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值以內(nèi)為止。如果有預(yù)置初值且與當(dāng)前狀態(tài)不相等時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)溫濕度狀態(tài)，直到所處的平衡狀態(tài)與預(yù)置值相等為止。</p><p><b>　　2硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>

12、;　　2.1硬件要求</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了系統(tǒng)的總體方案，整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)、溫濕度傳感器、顯示模塊、報(bào)警器、溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及鍵盤等6部分組成。系統(tǒng)功能原理圖如圖1所示。用戶預(yù)先輸入溫濕度報(bào)警值到程序中，該值作為系統(tǒng)閾值。溫濕度傳感器監(jiān)測值傳輸給單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)比較監(jiān)測到的數(shù)值超出所設(shè)定閾值時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，并為溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括加

13、濕模塊、除濕模塊、加溫模塊和制冷模塊。</p><p><b>　　2.2具體硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。硬件實(shí)現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計(jì)，每一模塊只實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定功能，最后再將各個(gè)模塊搭接在一起。這種設(shè)計(jì)方法可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示。本系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)包括電源電路、蜂鳴

14、器電路、晶振電路、復(fù)位電路、LCD 顯示電路以及溫濕度傳感器電路。</p><p>　　控制電路的核心器件是由美國Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)，屬于MCS-51系列。AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，采用的工藝是Atmel公司的高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)；片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器；在單芯片上，擁有靈巧的8位CP

15、U和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案；價(jià)格低廉、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)。因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和嵌入式系統(tǒng)中。</p><p>　　系統(tǒng)的蜂鳴器電路、振落電路、復(fù)位電路如圖3、圖4、圖5所示。蜂鳴器額定電流IB≤30mA，而對于AT89S52單片機(jī)，P1口的灌電流為 1．6mA，拉電流為60μA，由此可見，僅靠單片機(jī)的P1口電流是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，必須

16、使用集晶體管放大電路，為了使單片機(jī)消耗的功率更小，所以使用 PNP型晶體管9012。AT89S52采用的晶振電路采用11．0592MHz的無源晶振，微調(diào)電容大小取30pF。顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，是目前工控系統(tǒng)中使用最為廣泛的液晶屏之一，電路圖如圖6所示。1602字符型液晶模塊是點(diǎn)陣型液晶，驅(qū)動(dòng)方便，經(jīng)編碼后顯示內(nèi)容多樣化。系統(tǒng)的輸入模塊采用中斷掃描的4×4矩陣鍵盤，相比定時(shí)掃描方式，提高了MCU的使用效率。<

17、;/p><p>　　本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了6個(gè)小模塊，其中除了電源電路之外都和單片機(jī)有直接聯(lián)系，具體的管腳定義如表1所示。</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用C語言編寫，以Keil uVision2為開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的功能：</p><p>　　1)通過LCD顯示溫濕度值；

18、</p><p>　　2)比較監(jiān)測到的溫濕度值和報(bào)警設(shè)置值，發(fā)現(xiàn)超限則蜂鳴器報(bào)警提示；</p><p>　　3)根據(jù)相應(yīng)的溫濕度值控制溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行。</p><p>　　根據(jù)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)功能，系統(tǒng)軟件流程圖如圖8所示。</p><p>　　溫濕度傳感器SHTll完成一次測量的工作順序一般為：設(shè)置傳感器分辨率→發(fā)送“啟動(dòng)傳輸”命令→發(fā)送

19、測量命令→讀輸出的測量值→將輸出測量值轉(zhuǎn)換為物理量。SHTlO數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖9所示：</p><p>　　為了提高系統(tǒng)相對溫度的測量精度，采用補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，使用公式(1)修正輸出數(shù)值：</p><p>　　式中：SORH表示傳感器的相對濕度輸出數(shù)值(大約范圍在90～3400)，c1、c2、c3為濕度轉(zhuǎn)換系數(shù)，具體數(shù)值見表2。濕度傳感器對電壓基本上沒有依賴性。

20、</p><p>　　對于溫度的測量，由采用正比于絕對溫度的能隙材料PTAT研發(fā)的溫度傳感器，具有極好的線性，用公式(2)將數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換為溫度值：</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]丁元杰.《單片微機(jī)的原理與應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[2]童詩白,華成英，模擬電子技

21、術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社</p><p>　　[3]趙娜，趙剛，于珍珠等.基于51 單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)[J].高等教育出版社</p><p>　　[4]胡輝，王曉，戴永茂，陳光軍。MCS-51單片機(jī)原理及工程應(yīng)用[M]。國防工業(yè)出版社</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)溫濕度補(bǔ)償函數(shù)部分程

22、序：</p><p><b>　　個(gè)人體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的

23、。</p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在接近一星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的