基于51单片机的温室环境监测和报警系统

1、 基于 51 单片机的温室环境监测和报警系统 Monitoring and alarm system of the greenhouse environment based on MCU-51 目录目录目录目录.I中文摘要中文摘要.IVABSTRACT .V第一章第一章 绪论绪论.11.1 课题研究背景.11.2 国内外发展现状.11.2.1 国外研究现状 .11.2.2 国内研究现状 .21.2.3 我国温室农作物栽培技术存在的问题 .21.3 温度、湿度和光照与农作物生长的关系.21.4 本设计任务.3第二章第二章 设备方案设备方案选择选择.42.1 温湿度传感器方案.42.2 光照传感器

2、方案.42.3 单片机方案.4第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计.63.1 整体方案设计.63.1.1 系统概述 .63.1.2 系统框图 .63.2 单片机最小系统电路.63.2.1 STC89C52 单片机 .63.2.2 单片机最小系统电路图 .73.3 温湿度数据采集模块.83.3.1 DHT11 温湿度传感器.83.3.2 DHT11 接口说明.83.3.3 DHT11 通讯过程.83.3.4 温湿度数据采集模块电路图 .103.4 光照强度采集模块.103.4.1 BH1750FVI 简介 .103.4.2 光照强度采集模块电路图 .113.5 液晶显示模块.113.5.1 1

3、602 液晶简介 .113.5.2 1602 液晶引脚说明 .113.5.3 液晶显示模块电路图 .123.6 蜂鸣器模块.123.6.1 模块简介 .123.6.2 蜂鸣器模块电路图 .133.7 LED 指示灯模块.133.7.1 模块简介 .133.7.2 LED 指示灯模块电路图.133.8 按键输入模块.143.8.1 模块简介 .143.8.2 按键输入模块电路图 .14第四章第四章 系统软件设计系统软件设计.154.1 程序语言及开发环境.154.2 程序流程图设计.154.2.1 总体程序流程图设计 .154.2.2 液晶显示模块程序设计 .164.2.3 温湿度数据采集模块程

4、序设计 .174.2.4 光照强度采集模块程序设计 .17第五章第五章 硬件组装与调试硬件组装与调试.195.1 元器件的组装与焊接.195.2 电路的调试.19总结总结.20致谢致谢.21参考文献参考文献.22附附 录录.23附录一 元件清单.23附录二 原理图.24附录三 PCB 图.25中文摘要中文摘要随着我国综合国力的增强，农业发展需要更多科技力量的参与以实现产业的智能化、现代化。农业生产科技化目标之一便是研究和发展温室环境调控系统，因此，设计出能够实时监测温室环境的监测与报警系统便显得十分重要。本设计以单片机最小系统为核心部分，使用 DHT11 温湿度一体传感器和 BH1750FVI

5、 光照检测传感器实现环境监测功能，显示设备采用 1602 液晶，可实时显示监测到的温度、湿度以及光照强度等值。同时设有 LED 灯电路、键盘电路、蜂鸣器电路等，共同组成了本设计的超限报警模块。整个设计结构简单清晰，功耗低，性能高，抗干扰性强，是一个集智能、环保、使用便捷等优点于一体的温室环境监测和报警系统。关键词：关键词：单片机 温湿度 光照AbstractWith the development of Comprehensive National Power in China, the development of agriculture needs more scientific and

6、technological force to realize the intelligentization and modernization of industry. One of the goals of agricultural production science and technology is to research and develop the greenhouse environment control system, so it is very important to design a real-time monitoring and alarm system. The

7、 core of this design is the minimum system of single chip microcomputer. The DHT11 temperature and humidity sensor and BH1750FVI light detection sensor are used to realize the Environmental monitoring function. The display device adopts 1602 liquid crystal, real-time display of monitored temperature

8、, humidity and light intensity equivalent. At the same time, LED lamp circuit, Keyboard Circuit, buzzer circuit, and so on, together constitute the design of the overlimit alarm module. The whole design structure is simple and clear, low power consumption, high performance, anti-interference, is a s

9、mart, environmental protection, easy to use advantages of the greenhouse Environmental monitoring and alarm system.Key words: Single Chip Microcompute Temperature and Humidity Illumination广东东软学院本科毕业设计（论文）第第 1 章章 绪论绪论1. .1 课题研究背景课题研究背景温室是指能通过人为调控植物生长环境以达到人们需要的农作物生长效果的建筑物。在传统的温室栽培中，人们为了更精密地检测温室环境因素，发明

10、了温度表、毛发湿度表等各种环境检测仪器，或是直接通过对光照的感觉、观测植物的生长情况等手段来判断温室环境因素。但这些工具或做法都只能起到粗略判断环境温度、湿度、光照强度等因素的作用，效率偏低，误差比较大。由于我国地理环境复杂，国外研发的的控制系统不太符合我国温室农业生产需要，而我国自主研发的温室环境参数监测系统依旧在稳定性、适应性和可控性方面存在很大的发展空间，难以应用推广。因此，为改进传统的人力调控温室环境存在的各种问题，开发一种稳定可靠、经济实用且易于普及的温室环境监测与报警系统，使温室农作物生产技术走向现代化、智能化是非常有必要的。11. .2 国内外发展现状国内外发展现状1.2.1 国

11、外研究现状目前，世界上的许多发达国家已在温室农作物栽培技术上有着成熟且先进的研究理论和实践。早在 19 世纪，欧洲设施农业技术已开始成熟，并逐渐走向世界。此时，欧洲温室种植面积达到了 16.5 万公顷，产值超百亿美元。20 世纪中期，温室农业在许多发达国家的发展迅猛，一些国家比如美国和日本，他们不仅深入研究温室大棚的建设技术，发明土地利用率更高、使用时效更长、能够适应各种气候条件的温室，还重点研究了温室环境控制系统，这为后续的温室栽培技术发展积累大量实践经验。以发达国家美国与荷兰为例。美国是最早实现农业生产与计算机技术结合的国家，它最早研发的环境控制计算机能够对影响农作物生产的基本要素如温度、

12、湿度、相对空气湿度、光照强度进行监测，还能与其他设备联机交互，为管理者提供包括基地水泵、洒水设备、温度控制设备等的实时运行状况。这样的温室环境数据采集技术为小型农户生产、大型农业生产基地都带来了经济效益，降低了生产风险，减少了以往等量农作物生产所需人工管理工作量，同时也为农作物的质量优化与研发带来更多的可能性。荷兰的自动化智能玻璃温室大棚制造技术处于世界领先水平，它的原理同样是基于对环境因素的监测与控制。这种自动化控制系统可通过用户自定义设置绘制出所需的环境因素的参数曲线、修正值曲线等，还可以将所检测到的数据长时间保存于数据库中，以此获得环境因素变化的宏观数据。广东东软学院本科毕业设计（论文）

13、此外，国外温室农作物生产技术正致力于更广泛的高科技领域发展。从 20 世纪 70 年代，通过模拟式环境检测组合仪表进行实时环境因素检测、记录、显示以及控制到 80 年代末的全局控制系统，从人力监测到实现网络技术、遥测技术、多通讯平台数据共享，温室技术已向着智能化、高效化、普遍化的方向发展。1.2.2 国内研究现状20 世纪七八十年代，我国开始致力于农业计算机的开发与应用，并率先发展农作物生产控制与管理领域。90 年代初期，温室大棚控制与管理系统诞生于中国农业科学院农业气象研究所，这预示着我国农业生产开始迈向科技化道路。除温室大棚控制与管理系统外，中国各农业研究院还共同研发了基于 Windows

14、 操作系统的控制软件。到 20 世纪 90 年代末，我国研发出能够全方位控制温湿度、光照、二氧化碳浓度等环境因素的多功能温室控制系统。它还能依照各农作物生长特点进行智能控制，这表明我国农业科技化水平又在探索的道路中更进一步。1.2.3 我国温室农作物栽培技术存在的问题（1）我国现代化温室农作物栽培技术总体发展水平比较低。虽然我国的设施农业发展较早，但温室农作物生产自动化方面起步较晚。从生产设施到栽培技术，存在着生产不规范、生产管理不配套等问题，因此难以形成大规模农产品生产。（2）温室环境监测系统的仍然采用有线通信方式。目前我国大部分的温室控制系统进行环境监测依然采用有线通信的传输方式，这导致了

15、温室内的设备连接不方便、线缆安全隐患大、建造和维护成本高的缺点，且人工管控温室内设备也将浪费大量的人力物力。2（3）设施水平低，温室环境通风问题仍需改善。温室农作物生产环境狭小，加上农药与肥料的使用，易导致温室内有害气体积累过多，影响农作物的生长，给温室农业生产带来不利影响。3（4）温室农业生产自动化普及率低。我国中大型的温室农作物生产基地配有先进的温室控制系统，而大多数小型的温室大棚则没有合理配置控制系统。41. .3 温度、湿度和光照与农作物生长的关系温度、湿度和光照与农作物生长的关系环境中温湿度、光照强度对农作物的生长影响极大，在适宜的温度和光照强度条件下，农作物可以通过叶绿体进行光合作

16、用，将光能转化成化学能，把二氧化碳和水转化成有机物和氧。5而环境温度过高或温度过低都将抑制农作物的光合作用，对农作物的代谢活动起到消极影响，导致生长发育缓慢，甚至在叶面上出现坏死现象。环境湿度同样对农作物影响重大。不适宜的空气湿度会影响农作物蒸腾作用，出现发黄脆弱、萎蔫等现象。所以在温室农作物生产中，对于环境温湿度以及光照强度的监测与调控是十分重要的。广东东软学院本科毕业设计（论文）1. .4 本设计任务本设计任务针对我国温室环境监测与报警系统研发的需要，通过调查分析，确定了本设计任务。本设计要通过各电路模块与单片机的配合实现对温室环境温湿度、光照强度的实时采集与实时显示，并设置外部独立键盘自

17、定义调整报警阈值，当数据超出系统设定的报警值时能够实现声光报警。广东东软学院本科毕业设计（论文）第第 2 章章 设备方案设备方案选择选择2. .1 温湿度传感器温湿度传感器方案方案方案一：选择 DHT11 温湿度传感器。方案二：选用 DS18B20 温度传感器和 HS1101 湿度传感器。虽然方案一不具方案二误差小、精度高、测量范围广等特点，DS18B20 温度传感器精度高达 0.0625，误差仅为0.5%；HS1101 电容式湿度传感器，检测范围是 0%100%RH，误差为2%RH。而 DHT11 温湿度传感器精度与测量范围都不如方案二的传感器，且即只能检测到温湿度的整数位，无法精准到小数位

18、数值。但由于方案一的功能参数已能够基本满足设计要求，且价格经济实惠、体积较小，一个元件兼具温湿度检测两个功能，操作更为方便，故本模块采用方案一。2. .2 光照传感器光照传感器方案方案方案一：选用 BH1750FVI 集成光照传感器。BH1750FVI 是一种性能高、适用环境广泛、操作方便的集成光照传感器，它特有的 IIC 接口通讯模式能够直接对单片机进行数据传输通信，不需要 AD 转换数字信号以及电压转换光照强度值计算的步骤，输出的结果即为当前的光照强度，能够轻易实行设备对环境光照强度的实时监测与显示，适合在温室农作物生产这种复杂环境下使用。方案二：选用光敏电阻传感器元件。通过光敏电阻检测光

19、照强度需要使用ADC0 芯片对光敏电阻的电压进行采集，并通过进一步计算获得相对应的光照强度数值。此方案的优点是价格低廉，但操作难度高，数据转化复杂，误差风险高，适合专门的光敏电阻研究试验。综上所述，虽然方案二的成本低，但数据计算繁琐，电路设计相对复杂且误差风险较高；而集成光照传感器使用方便，精准度高，能够适应温室农产品生产的复杂环境条件，因此最终选用方案一的 BH1750FVI 集成光照传感器。2. .3 单片机单片机方案方案方案一：采用 AT89S52 单片机作为系统控制器。AT89S52 单片机集成度高、可靠性强、电压低、功耗低、性价比高，同时带有 ISP 下载接口，相比需要高压编程器的单

20、片机来说，操作更加便捷。FLASH 容量为 8k，拥有高达 1 万次下载次数，工作电压范围也更广，在 4-5.5V 范围内，运行速度快，抗干扰能力强。方案二：采用 STC89C52 单片机作为系统控制器。STC89C52 单片机是一种使用十分便捷的单片机。它能够通过串口下载程序，算术运算功能强，软件编程灵活性高，并拥有条件极丰富的指令系统。其内部还带有 EEPROM，可用于保存用户输入数据，即使掉电重启也能存留先前保存的数据，在需要频繁更改数据的系统中广东东软学院本科毕业设计（论文）非常适用。在同等配置的单片机中，STC89C52 单片机价格较低。通过以上对比方案一和方案二两种单片机的不同点，

21、带有 EEPROM 的STC89C52 单片机更能够满足本设计需要，且价格较 AT89S52 便宜，是具实用性、经济性为一体的单片机。因此本设计选择了方案二的 STC89C52 单片机作为系统控制器。广东东软学院本科毕业设计（论文）第第 3 章章 系统硬件设计系统硬件设计3. .1 整体方案设计整体方案设计3.1.1 系统概述本系统以 STC89C52 单片机为核心部件，与复位电路、晶振电路、电源电路共同构成单片机最小系统；同时设有三个独立按键构成的按键输入模块，通过此模块可自定义设置系统的监测报警范围；采用 DHT11 温湿度传感器、BT1750FVI 集成光照传感器与其它元器件分别构成温湿

22、度数据采集模块和光照强度采集模块，它们负责检测温室环境的温湿度、光照强度数据，并传送至单片机进行处理；选用1602 液晶作为输出设备，构成系统的 LCD 显示模块，在此模块中可显示 16 乘 2个字符，满足系统基本显示需求；设计了 LED 指示灯模块与蜂鸣器模块共同构成的声光报警功能；系统电源使用 USB 5V 供电。3.1.2 系统框图如图 3-1 所示。图 3-1 系统框图3. .2 单片机最小系统单片机最小系统电路电路3.2.1 STC89C52 单片机STC89C52 单片机共有 40 个引脚，其外部引脚排列如图 3-2 所示。广东东软学院本科毕业设计（论文）图 3-2 STC89C5

23、2 引脚图3.2.2 单片机最小系统电路图单片机最小系统电路图如图 3-3 所示。本设计的电源电路、晶振电路、上电自动复位电路三个部分构成单片机最小系统电路。电源电路由第 20 引脚连接 GND 与第 40 引脚连接 VCC 组成，它为整个系统的设备供电。晶振电路由一个 12M 晶振和两个与第 18、第 19 引脚连接的 30pF 独石电容组成。晶振全称晶体振荡器，12 兆晶振每一秒钟能够产生 12 兆个正弦波，在电路设计中一般选择将它放置在比较靠近单片机的位置，两个 30pF 电容能够帮助晶振在单片机通电之后快速起振，产生稳定的正弦波。上机自动复位电路由一个 10F 的极性电容与一个 10K

24、 电阻连接单片机第 9 引脚 RESET 组成，它的作用是使单片机上电且电压稳定之后再开始执行代码，确保程序代码能够被正常执行，其原理是利用电容刚通电时完全导通而后缓慢充满电使电路断开的特性。在电源开始供电瞬间由于电容导通，复位电路使 RESET 引脚处于高电平状态，程序被延迟一段时间不执行，待电容充满电后，复位电路使RESET 引脚处于低电平状态，此时电压已经稳定，程序开始执行。此外，单片机 P0 口还连接了一个 103 排阻，阻值为 10K，排阻连接 VCC 供电，使高阻态 P0 口能够被作为普通 I/O 口使用。最后，本设计将单片机第 31 引脚 EA连接至 VCC。EA 引脚在高电平状

25、态时，单片机会执行内部存储的程序，低电平状态时，则执行储存外部 EPROM 的程序。此时由于本系统程序代码储存于内部存储器空间，故将 EA 引脚接 VCC，以保持高电平，使单片机从内部存储器空间读取程序。P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P

26、0435P0336P0237P0138P0039VCC40广东东软学院本科毕业设计（论文）图 3-3 单片机最小系统电路图3. .3 温湿度温湿度数据采集模块数据采集模块3.3.1 DHT11 温湿度传感器DHT11 数字温湿度传感器实物如图 3-4 所示。图 3-4 DHT11 实物图3.3.2 DHT11 接口说明接口说明如图 3-5 所示。由于本设计中 DHT11 数据连接线长度短于 20 米，故选用 4.7K 上拉电阻连接第 1 与第 2 引脚。图 3-5 接口连接图3.3.3 DHT11 通讯过程P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RX

27、D10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U112X112MC230pFC330pFGNDGNDVCCVCC123456789R1103C110uFR610KGNDVCCD0D1D2D3D4D5D6D7RSRWENDHTBEEPKEY2KEY3LED1LED2LED3LED4

28、KEY1SDASCLLED5LED6广东东软学院本科毕业设计（论文）通讯过程如图 3-6 所示。DHT11 在未接受到主机开始信号时保持低功耗模式，当主机发送开始信号，会启动 DHT11 高速模式进行一次数据采集，数据采集完毕后 DHT11 又自动转换回低功耗模式。图 3-6 DHT11 与单片机的通讯过程（1）通讯初始化通讯初始化如图 3-7 所示。图 3-7 通讯初始化（2）数字信号说明每一 bit 数据在开始时会持续 50s 低电平时隙，而后电平拉高，当高电平保持时长在 26-28s 时，表示信号 0，高电平保持时长在 70s 时，表示信号 1。最后，编写程序检测总线在高电平延时 30s

29、 后的电平状态以识别信号。若此时总线为低电平，即输出信号为 0；此时总线为高电平，即输出信号为 1。接着程序进入 while循环等待低电平结束，进入下一 bit 数据的传输。数字信号 0 如图 3-8 所示。图 3-8 数字信号 0 的表示方法广东东软学院本科毕业设计（论文）数字信号 1 如图 3-9 所示。图 3-9 数字信号 1 的表示方法3.3.4 温湿度数据采集模块电路图温湿度数据采集模块电路图如图 3-10 所示。本设计在 DHT11 模块电路图的电源引脚（VCC，GND）之间增加一个 100nF 的电容，它的作用是去耦滤波、稳定电压、提升抗干扰能力。图 3-10 温湿度数据采集模块

30、电路图3. .4 光照光照强度采集模块强度采集模块3.4.1 BH1750FVI 简介BH1750FVI 一种用数字型光强度传感器集成电路。它的功能特点是支持ICBUS 接口，能够直接输出对应亮度的数字值、自动开启低功耗模式，拥有除光噪音功能，可选择两种 IIC 地址，可通过调整测量光入口大小来调节测量结果，能计算 1.1lx 到 100000lx 范围的光照强度值，光源依赖性弱，可适应多种光源。6实物图如图 3-11 所示。广东东软学院本科毕业设计（论文）图 3-11 BH1750FVI 实物图3.4.2 光照强度采集模块电路图光照强度采集模块电路图如图 3-12 所示。当光照传感器地址接口

31、 ADD 连接到GND 时，传感器地址为 0100011；当光照传感器地址接口 ADD 连接到 VCC 时，传感器地址为 1011100。本设计中我们选择将 ADD 连接至 GND，故光照传感器地址为 0100011。图 3-12 光照强度采集模块电路图3. .5 液晶显示模块液晶显示模块3.5.1 1602 液晶简介本系统显示采用带背光型液晶 LCD1602，它拥有功耗低、用途广、无电磁辐射、使用寿命长等特点。7其尺寸如图 3-13 所示。图 3-13 液晶尺寸说明3.5.2 1602 液晶引脚说明VCC1SCL2SDA3ADD4GND5U3BH1750FVIVCCGNDSCLSDA广东东软

32、学院本科毕业设计（论文）1602 的引脚如表 3-1 所示。表 3-1 1602 液晶引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DATA 1/02VDD电源正极10D3DATA 1/03VL液晶显示偏压信号11D4DATA 1/04RS数据/命令选择端（H/L）12D5DATA 1/05RW读/写选择端（H/L）13D6DATA 1/06EN使能信号14D7DATA 1/07D0DATA 1/015BLA背光源正极8D1DATA 1/016BLK背光源负极3.5.3 液晶显示模块电路图电路图如图 3-14 所示。在本设计中液晶的第 1、2 引脚连接 GND 与 VCC，给液晶

33、运行供电；第 3 引脚连接一个滑动变阻器用以调节显示屏对比度；第 4 引脚是液晶的寄存器控制脚，连接单片机的 P12 引脚，通过检测 RS 的电平高低判断当前指令作为数据操作还是命令操作；第 5 引脚是液晶的读写控制脚，连接单片机的P13 引脚，通过检测 RW 的电平高低判断当前进行的操作；第 6 引脚连接单片机的P14 引脚，通过程序控制使能；第 7 至 14 引脚连接单片机 P0 口，负责数据传输；第 15、16 引脚连接系统 VCC 与 GND，给液晶背光供电。图 3-14 液晶显示模块电路图3. .6 蜂鸣器模块蜂鸣器模块3.6.1 模块简介本模块电路中蜂鸣器采用电磁式有源蜂鸣器。它的

34、优点在于通直流电即能使其GNDGNDVCCVCCRSRWEND0D1D2D3D4D5D6D7R1103GNDVSS1VCC2VO3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K16LCD 1602LCD11602广东东软学院本科毕业设计（论文）发出声响，不需要其他驱动，简化了系统的电路设计。三极管在此电路中相当于蜂鸣器的控制开关，当单片机连接三极管基极引脚输出低电平时，三极管导通，此时蜂鸣器正负两端形成了电压差，蜂鸣器通电鸣叫；单片机输出高电平时反之。单片机上电时 IO 口默认输出高电平，保证蜂鸣器不误启动。3.6.2 蜂鸣器模块电路图蜂鸣器模块电路由一个

35、蜂鸣器与一个 PNP 三极管串联而成，如图 3-15 所示。图 3-15 蜂鸣器模块电路图3. .7 LED指示灯模块指示灯模块3.7.1 模块简介发光二极管 LED 是由一种 PN 结组成、具有单向导电性的半导体二极管。本设计中 LED 显示电路含有 3 个红色 LED 灯、3 个绿色 LED 灯以及 6 个阻值为 1K 的电阻。当系统触发超限报警时，过低的温度、湿度、光照强度使绿灯亮起，过高的温度、湿度、光照强度使红灯亮起。为控制通过二极管的电流，保护 LED在实验中不因电流过大而被烧毁，在电路中为每个 LED 灯串联了一个限流电阻。3.7.2 LED 指示灯模块电路图电路图如图 3-16

36、 所示。图 3-16 LED 指示灯模块电路图Q18550GNDVCCBEEP1BEEPD1REDR21kVCCD2GREENR31kD3REDR51kD4GREENR71kLED1LED2LED3LED4R91kD6GREENR101kLED5LED6D5RED广东东软学院本科毕业设计（论文）3. .8 按键输入按键输入模块模块3.8.1 模块简介本设计中使用 3 个按键构成独立键盘，分别对应“设置报警范围”功能、“数值减一”功能和“数值加一”功能。当按键被按下，单片机连接按键的引脚由高电平降至低电平，此时通过编写程序检测单片机引脚电压的高低便可知道按键是否被按下，由此进行相应的程序操作。3

37、.8.2 按键输入模块电路图电路图如图 3-17 所示。图 3-17 按键输入模块电路图K1K2K3GNDKEY2KEY3KEY1广东东软学院本科毕业设计（论文）第第 4 章章 系统软件设计系统软件设计4. .1 程序语言及开发环境程序语言及开发环境本设计采用 C 语言作为软件编程语言，开发环境是 Keil C51 软件开发系统。C 语言以简便的编译方法、低级处理存储器以及少量的代码进行编写，适用于各种开发环境。8Keil 软件是可用于 MCS-51 系列单片机的功能强大的软件开发系统。94. .2 程序流程图设计程序流程图设计4.2.1 总体程序流程图设计本系统软件设计的程序流程图如图 4-

38、1 所示。程序首先执行液晶初始化，包括16 乘 2 显示、5 乘 7 点阵设置、光标设置等液晶功能初始化和液晶显示内容的初始化。接着进入循环体，在循环体中，首先读取温湿度传感器检测结果，将检测到的温湿度数据在液晶上显示出来；然后读取光照模块的检测数据，并将光照强度在液晶上显示出来；第三步将温湿度数据、光照强度数据与原先设定的报警值进行对比，符合报警条件即触发声光报警系统，蜂鸣器响，对应指示灯亮，反之蜂鸣器不响，对应指示灯灭；第四步是检测设置按键是否被按下，若被按下则进入报警范围设置。完成此循环之后，重新开始新一轮的循环。当系统电源断开并再次接通时，系统重新执行液晶初始化。广东东软学院本科毕业设

39、计（论文）图 4-1 总体程序流程图4.2.2 液晶显示模块程序设计流程图如图 4-2 所示。程序首先执行代码将光标定位至输出第一个字符所需要的位置，即第 x 行第 y 列，接着让液晶输出一个字符，并判断是否输出完毕，若否则返回上一步写数据显示字符，若是则输出完毕。液晶在进行字符输出时，每输出一个字符判断一次是否为字符串最末尾，但光标定位只需在第一个字符输出时进行一次，之后的每一次输出光标自动向右一位，以保证输出字符串的顺序准确。广东东软学院本科毕业设计（论文）图 4-2 1602 液晶显示程序流程图4.2.3 温湿度数据采集模块程序设计单片机读取温湿度传感器的程序流程如图 4-3 所示。首先

40、，单片机发送起始信号，温湿度传感器接收到这个起始信号之后，转换高速模式开始测量环境温湿度，并返回响应信号。温湿度传感器检测完毕之后，将检测到的温度，湿度，校验字节数据依次发送至单片机，单片机依次接收完毕并计算数据是否传输出错，若传输出错即丢弃当前数据，反之保存数据。图 4-3 温湿度数据采集程序流程图广东东软学院本科毕业设计（论文）4.2.4 光照强度采集模块程序设计单片机读取光照传感器的程序流程如图 4-4 所示。首先发送通电指令 0 x01，使传感器通电；接着发送“连续高分辨率模式”指令 0 x01，选择高分辨率模式，这一模式能够抑制噪音的干扰，且能在黑暗环境中工作；接着是延时 200 毫

41、秒，用来等待第一次高分辨率测量所需的时间（所需时间最高为 180 毫秒）；最后依次读取传感器检测数据的高字节、低字节，并计算得出并返回光照强度数值。图 4-4 光照强度采集程序流程图广东东软学院本科毕业设计（论文）第第 5 章章 硬件组装与调试硬件组装与调试5. .1 元器件的元器件的组装与焊接组装与焊接本次设计的元器件主要有：STC89C52 单片机、1602 液晶显示屏、蜂鸣器、传感器、按键、开关、电源座、三极管、发光二极管等，详细资料见附件一。在进行元器件的焊接之前，必须先查找相关资料、阅读使用说明书，仔细了解每个元器件的特性之后才可进行焊接。焊接时，要注意元器件正负极性、电阻电容值、芯

42、片引脚顺序等细节，并根据元器件的功能特性选择适合的焊接位置。焊接过程应重点掌握以下内容：(1)为确保元器件无质量问题，应在使用前进行通电测试。(2)为便于焊接与布线，需保证集成电路组装方向一致。(3)组装有正负极性的元件时，需要特别关注它们的极性，否则易发生电路短路、断路等问题。(4)为便于焊接查线以及后期的电路检查，要按照接线的作用使用不同颜色的导线。(5)连线做到排版简洁。连线尽量从元器件旁边经过，不从元器件上方通过。(6)将所有地线连接于同一个点，保证电路能够正常工作且便于电路测试维护。5. .2 电路的调试电路的调试电路的调试是指系统电路的测试与调整。在进行调试前，应制作出合理的测试方

43、案，包括测试项目、测试步骤、调试方法等，确保调试工作严谨有序。10广东东软学院本科毕业设计（论文）总结总结本设计基于 51 单片机的温室环境监测与报警系统，在整体设计方案中将设计任务划分为硬件设计与软件设计两大部分，并根据功能细分各模块，通过整体规划方案、分块设计电路和程序流程的方法使整个系统顺利运行并实现预期功能。本设计的初衷在于实践农业生产的科技化道路，为参与专业方向社会生产做准备，目标在于为我国农业发展注入科技力量。本设计尚存在改进空间，各功能模块后续可以加入更多人性化设计，如语言报警提示、个性化声光报警显示设定、液晶初始化显示自定义设定等；还可以与其它嵌入式系统相结合，成为拥有完善功能

44、的温室环境控制设备，如温室环境恒温恒湿调控设备；或不仅限于温室农业生产这样的工作环境，灵活地开发系统的功能与作用，如将其作为家用植物栽培环境监控使用等。回顾本系统的设计过程，从系统的总体方案设计，到硬件设计，再到软件设计，整个系统功能通过不断思考与实践一步步地实现，这不仅需要许多专业知识积累，还要有战胜困难的决心与斗志。从阅读元器件说明手册到分析时序逻辑、掌握程序编写要点，从绘制程序流程图到编写主函数、各个模块子函数，我在这个充满挑战的过程中温习知识、突破自我、不断成长。撰写论文的过程中，严苛的论文格式要求使我对 Word 文档等编辑工具的使用有了更加充分的了解，使我今后无论是工作还是生活都能

45、更有技巧性地去使用办公软件。最后，本设计已基本完成，这一过程是对我专业知识系统地提高和扩充的过程，今后我将继续加深理论研究与实践能力，争取在学习与工作中获得更大的进步。广东东软学院本科毕业设计（论文）致谢本设计在经过四个月时间的研究与实践后，终于在导师的层层把关下顺利完成。完成设计工作是一个辛苦而漫长的过程，在这里首先要感谢指导我完成整个设计的导师，郭鹏飞老师。导师尽心尽责的职业素养与严谨的治学态度，帮助我通过层层考验，给我的大学生涯画上了一个完美的句号。从开题报告到论文定稿，我在导师的帮助下，在家人和同学的支持和鼓励下，一步一个脚印地走过来。在我止步不前、愁思苦想而不得解时，是同学们为我排忧解难；在我彷徨无助、心情忧郁时，是我的家人给我以亲切的关怀。在此我要向我的导师、家人和同学们表示由衷的感谢，同时向为本设计提供参考文献的各位作者致以崇高敬意。大学四年，一晃而逝。我会深深地记住我热爱的校园，我敬爱的每一位老师，与我共同学习共同进步的每一位同学，正因为有你们的存在，我的大学生活不负此行。 最