大棚温湿度测控系统毕业设计

1、摘 要 随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。 本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，土壤检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比

2、较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。关键词： 温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统Abstract With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, includin

3、g the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and h

4、umidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm c

5、ircuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming AT89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive

6、 circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time proc

7、essing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default.Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.第一章 绪 论我国南方温度严热而漫长，大力推广大棚蔬菜的种植来满足人们日常生活对蔬菜的需要。随着人们生活水

8、平的日益增长，对蔬菜的要求也较高，对大棚蔬菜的温度控制就是一个重要因素。温度过高，蔬菜就会停止生长或者糜烂。1.1 课题研究的背景 塑料大棚即日光温室可以养花、种菜，即使是在寒冷的冬天，人们也可以吃到很多新鲜的蔬菜,植物的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对植物生长影响最大的是环境中的温度和湿度。环境中昼夜的温度和湿度变化大，其对植物生长极为不利。因此必须对环境的温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，提高其产量和质量。现在大多数农民还是沿用人工值守的方法来看管大棚，浪费了大量的人力和物力，而且大棚的温湿度控制并不理想，往往因为温湿度控制不当造成作

9、物的减产，从而给菜农带来了极大的损失，为此，在这里设计了一种大棚温湿度测控系统。随着经济的发展，人们生活水平的提高，对日光温室的要求越来越高，温室控制系统的应用也越来越广，需要监控的对象亦趋于多样化，所以必须使用具有统一规范、可靠性高、组建灵活、扩展性好、维护简便、性价比高的方式来组建系统。因此，作为日光温室的一个重要组成部分温度湿度测控装置的研制具有极其重要的意义。在日光温室中，由于温度过高、过低或环境湿度过大等都会影响农作物正常生长，该测控装置能够有效地将温度控制在作物所需温度范围之内，也可以很好的改善大棚湿度，为农作物的生长提供一个良好的环境，并可以针对我国南方、北方的温度、湿度差异进行

10、适当的调整。因此设计这样一种大棚温湿度测控系统对农业生产具有重要的意义。本系统采用现代化的科学管理方式，采用微机监控系统，微机监控系统是针对大棚现代化技术管理的新近研制成功的设备，它具有测温、测湿、控温、控湿、报警条件判定等多项功能。系统由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD2864作为显示电路等构成，从而更好的控制温湿度，满足作物生长的最佳条件，并能大大缩短农作物的成熟期，提高效率。1.2 课题研究的意义随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的温度控制成为一个难题。目前应用于温室大棚的温度检测系统大多采用由模拟温度传感器、多路模拟开关、

11、A/D转换器及单片机等组成的传输系统。这种温度采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测控系统就很有必要。1.3 研究的主要内容 本设计主要针对温室大棚内温度、湿度，研制了单片机控制的温室大棚自动控制系统,综合考虑系统的精度、效率以及经济性要求三个方面因素之后，最终确定以单片机为控制核心，选用性价比较高的温湿度传感器（可以选取分立式的温度传感器和湿度传感器，也可以

12、选用集成的温湿度传感器），实现了对温湿度的精确测量与准确控制。当单片机检测到温湿度有任何一个参数越限时，则会进行报警。提示工作人员温湿度过限。本文完成了系统的软硬件设计。 在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。该温室大棚温湿度控制系统具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，不仅可以应用在农业大棚，也可以用在仓库的温湿度检测，恒温湿的机械加工厂、室内环境监测等方面。应用范围广，所以具有一定的推广应用价值。第二章 系统设计的整体思路 本次需要设计一个大棚温湿度测控系统，这里选用单片机为执行器（核心器件），通过温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，

13、显示电路等做成这样一个系统。2.1 方案论证 方案一：其系统功能图如图1所示。选用AT89S51单片机做主控芯片，温度传感器选择DB18S20，湿度传感器选择HIH-3610，通过集成温度传感器以及湿度传感器，把检测到的温度传输到单片机，进行处理。看是否超过了上下限的界限。用LED指示电路，同时选用蜂鸣器进行报警。键盘用来设置上下限，如果当温度超过了上下限，则LED起指示作用，同时蜂鸣器进行报警。图1方案一总体结构框图LED键盘扫描AT89S51光耦隔离报警温湿度传感器复位电路图2 方案二总体结构框图12864LCD键盘扫描AT89S52光耦隔离报警DHT90温湿度检测复位电路 方案二：选用A

14、T89S51单片机做主控芯片，选用温湿度传感器DHT90，DHT90是一款高度集成、低功耗、高精度 、抗干扰能力强的数字温湿度传感器芯片，它既可以进行温度检测，也可以进行湿度检测。选用12864LCD做显示，可以将实时温度以及实时湿度显示在LCD屏上。当然也可以显示其他信息。同时选用蜂鸣器作为报警电路。键盘用来设置上下限，如果当温度超过了上下限，12864LCD屏显示报警信息，同时蜂鸣器进行报警。综合比较两个方案，两个方案的处理器都选用AT89S52单片机，因为单片机价格便宜，控制简单，且能完成此次课题，故都选用单片机。而AT89S52相比其他单片机，具有抗干扰性强，稳定性强的特点。在显示模块

15、方面，方案二相比方案一的LED电路，选择了1286LCD显示屏，这样可以显示出实时的温度以及实时的湿度，还有其他相关信息。这样人机界面更加友好方便。在检测电路方面，方案一的温度检测选择的温度数字传感器DS18B20，湿度传感器选择的是HIH-3610。而方案二，选择的DHT90，DHT90是一款高度集成、低功耗、高精度 、抗干扰能力强的数字温湿度传感器芯片，它既可以进行温度检测，也可以进行湿度检测。这样集成度更高，所占用的I/O口更少。综上所述，选择方案二。2.2 系统设计方案的最终确定 综合上各方案所述,对此次系统的方案选定: 采用AT89S52作为主控制系统；液晶显示模块LCD12864作

16、为本次系统的显示；DHT90温湿度传感器作为本次系统温度和湿度的信息采集；蜂鸣器作为报警电路的主要元器件。通过论证拟采用的设计方案内容包括以下几点： 1、选择AT89S52单片机作为整个系统的核心器件，发送并时时处理系统信息。 2、传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。在这个系统的设计中我们选用的集成温湿度传感器。 3、信号采集通道的选择：

17、本设计中用到的温湿度传感器，输出的是数字量，不需要进行模数转化在本设计系统中，温度输入信号为多路的模拟信号，这就需要多通道结构。 4、显示电路的设计：这里采用液晶LCD-12864进行显示。 5、报警电路的设计：在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机采集的数据通过计算机进行数据处理、数字滤波，标度变换，这些已经在软件程序里边处理过，所以显示温湿度即为外界采集的温湿度，和设定的值比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示和控制。 本设计采用声光报警电

18、路。温度和湿度任何一个超过设定范围，蜂鸣器均报警。这里我们选用二极管的亮灭显示温度或者湿度是否过限，这样便于观察，可以更加直接的确定是要升降温还是要增减湿度，给工作人员减少了工作量。蜂鸣器报警电路是通过MCS-52的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。6、温度控制主程序的设计应考虑以下问题：（1）温湿度采样，数字滤波；（2）越限报警和处理；（3）温度标度转换。2.3 温室控制系统的设计原则l、可靠性高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰

19、措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波：系统自诊断功能等。2、操作维护方便在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。3、性价比单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能用软件功能取代硬件功能

20、等。第三章 硬件电路的设计本文设计了一个智能化的温湿度测量应用系统。硬件系统由单片机应用单元、人机接口电路、数据采集电路、驱动电路和电源电路组成。硬件设计的好坏直接决定了系统的好坏。3.1 系统电路设计框图DHT90温度采集DHT90湿度采集LCD12864显示温度过限电路湿度过限电路报警电路AT89S523.1 系统电路设计框图3.2 单片机主控模版的设计 20世纪70年代中期，微型计算机家族中分裂出一个小小的派系单片机。随着4位单片机出现之后，又推出了8位的单片机。MCS48系列，特别是MCS52系列单片机的出现，确立了单片机作为微控制器MCU(Micro Control Unit)的地位

21、，引起了微型计算机领域新的变革。在当今世界上，微处理器MPU(Micro Processor Unit)和微控制器形成了各具特色的两个分支，它们互相区别，又互相融合，互相促进。微处理器以运算性能和速度为主要特征，而微控制器则是以其控制功能的不断完善为发展标志。3.2.1 单片机的功能特性描述图3.2 AT89S52引脚图AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位

22、CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚图如图3.2所示。3.2.2 引

23、脚功能说明 P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。其第二功能表如表3.1所示。表3.1 I/O口第二功能表引脚号第二功能T2（定时器/计数

24、器T2的外部计数输入），时钟输出T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向）控制MOSI（在系统编程用）MISO（在系统编程用）SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入

25、 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。其第二功能如表3.2所示。表3.2 I/O口第二功能表引脚号第二功能RXD（串行输入）TXD（串行输出）INT0（外部中断0）INT0（外部中断0）T0（定时器0外部输入）T1(定时器1外部输入）WR（外部数据存储器写选通）RD（外部数据存储器写选通） RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它

26、可对外输出时钟或用于定时目的。注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。3.2.3 单片机的最小系统图3.3 主控电路单片机的最小系统如图3.3所示,18引脚和19引脚接时钟电路

27、,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。3.2.4 时钟电路图3.4 时钟和复位电路 单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XYAL2两个管脚接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器和对振荡频率有微调作用，通常取(30±10)pF石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。时钟电路如图3.4所示。 复位电路单片机的RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间为2个机器周期以上。单片机的复位方式可由

28、手动复位方式完成。复位电路如图3.4所示。3.3 温湿度检测电路温湿度检测电路主要是通过DHT90芯片对环境的温湿度进行检查，并将检测到的数据传送到单片机进行处理。温湿度检测电路在整个系统中起了重要作用，是整个系统的核心。3.3.1 温湿度传感器简介1数字温湿度传感器 特点： 全标定； 数字输出； 低能耗； 卓越的长期稳定型； 插针封装，易于安装。2产品概述 DHT9x（包括 DHT90,DHT91,DHT95)是数字温湿度传感器系列中插针型的传感器。传感器把传感元件和信号处理集成起来，输出全标定的数字信号。传感器采用专利的 CMOS技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括

29、一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与 14 位的 A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在 OTP 内存中，在标定的过程中使用。传感器在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积、极低的功耗，使 DHT9x 成为各类应用的首选。DHT9x 提供 4 针单排引脚封装，易于集成与替换。其接口说明如表3.3所示。表3.3 DHT90引脚结构Pin

30、NameComment1SCK时钟信号2VDD电源3GND地4DATA数据输出3材质传感器采用环氧 LCP（液晶高分子聚合物）帽，下层为 FR4（环氧树脂玻璃纤维板）。插针采用铜/铍合金制作，外层镀有镍和金。传感器符合 ROHS和 WEEE 标准，因此不受 Cr(6+),PBB,PBDE的影响。3.3.2 DHT90电气特性电气特性，如能耗，低、高电平，输入、输出电压等，都取决于电源。表详细解释了 DHT90的电气特性。表 3.3 DHT I/O 信号特性参数条件Min.Typ.Max.UnitsFSCKSCK 频率05MHz01MHzTSCKxSCK 高/低时间100nsTR/TFSCK 升

31、/降时间1200*ns TFODATA 下降时间OL= 5 pF1020nsOL= 100 pF3040200nsTRODATA 上升时间*nsTVDATA 有效时间200250*nsTSUDATA 设定时间100150*nsTHOTHOTA 保持时间1015*ns3.3.3 硬件连接图如图3.4所示。采用数字式温湿度传感器DHT90，它是数字式温度传感器，具有测量精度高，电路连接简单特点，此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输，另外SCK端用于微处理器与 DHT90 之间的通讯同步，我们这里采用AT89S52的P3.7与DHT90的SCK相连，用P3.6与DATA端相连，Vcc接电源,Vss

32、接地。图3.4 DHT90温湿度采集电路3.4 显示电路 液晶显示模块提供两种界面来连接微处理机：8位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示，画面移位，睡眠模式等。FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显

33、著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 基本特性: 低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V） 显示分辨率:128×64点 内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字(简繁体可选) 内置 128个16×8点阵字符 2MHZ时钟频率 显示方式：STN、半透、正显 驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS 视角方向：6点 背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10 通讯方式：串行、并口可选 内置DC-DC转换电路，无需外加负

34、压 无需片选信号，简化软件设计 工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +603.4.1 LCD12864引脚说明 LCD引脚说明如下表3.4所示。表3.4 LCD-12864引脚说明引脚号引脚名称方向功能说明1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E(CLK)H/L并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6

35、H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：H-并行；L-串行16NC空脚17/RSTH/L复位 低电平有效18NC空脚19LED_A-背光源正极（LED+5V）20LED_K-背光源负极（LED-OV）3.4.2 主要技术参数表3.5 LCD12864的工作参数显示容量:128X64 点阵点尺寸:0.48X0.48(WXH)mm工作电压:模块最佳工作电压:工作电流:4.0mA(5.0V)背光源颜色:白色(5.0V)背光源工作电流:蓝膜负显 STN3.4.3 显示电路原理图图3.5 显示电路图3.5 报警电路在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统

36、部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机采集的数据或经过计算机进行数据处理、数字滤波，标度变换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为正常的采样值，进行显示和控制。图3.6 报警电路本设计采用声光报警电路。蜂鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过单片机AT89S52的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在图3.8中，蜂鸣器的正极接电源，负极接单片机的P3.0口。报警电

37、路中加了两个发光二极管，一个与单片机的P2.5连接，另一个与单片机的P2.6连接。温湿度传感器采集来的温度，湿度与单片机设定的温度，湿度值相比较，只要其中任何一个过限，蜂鸣器就会发出蜂鸣音报警。当温度大于设定值，其中一只二极管发光；当湿度大于设定值，另一只发光二极管亮。这样便于观测是哪一个量过限。使得工作人员的工作量减少。其电路图如右图3.6所示。3.6 执行控制电路 继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控、遥测、通信、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。如下图3.7所示。图3.7 输出控制电路图继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种

38、可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本设计中，继电器控制的自动温度调节和AT89S51单片机中程序构成温度自动检测电路，实现对环境温度的监测与自动调节。继电器与单片机要通过光耦6N135连接，高速光祸6N135/6N135是日本东芝公司生产的具有优良特性的光电祸合器件。6N135和6N136内封装一个高度红外发光管和光敏三极管。6N135/6N136具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离电压高、高速度、与TTL逻辑电平兼容等优点，可用于隔离线路、开关电路、数模转换、逻辑电路、长线传输、过流保护、高压控制、电平匹配、线性放大等方面。Ø 6N136的主要性能参数：

39、3;最大工作电流IF=25 mA；·正向压降VF= 1.65 V；·输出最大电流IO=8 mA；·工作电压VCC=15V；·传输比CTR=18%；·隔离阻抗RIO=1012；·隔离耐压BVS=2500Vnma；·极间电容CIO=0.6PF。3.7 电源电路 开关稳压器LM2576（1）LM2576简介LM2576系列是美国国家半导体公司产生的3A电流输出降压开关型集成稳压电路。它内含有固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压电路（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热光断电路等，利用该器件只需要极少的外围器件便可

40、以构成高效稳压电路。LM2576系列包括LM2576（最高输入电压40V）及LM2576HV（最高输入电压60V）二个系列。各系列产品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12V）、15（-15）及可调（ADJ）等多个电压档次产品。LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性：最大输出电流：3A；最高输入电压：LM2576为40V，LM2576HV为60V； 输出电压：、5V、12V、15V、ADJ（可调）可选；振动频率：52kHz；转换频率：75%88%；控制方式：PWM；工作温度范围：-40+125；工作模式：低功耗/正常两种模式可外部控制；工作模式控制：TTL电平兼容；

41、所需外部元件：四个（不可调）或六个（可调）；（2）开关稳压电源的优势开关稳压电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%90%。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况下不需要加散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。采用开关稳压电源来代替线性稳压电源作为MCU 电源的另一个优势：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的

42、抑制作用，此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。其电路图如下图3.8所示。图3.8 电源电路第四章 软件系统设计4.1 主程序软件设计整个系统的软件设计采用模块化编程，主要的功能子程序有：系统初始化，DHT90的初始化，LCD-12864的初始化。开始读取温湿度蜂鸣器报警LCD12864显示数据显示温湿度值DHT90通讯重启线性拟合数据初始化读取成功否？温湿度是否过限？NNYY图4.1 主程序流程图4.2 DHT90温湿度控制子程序 DHT90软件系统设计框图如下图4.2所示。发送启动传输“输输”发送测量指令判断指令？令

43、？读出测量值值测量值线性化NY显示测量值设置传感器分辨率状态发送测量指令图4.2 DHT90测量时序图4.2.1 启动传感器指令 首先，选择供电电压后将传感器通电，上电速率不能低于 1V/ms。通电后传感器需要 11ms 进入休眠状态，在此之前不允许对传感器发送任何命令。表4.1 DHT90命令集命令代码预留0000x温度测量00011湿度测量00101读状态寄存器00111写状态寄存器00110预留0101x-1110x软复位，复位接口、清空状态寄存器，即清空为默认值，下一次命令前等待 至少 11ms111104.2.2 发送命令 用一组 “启动传输”启动，来表示数据传输的初始化。它包括：当

44、 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为低电平,紧接着 SCK 变为低电平，随后是在 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为高电平。图4.3 发送命令时序图 “启动传输”时序 后续命令包含三个地址位，DHT9x 会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第 8个 SCK 时钟的下降沿之后，将 DATA下拉为低电平（ACK 位）在第 9个 SCK 时钟的下降沿之后，释放 DATA（恢复高电平）。4.2.3 测量时序 发布一组测量命令（ 00000101表示相对湿度 RH，00000011表示温度 T）后，控制器要等待测量结束。这个过 程需要大 约20/80/320ms ，分别对应 8/12/14bi

45、t 测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可 能有-30%的变化。DHT9x通过下拉 DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触 发 SCK 时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读 出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。 接着传输 2个字节的测量数据和 1个字节的 CRC奇偶校验。Uc需要通过下拉 DATA为低电平，以确认每个字节。所有的数据从 MSB开始右值有效（例如：对于 12bit 数据，从第 5个 SCK 时钟起算作 MSB，而对于8bit 数据，首字节则无意义）。用CRC数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用CRC-8校验

46、，控制器可以在测量值 LSB后，通过保持确认位 SCK高电平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，DHT9x自动转入休眠模式。4.2.4 通讯复位时序 如果与 DHT9x 通讯中断，下列信号时序可复位串口：当 DATA 保持高电平时，触发 SCK 时钟 9 次或更多，参阅图 4.4。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。图4.4 通讯复位电路4.2.5 状态寄存器在读状态寄存器或写状态寄存器之后，8 图4.5 状态寄存器写图4.7 测量时序图图4.6 状态寄存器读图4.8 相对湿度测量时序示例“0000100100110001”=2353=75.79

47、%RH（未包含温度补偿）。4.2.6 相对湿度为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，请参阅表4.2,建议使用如下公式修正读数表4.2 湿度转换系数12bit8bit对高于 99%的那些测量值则表示空气已经完全饱和，必须被处理成显示值均为 100%RH。请 注意湿度传感器对电压基本上没有依赖性。图4.9 从 SORH 转化到相对湿度4.3 显示子程序液晶显示模块流程图如图4.10所示，首先启动显示，选择显示屏，设定起始位，设定行列，最后显示数据，延时。图4.10 显示模块流程图结束清屏延时写入数据选择显示器设定列设定行设置起始位启动显示开始 键盘子程序输入是通过键盘来实现的。其流程图如图4.

48、11所示：函数定义Kbscan()Delay()图 矩阵键盘流程图P1=0xf0列线输入NY返回键码逐行扫描开始Delay()有无键按下Return()第五章 系统的仿真 本章是对基于单片机技术的蔬菜大棚温湿度控制系统进行仿真设计。借助Proteus 仿真软件对所设计系统的部分功能进行仿真分析，并简单介绍调试的过程和调试结果。5.1 Proteus仿真开发系统 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

49、能是电路仿真具有互动性，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，且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。 具有如下特点： ·支持许多通用的微控制器，如LPC，PIC，AVR，HC11以及8051； ·交互的装置模型包括：LED和LCD显示，RS232终端，通用键盘； ·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 Vision2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。

50、仿真步骤 ·软件调试：在KeilC51环境中进行软件调试，编译通过后，生成HEX文件； ·硬件调试：在PROTUES 中连接电路，将通过编译的HEX文件调入到单片机中； ·按照模拟电子技术实验步骤进行相应仿真并分析仿真结果。5.2 电路图的仿真通过PROTUES 对整个原理图进行仿真，其仿真图如下图5.1所示。图5.1 总图仿真5.3 显示电路仿真 电路原理图如图5.2所示，系统上电之后，液晶屏初始化之后，就会出现在如图5.2液晶屏上，说明液晶屏运行正常。5.2 显示电路仿真示电路仿真原理图总 结 三个月的毕业设计，在老师的指导下已经顺利结束了。通过对本课题的研究

51、和设计，从中了解到进行一项工程设计的大体过程，了解了如何根据项目的指标要求，分析能实现的设计方案，并且优选，了解如何通过硬件、软件设计实现这一方案。在设计的过程中，我学到了好多在书本里没有的知识，知道了接手一个新项目时应该如何去考虑它，采取什么样的方法，如何去确定，如何去取舍。我不仅较好的完成了毕业设计的任务要求，而且积累了一些实践经验，具有一定的实用价值。 在实践过程中，发觉自己过去所学在实际应用中还是远远不够的，且有时软件的理论设计是可行的，但在客观的仿真实践中往往会出现或是人为或是干扰等一系列不可预知的问题。但通过自己不断的查阅资料和询问老师和同学，并不断实践，这样，理论与实际就很好的联

52、系起来，最终克服了困难。这点我感受颇深。最后，这次设计可以说是对自己在大学四年中所学知识的一次总结和检验，所学的东西基本上用到了，从而才觉得原来所学的每门功课都是有联系的，在实际设计与操作中增加了新知识。但是因此也让自己了解到自己的一些薄弱环节，这就促使我必须弥补它们。这对以后的工作学习，也是很有益处的。 总之，这次设计从软件编写到硬件功能的理论分析论证，我倾注了大量的时间和心血。真是曾经为程序的编写而冥思查找过，曾经为自己的知识积累不足而郁闷苦恼过，也曾经为硬件的性能是否最优而犹豫彷徨过，但最终我走过了这一切。我明白了过程的弥足珍贵，更品味到了努力后的喜悦，因为一切的一切，只有走过才会懂。参

53、考文献l于海业，马成林，陈晓光. 发达国家蔬菜大棚设施自动化研究的现状J.农业工程学报，1997，(13)(增)：253257.2吴军辉，徐立鸿. 蔬菜大棚环境集散控制系统中现场控制器的设计与开发J.自动化仪表，2001，(5)：4547.3董乔雪，王一鸣. 蔬菜大棚计算机分布式自动控制系统开发J.农业工程报，2002(18).4沙占友. 智能化集成温度传感器原理与应用M. 北京：机械工业出版社，2002，(6).5金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用J. 电子技术应用，2000，(6)：6668.6王仲生，智能检测与控制技术(第1版).西安：西北工业大学出版社，2002.7胡乾斌.单片微型

54、计算机原理与应用(第1版) M. 武汉：华中科技大学出版社，1997.8沙占友，王彦朋，孟志永.单片机外围电路设计M.北京：电子工业出版社， 2003：135137，222226.9Ljung, Lennard. Theory And Practice of Recursive Identification M.The MIT Press,198351系列单片机原理及接口技术M.北京：中国建筑工业出版社，200511尚玉沛，石林锁，张振仁.最小二乘法在高精度温度测量中的应用J.传感器技术，2000年第1期12过润秋，解宝辉.基于Fuzzy-PID的MOCVD温度控制方法.西安电子科技大学学报(自然科学版)，第32卷第4期，2005年8月：50513房小翠，王金凤，单片机实用系统设计技术，国