基于單片機(jī)的溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、目錄1緒論12方案論證12.1整體方案12.2溫度檢測(cè)部分12.3濕度檢測(cè)部分13系統(tǒng)總體方案23.1系統(tǒng)概述23.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)34系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)34.1溫度檢測(cè)電路34.1.1DS18B20的測(cè)溫原理44.1.2多路溫度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)44.2濕度檢測(cè)電路54.2.1HS1101測(cè)量原理54.2.2多路濕度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)74.3多路開(kāi)關(guān)74.4A/D轉(zhuǎn)換電路94.5AT89C51單片機(jī)的介紹114.6電源電路134.7輔助電路144.7.1鍵盤控制電路144.7.2LED顯示電路154.7.3掉電存儲(chǔ)電路

2、164.7.4復(fù)位電路174.7.5報(bào)警電路184.7.6驅(qū)動(dòng)電路184.8串口通信195結(jié)束語(yǔ)20致謝20參考文獻(xiàn)20附錄：系統(tǒng)整體電路圖22211緒論隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平得到了很大的提高，現(xiàn)在溫室栽培的反季節(jié)蔬菜成了人們餐桌上的新寵，人們不再苦于因季節(jié)的改變而要變換飲食搭配。當(dāng)然在提高人們生活水平的同時(shí)，智能化溫室種植還能提高土地利用率，便于大規(guī)模集約化生產(chǎn)，徹底擺脫了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對(duì)自然環(huán)境的高度依賴。這對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化有著十分積極的推進(jìn)意義。本課題將針對(duì)溫度和濕度這兩個(gè)蔬菜大棚中影

3、響蔬菜生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素的測(cè)控來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前市場(chǎng)上的溫度檢測(cè)儀器多為單點(diǎn)測(cè)量，誤差較大且溫度信息傳遞不及時(shí)；而濕度傳感器多精度不高，穩(wěn)定的工作范圍小。為此，本課題設(shè)計(jì)了一種實(shí)時(shí)性強(qiáng)，精確度高，自動(dòng)化程度較高，成本較低，能夠同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)的溫度和濕度，并能及時(shí)自動(dòng)采取相應(yīng)改善措施的基于單片機(jī)的溫室控制系統(tǒng)。2方案論證2.1整體方案方案一：采用傳統(tǒng)的數(shù)字模擬電路，功能可以實(shí)現(xiàn)，但電路復(fù)雜，測(cè)量誤差大，穩(wěn)定性差。方案二：采用單片機(jī)控制，集成度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，功能齊全，精確度高。弱電控制強(qiáng)電，使用更安全。方案

4、二與方案一比較，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，所以采用方案二。2.2溫度檢測(cè)部分方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測(cè)溫元件?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)為測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。但電壓輸出與溫度并非成線性，在高溫上的電壓變化率比較小，不易分辨，溫度變化的準(zhǔn)確度誤差卻較大，穩(wěn)定性差。方案二：采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20可以滿足從-55℃到+125℃的測(cè)量范圍，且DS18B20測(cè)量精度高，增值量為0.5℃，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值的

5、存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的RAM中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用方便。綜合比較方案一與方案二，在此選取DS18B20來(lái)檢測(cè)溫度。2.3濕度檢測(cè)部分方案一：采用HOS-201濕敏傳感器。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ~211KHZ，測(cè)量濕度范圍為0~100%RH，工作溫度范圍為0~50℃，阻抗在75%RH（25℃）時(shí)為1MΩ。這種傳感器多用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度。方案二：采用HS1101濕度傳感器。HS1101在電路構(gòu)成中

6、等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)濕度的增大而增大。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，測(cè)量濕度范圍在1%~100%RH范圍內(nèi)；工作溫度范圍為-40~100℃，響應(yīng)時(shí)間小于5S；溫度系數(shù)為0.04pF/℃，測(cè)量精度較高。綜合比較方案一與方案二，我們選擇HS1101來(lái)作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。3系統(tǒng)總體方案3.1系統(tǒng)概述本系統(tǒng)選用AT89C51單片機(jī)為控制核心來(lái)對(duì)溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制。用數(shù)字溫度計(jì)DS18B20完成

7、對(duì)各檢測(cè)點(diǎn)溫度的采集，用電容式相對(duì)濕度傳感器HS1101進(jìn)行濕度部分的檢測(cè)，并選用了雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433把溫度、濕度檢測(cè)電路測(cè)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)去處理。當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，可采用多路開(kāi)關(guān)CD4051組成多路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路。為了對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，可以將數(shù)據(jù)從單片機(jī)傳送至計(jì)算機(jī)，單片機(jī)AT89C51具有串行通信接口，而串行通信接口采用的是TTL電平，因此系統(tǒng)采用RS－232C接口方式，選用MAX232芯片組成電平轉(zhuǎn)換電路來(lái)完成單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信。系統(tǒng)的整體

8、結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖外設(shè)控制執(zhí)行設(shè)備由加熱器、風(fēng)機(jī)、水簾、除濕機(jī)等組成，當(dāng)檢測(cè)到的各點(diǎn)溫濕度在設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，電路正常工作。一旦檢測(cè)到的溫濕度超過(guò)設(shè)定值，單片機(jī)內(nèi)的程序掃描到這些信號(hào)時(shí)，就會(huì)在單片機(jī)的相應(yīng)管腳產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的控制設(shè)備。當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，通過(guò)開(kāi)大加熱器的加熱閥門來(lái)升溫；當(dāng)溫度偏高時(shí)，可開(kāi)啟風(fēng)機(jī)來(lái)降溫；當(dāng)濕度較低時(shí)，可開(kāi)啟濕簾來(lái)增加濕度；濕度較高時(shí)，可打開(kāi)除濕機(jī)來(lái)降低濕度。