基于單片機(jī)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄1.前言11.1設(shè)計(jì)背景11.2實(shí)施計(jì)劃22總體方案設(shè)計(jì)32.1方案比較32.1.1方案一32.1.2方案二42.2方案論證52.3方案選擇53單元模塊設(shè)計(jì)63.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)63.1.1主控制器設(shè)計(jì)63.1.2溫度檢測模塊設(shè)計(jì)73.1.3濕度檢測模塊設(shè)計(jì)73.1.4光照檢測模塊93.1.5二氧化碳濃度檢測模塊設(shè)計(jì)93.1.6鍵盤模塊設(shè)計(jì)103.1.7DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)113.1.8顯示電路設(shè)計(jì)123.1.9繼電器控制電路設(shè)計(jì)133.1.10電源電路設(shè)計(jì)153.1.11I/O口擴(kuò)展電路163.1.12MAX232通訊電路設(shè)計(jì)

2、173.2電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇183.2.1555振蕩電路183.2.2電源電路193.2.3時(shí)鐘電路203.3特殊器件的介紹203.3.1DS18B20213.3.2HS1101223.3.3LCD1602253.3.4BH1750FVI274.軟件設(shè)計(jì)31畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4.1軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具314.2軟件結(jié)構(gòu)圖324.3軟件流程框圖324.3.1總體流程圖324.3.24x4矩陣鍵盤的軟件設(shè)計(jì)：344.3.3DS18B20的軟件程序設(shè)計(jì)354.3.4二氧化碳濃度傳感器6004程序設(shè)計(jì)364.3.5上/下位機(jī)程序設(shè)計(jì)375.系統(tǒng)調(diào)試385.1硬件調(diào)試385.2軟件調(diào)試39

3、5.3軟硬件整體調(diào)試406結(jié)論427總結(jié)與體會(huì)438謝辭449參考文獻(xiàn)45附1系統(tǒng)的原理電路圖46附2系統(tǒng)的相關(guān)軟件48畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1.前言溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊?。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度,解放生產(chǎn)力。溫室中比較重要的環(huán)境參數(shù)包括有：溫度、濕度、光照、CO2濃度等，這幾個(gè)環(huán)境參數(shù)都對植物的生長起到了比較關(guān)鍵的作用。溫室監(jiān)控系統(tǒng)基于現(xiàn)代科技技術(shù)對溫室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測與控制，使得環(huán)境參數(shù)符合既定要求。國外對

4、溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。90年代中后期，在對國外溫室設(shè)備配置、溫室栽培品種、栽培技術(shù)等各個(gè)方面進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，我國自主開發(fā)

5、了一些研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng)。利用現(xiàn)代科技技術(shù)將原來的人工種植與管理到現(xiàn)在的自動(dòng)化的過渡?，F(xiàn)在的溫室管理系統(tǒng)在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代控制理論對溫室的內(nèi)部和外部的各種環(huán)境因素的監(jiān)控，包括溫度、濕度、光照、CO2以及養(yǎng)料等，并且進(jìn)行自動(dòng)的控制和調(diào)節(jié)。利用各種傳感器將數(shù)據(jù)采集，監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)檢測環(huán)境變化及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，良好的人機(jī)效果使得操作過程簡便。本設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為核心來實(shí)現(xiàn)溫室監(jiān)控系統(tǒng)。以STC12C5A60S2芯片為核心的單片機(jī)小系統(tǒng)，用它來實(shí)現(xiàn)整個(gè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯控制。傳感器將采集到的信號傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)將采集的信號處理后由LCD1602液晶實(shí)時(shí)顯示，便于觀察。用戶可以通過鍵

6、盤輸入環(huán)境參數(shù)的閥值，單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)控制外圍設(shè)備狀態(tài)，例如繼電器的開合，加熱、加濕器的開始和停止，使得環(huán)境參數(shù)符合既定要求。1.1設(shè)計(jì)背景畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是對環(huán)境參數(shù)的檢測和控制，例如：溫度、濕度、光照、二氧化碳的濃度等。傳統(tǒng)的方法是用毛發(fā)溫度表等簡易器材和經(jīng)驗(yàn)來對溫室大棚環(huán)境參數(shù)的檢測，這種人工測控的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且無法保證測量的連續(xù)性，測量的誤差大、隨機(jī)性大，為了克服以上的幾點(diǎn)不足，我們基于市場因素和價(jià)格成本的因素設(shè)計(jì)了溫室監(jiān)控系統(tǒng)，用于解決在農(nóng)業(yè)上的技術(shù)落后與成本高的問題。1.2實(shí)施計(jì)劃1月—2月，查閱和收集文獻(xiàn)資料；2月20日—3月15日，提出

7、設(shè)計(jì)方案并對方案進(jìn)行比較和論證，并最終確定方案。3月16日—3月30日，進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)；4月1日—4月20日，進(jìn)行程序的編寫；4月21日—5月10日，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試；5月10日—5月24日進(jìn)行報(bào)告的撰寫，并準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2總體方案設(shè)計(jì)2.1方案比較2.1.1方案一加熱加濕光照釋放CO2控制系統(tǒng)檢測系統(tǒng)溫度單片機(jī)89S52濕度光照強(qiáng)度LCD液晶顯示鍵盤二氧化碳濃度圖2-1方案一的原理框圖方案一