毕业设计论文-基于AT89S51单片机的温室大棚温度控制系统设计.doc
《毕业设计论文-基于AT89S51单片机的温室大棚温度控制系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文-基于AT89S51单片机的温室大棚温度控制系统设计.doc（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊
摘要
随着大棚技术的普及，温室大棚数量的不断增多，对其温度的控制就显得非常重要，而利用科学技术改善大棚温度监测条件是符合社会主义新农村建设的指导思想的，因此，开发一种能够实时、准确地处理温度信息的无线测控系统就变得很有必要。
本课题是基于单片机并采用1-wire总线技术和无线传输技术，设计一种应用于温室大棚的温度测控系统。
它的原理是利用温度传感器将温室大棚内的温度发给单片机处理，最后再通过无线传输模块、RS-232总线将采集的数据传送到计算机，进行温度的显示、处理和报警。
整个系统设计分为硬件和软件两部分。
在硬件方面，对硬件的各个环节都进行了仔细的分析、选取和设计。
系统以单片机AT89S51为控制核心，采用温度传感器DS18B20进行数据采集，通过无线收发模块进行无线传输。
在无线接收端，利用LCD液晶显示模块进行相关数据显示，并且单片机可通过RS232接口与计算机通信，进行温度的检测与控制。
在软件方面，分为下位机软件与上位机软件两部分。
下位机软件采用了C51高级语言进行程序设计，实现软件编程的模块化和独立性，具有良好的可测试性和可靠性。
上位机软件采用C++Builder作为开发环境，实现与下位机通信、数据处理与显示等功能。
经过软件仿真和硬件实验，本设计实现了对大棚温度的监测和控制，监测距离大于200m。
【关键词】：
温室大棚；AT89S51；DS18B20；温度监控；无线传输
ABSTRACT
Asthegreenhousetechnologybecomesmoreandmorepopular,andthenumberofthebigshedsisontherise,thecontrolofitstemperaturebecomesveryimportant.Moreover,tokeeppacewiththemoderntechnology,improvingtheconditionofthemonitoringisverynecessary,whichisfitfortheguidingideologyofthesocialismnewcountrysideconstruction.Underthisbackground,developingawirelessmonitoringsystemwithreal-timeperformanceandaccuracyhasgainedmuchattention.
ThissubjectisputforwardbasedonMCU,the1-wiretechnologyandwirelesstransmittingtechnology,atemperaturemonitoringsystemappliedinthegreenhousewasdevised.Theworkingprincipleofthisprojectistheutilizationofthetemperaturesensors,whichtransfersthetemperatureoftheshedstoMCU,finallybywirelesstransmitmodule,RS232Bustransmittingthedatatothecomputer,carryingoutthetemperature’sdisplay,processandalarm.
Thewholesystemconsistsofthehardwareandsoftwaretwoparts.Forthehardwareaspect,thishasbeenmadeacarefullyanalysis,collectionanddesignontheeverysegmentofthehardware.ThesystemusesAT89S51chipasthecoreofthecontrol,choosesthetemperaturesensorDS18B20tocollectthedata,thenthroughwirelesstransceivermoduletransmititandinthewirelessreceiver,selectsLCDmoduletodisplayrelateddata,correspondingwiththecomputerthroughRS232interface,achievingthemonitoringandcontrolofthetemperature.Inthesoftware,itcanbedividedintotwoparts:
hostcomputerandslavecomputer.Intheslavecomputer,usingC51advancedlanguagetoprogram,makingitmodularizedandindependent,aswellaspossessingwelltestabilityandreliability.ThehostcomputerusesC++Builderasthedevelopmentenvironment,implementingthecommunication,dataprocessinganddisplaywiththecomputer.
Throughsoftwaresimulationandhardwareexperiment,thissystemsuccessfullycompletesthewirelessmonitoringofthehothouses,fulfillingthemeasureandthecontrolofthegreenhouse’stemperature.
KeyWords:
Hothouses;AT89S51;DS18B20;Temperaturemonitoring;
WirelesstransmitModule
41
目录
1前言 1
1.1课题来源 1
1.2需求分析 2
1.3课题研究内容 3
2系统总体设计方案 4
2.1系统工作原理 5
2.2系统组成 5
2.3系统性能指标 6
3硬件电路设计 7
3.1设计原则 7
3.2单片机的选择 7
3.3单片机的最小系统设计 7
3.4温度传感器的选择 8
3.5无线收发模块 11
3.6串口通信 12
4软件设计 14
4.1设计原则 14
4.2下位机软件设计 14
4.3上位机软件设计 17
5系统调试及结果分析 22
5.1硬件电路的调试 22
5.2系统可靠性及抗干扰设计 25
5.3系统实时性 26
6总结及问题探索 28
6.1总结 28
6.2问题探索 29
致谢 30
参考文献 31
附录一：
实物图及PCB 32
附录二：
中英文翻译 34
温室大棚温度无线测控系统的设计
1前言
1.1课题来源
温室大棚是农业设施的重要组成部分，利用温室大棚栽培蔬菜可以促进其早熟和丰富其产量，延长蔬菜的供应期，是扩大蔬菜生产、实现周年供应的一种有效途径，是发展"三高"农业、振兴农村经济的组成部分，是我国农业走向现代化、科学化的标志之一。
尤其对于我国北方地区无霜期短，冬天日夜温差大，而长江流域地区虽然冬季能生产一些耐寒蔬菜，但种类单调，且若遇冬季寒潮或夏秋暴雨，连绵阴雨等灾害性天气，则早春育苗和秋冬蔬菜生产都可能会受到较大的损失，影响蔬菜的供应。
而利用塑料棚进行蔬菜栽培可利用保护设备在冬、春、秋进行蔬菜生产，以获得多样化的蔬菜产品。
以下将简要地介绍几种温室大棚。
第一种是薄膜温室大棚2，属于连栋温室中造价比较低的类型，但由于薄膜老化等原因，薄膜质保3年，因此，存在薄膜定期更换的问题。
它的优点是保温性能好，运行成本低；缺点是透光率低。
适合种植对光照要求不高的植物品种。
图1.1薄膜温室
第二种玻璃温室，它是源于早期引进的荷兰VENLO温室，由于荷兰属于寡日照地区，对透光要求高，因此，玻璃的高透光性非常适合于高光作物的种植。
另外，玻璃温室的外型美观，通透性强，因此，非常适合于建造花卉市场。
图1.2玻璃温室
在2009年4月14日，辽宁省成功研制出了“内保温组装式温室”。
它一种新的温室类型，具有环保、造价低、可移动等特点，推广价值大。
温室大棚测控系统是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。
通过对监测数据的分析,结合作物生长规律,控制环境条件,使作物在不适宜生长的反季节中,可获得比室外生长更优的环境条件,从而使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。
单片机是专为工业测量与控制而设计，具有集成度高、可靠性高、性价比高的优势，它给人们带来的方便也是不可否定的，采用它制成的监测控制系统非常之多。
但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制的方向发展。
无线数据传输广泛地运用在车辆监控、遥控、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、工业数据采集系统、身份识别、小型无线数据终端、安全防火系统、无线232数据通信、数字音频、图像传输等领域中。
应用无线技术能够改善监测大棚温度的条件。
1.2需求分析
（1）国内外大棚温度控制技术的发展
国外采用多数是一种全自控的喷滴灌温室大棚控制系统，它不需要人的看管。
比较人工的控制来说，这种智能自控温室最大的好处就是能够相对恒定的控制温室内部的环境，对于对环境要求比较高的植物来说，更能避免因人为因素而造成生产损失。
北京的一家公司研制开发了一种应用于温室大棚的环测温控系统3。
它是采用PLC与各式的侦测器连线，管理人员需要在现场监控，温室的温度、湿度及亮度侦测器与PLC连结，MA8-6透过RS-232与PLC连结，使用图型化界面来设定与PLC之间的资料的交换格式，透过GPRS与Internet将相关数据资料传送到中央控制中心。
中央控制中心的监控主机经由RS-232与MA8-1连结，当回传资料值超出或低于设定临界值时，监控主机将报警资料经由短消息系统传送给相关管理人员，管理人员可以及早采取措施解决问题。
图1.3环测温控系统
（2）结论
本系统设计和国外的先进设备相比还是存在一定的差距，与上述的环测温控系统相比，本设计最大的特点是采用无线传输技术，管理人员不需要留在现场也能监测到大棚的温度情况。
而且使用数字温度传感器，这样硬件电路简单，调试起来也方便，还节省成本，测量和控制的目标都能实现。
1.3课题研究内容
本课题的任务是设计一个大棚温度无线测控系统，对温室大棚的温度进行监测和控制。
本文将详细地介绍利用单片机制成的测温模块的软硬件设计和无线传输模块的具体应用，并给出温度传感器接口的软件设计方案以及上位机界面的设计方案。
测量
温度
温度
单片机
升级会员 