塑料大棚内温湿度监控系统的设计设计学士学位论文Word格式文档下载.docx
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学生(签名):
日期:
年月日
学生:
王鹏鹏(指导教师:
王丽)
(淮南师范学院电气信息工程学院)
摘要:
温室技术不断发展。
目前很多温室都正在使用。
温室作物的管理,跟两个因素息息相关。
一个是温度,另外一个是湿度。
在本文中主电路和软件设计分别是用STC89C51和C语言。
用STC89C51当控制器,DHT11温湿度传感器来采集数据,这样系统的整体构架就出来了。
同时还有温度显示与控制的功能。
基于这个控制系统的设计模块,该系统非常的稳定。
而且整体的设计非常的简单。
关键词:
温湿度;
STC89C51;
DHT11;
传感器;
控制系统
Thedesignoftheplasticgreenhousetemperatureandhumiditymonitoringsystem
Student:
WangPengpeng(GuidanceTeacher:
WangLi)
(CollegeofElectricalandInformationEngineeringofHuainanNormalUniversity)
Abstract:
Recently,withthedevelopmentofGreenhousetechnology,moreandmoregreenhouseshavebeenused.ThemanagementofGreenhousecropiscloselyrelatedtothesetwofactors---temperatureandhumidity.Inthispaper,maincircuitandsoftwaredesignadoptSTC89C51andClanguageprogramrespectively.Inordertocollectdata,IuseSTC89C51ascontrollerandDHT11astemperatureandhumiditysensor.Inthisway,youcanseethewholeframeworkofthesystemclearly.Besides,thefunctionsoftemperaturedisplayandcontrollingareexpanded.Thecontrolsystemdesignbasedmodules,thesystemisverystable.
Keywords:
TemperatureandHumidity;
STC89C51;
DHT11;
Sensor;
ControlSystem
1.绪论
1.1设计背景和研究意义
当今社会发展迅速,同时物质水平也有很大的提升,因此对于高品质的农产品有了更多的需求。
我们迫切需要一种新的生产方式,以满足人们的需求。
而对这些要求的满足,离不开生产技术的提高。
提高农作物生产技术,是一种对传统种植的挑战。
但是在现代化科学的前提下,很多东西需要更新。
与此同时也面临着挑战。
长久的发展下大棚内种植已成为一种新的农业种植方式。
而我们更应该充分利用塑料大棚能够生产出满足人们需求的特性,并且对塑料大棚内温度和湿度控制,我们才能获得更多的产量。
我们同时也需要一套控制不同植被生长的温度和湿度的方法,科学先进的管理,实时监控每个周期,以及其它环境条件[1]。
适应自己国家的地理环境的,自主设计低成本并且使用性能较高的的塑料大棚温湿度控制系统。
这对于提高农民收入,提高人们物质水平,提高温室的经济效益都有重要的意义。
此次设计主要是完成温室自动化室内环境监测。
环境控制对农业生产有很大的作用。
因此,自动检测温室环境,并自动控制是非常必要的。
温室的地点可不受限制,同时这种设计能一定程度上改善土地的利用率。
1.2温湿度监控系统的发展现状
虽然国内的温室和大棚管理控制一定的研究和实验。
符合多地区的设计比较少。
对于我国来说还是一段空白。
我们要根据大棚的特点,同时也要结合植被的生产条件。
以及我们要考虑到实际的价值情况。
在这些大条件下,满足生产。
控制成本,实现更多人的需求。
国内的该系统的发展现状,并不是很明了。
也没有太多的统计数据。
说明这是一片空白。
而对于已知的温湿度系统。
对比有很大的差别。
算法是其中一个主要的方面,具体表现为国内温湿度控制仪器的测量效果不理想。
适应不够广泛。
这种不足是由多方面造成的,若对不同的温湿度控对象来对比,会更加明显。
算法以及设计的不同导致最终的结果[2]。
因此目前控制系统并没有想象中应用的那么广泛。
正因如此,才有更广泛的推广意义。
温湿度的信息采集处理只是对其中个别因素的考虑,诸多的因素是造成整体大棚质量的原因。
此设计值对温湿度考虑。
该系统设计的目的是对塑料大棚的温湿度控制实现自动的监控。
并通过监测数据,结合植被测控出的生长规律,进行控制。
创造良好的生长环境条件,使反季节的植被良好的生长。
这样可创造出丰富多彩的产品。
达到最大的经济利益。
1.3论文的主要内容
这个系统的目的是实现单片机的硬件和软件的结合。
设计出的温度传感器能够测量温室温度和湿度,并达到一个比较高的精确值。
且对制作成本要求较低。
这样才能适用于大多数的农民。
此次设计中使用了测温度和湿度DHT11测量元件。
DHT11是数字温度和湿度传感器,且输出的数值非常准确。
DHT11内部使用一个独特的捕获温湿度技术,,能够确保产品具有很高的可靠性,并能够达到卓越的长期稳定性。
同时设计的整个系统具有极强的拓展性[3]。
可以添加很多其他有用的特性。
整个操作过程非常简单。
主要的工作过程就是,上电后各个模块就开始运行,将所得的数据传送并表现在显示屏上。
此时单片机会自动判定是否处于正常的温湿度范围,从而来报警控制。
温室植物的生长,若超出适应的温湿度范围,肯定会影响到植物的生长。
不同种类的平均温度和湿度的需求不同。
因此系统可以改变对室内温湿度控制的数值,满足需求。
在温室中如果需要对温湿度调控。
可通过通风,洒水等方式来达到一个稳定的温湿度。
此外,设计特性会提醒提醒员工采取适当措施。
同时可以采用水帘,大型涡轮抽风一系列的温湿度控制的方法达到预定的效果[4]。
这样就能直观的了解目前的实时的温湿度情况。
实现认为和自动的双层保护。
本文第一章是绪论,第二章是温湿度监控的主要软硬件介绍,第三章是对于该系统的的设计与仿真,第四章是该系统程序的介绍,第五章是该系统设计的实现与测试,第六章则是整篇论文的结束语。
2.塑料大棚内温湿度系统的主要软硬件介绍
2.1系统的主要硬件部件的介绍
2.1.1STC89C51芯片的介绍
STC89C51是一款高性能的新品啊。
该芯片通过了很多的热闹的多次的测试,反复的使用,性能比较突出于稳定。
至今价格也十分低廉。
是一个适用于廉价制作的单片机芯片。
系统运行流畅稳定,可靠性比较强。
同时该芯片能够多次清空编程,且不会对系统造成太大损害。
使用的时间也会比较长。
芯片的设计中自带了编程的接口。
烧录过程可用计算机完成,实用方便。
该芯片采用8051内核,该内核可实现计算机对芯片的编程。
芯片的工作时钟频率为80MHz。
芯片存储可靠性比较高,可达到相高次数的反复编程。
可用计算机,直接将程序代码下载入单片机。
无需再用编程器,工作速度快,操作简单。
STC89C51RC系列单片机,单时钟机器周期有1T,兼容8051单片机内核,而且使用的时候耗能低,效率高。
是目前的主流的单片机系统,流水线设计精致的设计,精简的指令集结构,方便使用,并在内部集成专用复位电路[5]。
比上一代的产品更加的好用。
下图是STC89C51的引脚结构图,上拉排阻的主要作用是给信号线提供一个驱动电压,这样传输的电压会更稳定能够达到降低损耗,提高精准度的作用。
89C51系统模块如图1。
、
图1STC89C51引脚图
其部分结构的引脚功能,具有很多的分类和功能。
此设计中主要用的功能有电源接入的引脚,晶体振荡的引脚XTAL。
液晶显示模块所用到的引脚,烧录用到的引脚MOSI,以及存储模块所的引脚。
存储以及控制的引脚有如PSEN引脚,是外部存储器通信信号输出的引脚(低电平有效)[6]。
其部分引脚功能,在下表中有所介绍。
表1STC89C51部分引脚功能
引脚号
复用功能
P1.0
T2(定时器或计数器T2的外部输入)
P1.1
T2(EX定时器或计数器T2的捕捉)
P1.5/P1.6
MOSI(在线系统编程接口)
P1.7
(在线系统编程用接口)
P3.0
RXD(串行输入)
P3.1
TXD(串行输出)
P3.2
INT0(外部中断0)
P3.3
INT1(外部中断1)
P3.4
T0(定时器0的外部输入口)
P3.5
T1(定时器1的外部输入口)
P3.6
WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
RD(外部数据存储器读选通)
2.1.2温湿度传感器模块DHT11
DHT11数字温湿度传感器,内部含有湿度复合传感器,且该传感器已被校准数字信号,它拥有独特的温湿度采集方式,同时能够确保该模块的稳定性,准确性。
内部结构由电阻式感湿元件和NTC测温元件组成,同时该温湿度传感器模块与一个高性能单片机相组合。
通过单片机核心模块和温湿度传感器模块连接,设计出的作品就能够随时的采集需测量的湿度和温度的功能[7]。
图2为DHT11的内部原理图。
图2DHT11内部原理
DHT11传感器的内部参数,校准的相当的准确。
校准系数在OTP内存中,在实用传感器的模块的同时,也会调用这些校准系数。
单行串行接口,使系统集成变得更加方便[8]。
DHT11的测量范围有一定的误差。
任何仪器设备的使用都有一定的误差,总体不会影响测量的结果。
同时该硬件的测量范围也会受到一定的限制。
超出范围则会影响测量结果,大幅度的超出范围将会影响使用。
根据大棚内的温湿度来考虑,该硬件完全满足要求。
以及各引脚的功能表、测量范围与校正参数的介绍。
表2DHT11测量校正参数
型号
测量范围
测湿精度
RH
测温精度
℃
分辨力
封装
DHT11
20-90%RH
0-50℃
±
5%
2
1
4针单排直插
表3DHT11引脚功能说明
PIN
名称
注释
1
VCC
供电3-5.5DC
DATA
单总线,串行数据
3