温室大棚温湿度自动化控制系统设计.doc
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目录
摘要┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
关键词┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
1前言┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
1.1课题的背景及研究的意义┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
1.2国内外温室控制技术的发展状况┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
1.3选题的目的和意义┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
1.4设计系统的思路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
2系统的组成及工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
2.1系统的硬件总体结构图┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
2.2系统的工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
3系统硬件的电路设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7
3.1单片机┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7
3.2复位电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9
3.3数据存储器的扩展┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10
3.3.1DS1920的特性┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12
3.3.2DS1820的结构┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12
3.3.3DS1820工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉13
3.3.4注意事项┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉13
3.3.5湿度检测电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉14
3.4温湿度采集电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉14
3.5温湿度选择电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
3.6温湿度处理电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
3.7A/D转换电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉16
3.8电压转换电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉17
3.9报警电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19
3.10看门狗电路┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19
3.11显示器的设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉20
4系统的软件设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉20
4.1主程序设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉21
4.2数据采集模块设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉22
4.3数据处理模块设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉23
4.4报警模块设计┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉24
5总结┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉25
参考文献┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉26
致谢┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉27
附录┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉28
温室大棚温度湿度自动控制系统
摘要:
温室大棚温度湿度自动控制系统由主控制器AT89C51单片机、并行口扩展芯片8255、74LS373、A/D转换器0809、湿度传感器、温湿度传感器DS1820、RAM6264存储器、掉电保护、LED显示器和报警电路等构成，实现对温室大棚温湿度的检测与控制，从而有效提高温室的产量。
关键词：
AT89C51单片机；温湿度传感器；A/D转换器；LED显示器；报警电路；
GreenhouseTemperatureAndHumidityAutomatic
ControlSystemDesign
Abstract:
VegetablescanopytemperatureandhumidityautomaticcontrolsystemconsistsofthemaincontrollerAT89C51single-chip,parallelportexpansionchip8255,74LS373andA/Dconverter0809,humiditysensor,thetemperaturesensor,solid-staterelay,theDS1820RAM6264,powerfailsafeguardandledsdisplayandalarmcircuit,etc.Forthedetectionandcontrolofgreenhousetemperatureandhumidity,thuseffectivelyimprovetheoutputofgreenhouse.
Keywords:
AT89C51singlechipmicrocomputer;temperatureandhumiditysensors;A/Dconverter;TheLEDdisplay;Alarmcircuit.
1前言
1.1课题的背景及研究的意义
中国农业发展必须走向现代化这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受重视，特别是温室大棚已经成为高效农业一个重要组成部分。
现代化农业生产中重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。
例如：
空气温度、湿度、二氧化碳含量、土壤含水量等。
在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关。
进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。
通过监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使农作物达到优质、高产、高效栽培目的。
以现代蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代农业生产中发挥了巨大作用。
大棚的温度、湿度与二氧化碳含量等这些参数，直接关系到了蔬菜水果的生长。
国外温室设施己经发展比较完备，形成了一定标准，但是那个价格非常的昂贵，缺乏了能与我国的气候特点相适应的技术测控软件[1]。
当今大多数对大棚的温度、湿度、二氧化碳的含量的检测与控制都采用的是人工管理，这样就不可避免的有些测控精度过低、劳动强度很大及由于测控的不及时等这些弊端，容易造成难以弥补的损失，结果不但增加了成本，浪费了很多人力资源，而且难以达到预期效果。
因此，为实现高效农业生产科学化和提高农业研究准确性，推动我国农业发展，应该大力发展农业设施和相应的农业工程。
科学合理的调节大棚内的温度、湿度以及二氧化碳含量，使大棚内可形成有利蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜与水果早熟、优质高效益的一项重要的环节。
现在，随着蔬菜大棚迅速增多，人们对它的性能要求越来越高，特别是为提高生产效率，对大棚的自动化程度要求越来越高。
单片机和各种电子器件的性价比迅速提高，使这种要求变得可能。
目前农业温室大棚大多是小、中规模，要在大棚内引进自动化的控制系统，改变人工管理的方式，就应考虑到系统成本，因此，针对现在这种情况，结合郊区的农户需要，设计了该套低成本温湿度自动化控制系统，此系统采用了传感器技术与单片机相结合，由下位机和上位机（都是用单片机实现）构成，采用了485接口进行通讯，以实现温室大棚的自动化控制。
中国的农业发展必需走现代化这条道路，随着我们国民经济迅速增长，农业研究与应用技术越来越受到大家的重视，特别是温室大棚已成为高效农业的一个重要部分。
现代化的农业生产中重要的一环就是对农业生产环境的一些很重要的参数进行检测与控制。
例如：
空气温度、湿度、二氧化碳的含量、土壤含水量等等[1]。
农业种植问题中，温室的环境与生物生长、发育、能量交换是密切相关的，温室进行环境测控是实现温室生产管理的自动化、科学化基本保证。
通过监测数据的分析，结合作物生长发育的规律，控制环境条件等，使作物达到了优质的、高产的、高效的栽培目的。
蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥了巨大作用。
大棚的温度、湿度和二氧化碳含量等这些参数，直接关系到了蔬菜和水果的生长。
国外温室设施相比我国己经发展到比较完备的程度了，而且形成了一定标准，但是在价格上非常的昂贵，缺乏了与我国的气候特点相适应的测控类软件。
而在当今大多数对大棚的温度、湿度、二氧化碳的含量检测和控制都采用了人工管理，这样的就不可避免有测控精度低、劳动强度很大和由于测控不及时等这些弊端，容易造成一些不可弥补的损失，结果不但大大增加成本，浪费了很多的人力资源，并且很难达到预期效果。
因此，为实现高效的农业生产科学化并且提高农业研究准确性，推动我国农业发展，必须大力地发展农业的设施与相应农业工程，科学合理的调节大棚内的温度、湿度以及二氧化碳含量，使大棚内形成有利蔬菜、水果生长的好环境，是大棚蔬菜与水果早熟、优质、高效益的一项重要的环节。
当今，随着蔬菜大棚迅速增多，人们对其性能的要求也越来越高，特别是为提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也随之越来越高。
由于单片机及各种电子器件的性价比迅速提高，使得这种要求变成可能。
1.2国内外温室控制技术的发展概况
温室可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳的条件、避免外界四季变化与恶劣气候对其影响的场所。
它用采光覆盖材料作为全部或部分的结构材料，可在冬季和其他不适和露地植物生长的季节栽培出植物[2]。
温室生产以达到调节作物产期，促进作物生长发育，防治病虫害和提高质量、产量等等为目的。
而温室设施性关键技术就是环境控制，此技术的最终目的是提高控制和作业的精度。
国外对温室环境的控制技术研究得比较早，开始于20世纪70年代。
那时先是采用模拟式组合仪表，采集现场的信息并进行指示、记录与控制[2]。
到了80年代末出现了分布式的控制系统。
目前正在开发和研制计算机的数据采集控制系统的多因子综合控制系统。
现在世界各国温室控制技术发展得很快，一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全的自动化、无人化方向发展。
可以从国内外温室控制技术发展状况来看，温室环境控制技术大致经历了三个发展阶段:
（1）手动控制。
这是温室技术发展初期所采取的控制手段，其时那时并没有真正意义上的控制系统和执行机构。
生产在一线的种植者即是温室环境的传感器，又是温室作物进行管理的执行机构，他们在温室环境的控制方面处于核心[3]。
他们通过对温室内外的气候状况和对作物生长状况观测，凭借其长期积累的经验和直觉推测和判断，手动调节温室内的环境。
种植者采用了手动控制的方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且最有效的，它符合了传统农业的规律。
但这种方式的劳动生产率低，不适合工厂化农业生产的须要，对种植者的素质要求很高。
（2）自动化控制。
这种控制系统须要种植者输入温室作物的生长所需要的环境目标参数，计算机根据传感器实际测量值和事先的设定目标值进行比较分析，以决定对温室环境因子的控制过程，控制相应机的构进行加热、降温和通风等等动作[4]。
计算机的自动控制温室的控制技术实现了生产的自动化，适合规模化的生产，劳动生产率得到了很大的提高。
通过改变温室环境已设定的目标值
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