基于单片机的温室温湿度控制系统的设计毕业论文含全部源程序.docx
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基于单片机的温室温湿度控制系统的设计毕业论文含全部源程序
天津**大学
毕业设计（论文）
基于单片机的温室温湿度控制系统的设计
姓名
学院电子与信息工程学院
专业电子信息工程
指导教师
职称
2014年6月4日
天津**大学毕业设计（论文）任务书
题目
基于单片机的温室温湿度控制系统的设计
学生姓名
学院名称
电子与信息工程学院
专业班级
课题类型
生产实际
课题意义
温室温湿监控制系统的设计是一个对现实生活非常实用，对学生知识运用非常好的锻炼课题。
本课题研究的主要内容是设计制作对温室内温湿度的监督与控制，相当于简易空调的制作，了解空调系统，运用原理设计制作方案，传感器获取外界温湿度参数，51单片机编程控制，实现智能化设计；并用仿真软件对控制效果进行仿真研究。
任务与进度要求
主要参考文献
[1]陈明荧.8051单片机课程设计实训教材[M].北京：
清华大学出版社，2003．
[2]徐新艳.单片机原理应用与实践[M].北京：
高等教育出版社，2005．
[3]吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：
清华大学出版社，2002.
[4]王千.实用电子电路大全[M].电子工业出版社，2001.
[5]冯博琴.微型计算机原理与接口技术[M].北京：
清华大学出版社，2004.
[6]张毅刚.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2004.
[7]张淑清，姜万录等.单片微型计算机接口技术及应用[M].国防工业出版社，2003.
起止日期
—
备注
院长教研室主任指导教师
毕业设计（论文）开题报告表
2014年3月10日
姓名
学院
电子与信息工程
专业
电子信息工程
班级
题目
基于单片机的温室温湿度控制系统的设计
指导教师
一、与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：
国内外研究情况：
智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。
目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。
湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。
近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。
湿敏传感器正从简单湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。
主要内容：
以STC89系列单片机为核心，通过传感器采集温室内的温湿度进而启动设备调整温室温湿度以达到舒适的环境。
目的和意义：
能够一改以前靠人力控制温湿度的状况，彻底地做到温湿度检测和控制的智能化。
从而大大提高系统的方便性以及稳定性。
二、进度及预期结果：
起止日期
主要内容
预期结果
.06
收集材料，熟悉设计要求，写开题报告
设计电路图，进行电路仿真
购买元器件，进行电路焊接
电路功能与系统完善
准备毕业答辩
能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。
通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（蜂鸣器提示音）进行报警。
完成课题的现有条件
实验室的基本仪器，电脑仿真软件，图书资料，网络资源
审查意见
指导教师：
年月日
学院意见
主管领导：
年月日
天津**大学毕业设计（论文）进度检查记录
题目
基于单片机的温室温湿度控制系统的设计
学生姓名
学院名称
电子与信息工程
专业班级
指导教师姓名
指导教师职称
日期
指导记录
天津**大学本科毕业设计（论文）评阅表
（设计类）
毕业设计
题目
基于单片机的温室温湿度控制系统的设计
学生姓名
学生班级
指导教师姓名
评审项目
指标
满分
评分
选题
能体现本专业培养目标，题目大小、难度适中；学生工作量饱满，能得到较全面训练。
10
题目与生产、科研等实际问题结合紧密。
10
课题调研
文献检索
能独立查阅文献以及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息从中获取新知识的能力。
15
外文应用
能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。
5
设计说明书（论文）
设计图纸（插图）简洁、规范、无差错，设计栏目齐全合理，能正确使用国家标准单位。
15
设计说明书（论文）结构严谨，表达清楚，文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，书写格式符合规范。
15
能根据毕业设计目标进行实验设计，对数据的运算及处理正确无差错，对实验结果的分析准确。
20
设计具有创新性或实用价值。
10
合计
100
意见及建议
评阅人签名：
年月日
天津**大学毕业设计（论文）成绩考核表
学生姓名
学院名称
电子与信息工程学院
专业班级
题目
基于单片机的温室温湿度控制系统的设计
1．毕业设计（论文）指导教师评语及成绩：
成绩：
指导教师签字：
年月日
2．毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩：
成绩：
答辩主席（或组长）签字：
年月日
3．毕业设计（论文）总成绩：
a.指导教师
给定成绩
b.评阅教师
给定成绩
c.毕业答辩成绩
总成绩
（a×+b×+c×
摘要
在快速发展的现代农业生产中，许许多多的、健康的农产品都来自于大棚温室栽培作物。
温室大棚的应用已经越来越广泛,它可以为人类创造很大的经济价值和良好的社会效益。
传统的温室温湿度控制是完全靠人工来进行控制和测量的。
不仅费时费力，而且效率低、效果差。
现如今，在温室大棚中，智能的控制系统将直接影响到农作物的产量以及生长情况等等。
近些年来，各种各样的单片机和传感器迅速发展，因此我们可以用这些来使温室智能控制系统更加完善。
本次设计是以STC89C52单片机为主控芯片，结合DHT11数字温湿度传感器，12864智能液晶显示屏等设计了一个结构简单并且容易操作的温室温湿度控制系统。
我们可以通过编程来实现对温室温湿度的智能控制。
当温室内的温度过高时，蜂鸣器报警，继电器工作，控制空调来进行降温；反之，则开启空调进行升温。
对于湿度的控制亦是如此。
通过加湿和干燥进行控制。
相对于其他普通的温室智能系统，此设计具有价格低，性能优，安全性高，稳定性强等诸多优点。
通过此系统，对蔬菜大棚内的温湿度进行可靠地、有效地控制与检测，从而保证大棚内的农作物在最佳的温湿度条件下生长，提高质量和产量，以达到我们想要的结果。
关键词：
单片机STC89C52；矩阵键盘；温湿度传感器；12864液晶屏显示；继电器
ABSTRACT
Intherapiddevelopmentofmodernagriculturalproduction,manyhealthyagriculturalproductscomefromthecultivationofcropsinhothouses.Hothousesapplicationshavebecomeincreasinglywidespread.Itcancreategreateconomicvalueandsocialbenefitsforhumans.TraditionalgreenhouseTemperatureandHumidityControlSystemisentirelybymanualcontrolandmeasurement.Notonlytime-consuming,butalsoinefficientandineffective.Now,inthehothouse,theintelligentcontrolsystemwilldirectlyaffectcropyields,growthandsoon.Inrecentyears,avarietyofmicrocontrollerandsensordevelopedrapidly,sowecanusethemtomakemoreperfectgreenhouseintelligentcontrolsystem.Thedesign,whichisbasedonSTC89C52microcontrollerasthemasterchip,combinedwithDHT11digitaltemperatureandhumiditysensors,12864IntelligentLCDscreenandsoon,hasasimplestructure,andthegreenhousetemperatureandhumiditycontrolsystemiseasytooperate.Wecanprogramtoachievetheintelligentcontrolofgreenhousetemperatureandhumidity.Whenthetemperatureinthegreenhouseistoohigh,thebuzzeralarm,andtherelaybegintoworktocontrolairconditioningforheating;contrary,theairconditioningisforcooling.Thesameappliestothehumidity,controlledbyhumidifyinganddrying.Comparedtoothercommongreenhouseintelligentsystems,thisdesignhasalowprice,excellentperformance,highsecurity,stability,andmanyotheradvantages.Inthiscontrolsystemofthegreenhousetemperatureandhumidityvegetablesreliablyandefficientlyarecontrolledandtestedtoensurethegrowingofcropsunderpropertemperatureandhumidityconditions,whereimprovingqualityandproductivityiseasy,inordertoachievetheresultswewant.
Keywords：
SCMSTC89C52；keyboard；temperatureandhumiditysensors；12864LCDdisplay；relay
第一章绪论
课题研究的背景
温湿度与人类的生活发展密不可分。
我国是个农业大国，农产品贸易在我们经济发展中占了举足轻重的位置。
在我国，特别是近些年来我们的农产品出口量一直保持着增长的趋势。
随着世界贸易的展开，国际竞争越来越激烈，在如此的一个国际化大趋势下，我国农业产品的发展必须通过提高本国农业产品的数量、质量以及我国政府各方面政策的支持等战略来减少贸易壁垒。
蔬菜、水果，水产品等的生长需要一个适宜的生长环境，这样才能保证有更大的产量和更好的质量。
而这样的一个适合的环境，温度和湿度是两个非常重要的指标。
同时温湿度也是我国工业生产实践中很关键的工艺参数。
例如电子、机械、计算机、石油、化工、生物医学等都需要一个严格的温湿度控制。
并且改革开放以来，我们的生活水平不断提高，人们对生存环境的要求也愈加苛刻。
我们都想要一个更加适宜更加舒适的环境。
无疑温湿度也就成为了我们关注的重要方面。
另外，伴随着科学技术的迅速成长，形形色色的高性能、低功耗设备愈来愈多，各个行业对温湿度检测的要求标准也愈来愈高。
传统的温湿度检测是以人为核心的。
测量繁琐复杂，操作起来极不方便，费时费力。
现在我国各地建立了许多新型的温室大棚，种植各种反季节蔬菜、水果、花卉，用来满足人们日益对生活的高追求、高标准。
其实不光是温室内的农产品，也包括养殖业，都对温湿度有着越来越高的要求。
在养殖场里我们可以看到各种牲畜都需要有个舒适安逸的环境才能长得更快。
研究温室内温湿度的控制系统，为温室提供一个更好的温湿度，保证一个良好的环境，这样可以有更多的温室农产品、牲畜供我们使用，使得我们的生活质量越来越高。
本次设计就是针对温室内的温湿度进行一个智能控制。
课题的国内外概况
（1）国内温度控制系统的研究
和发达国家相比，我们对温度控制技术的研究是比较晚的。
我们在认真学习了西方发达国家的温度控制技术之后，我国科学技术人员不断地努力进取，多次研究试验，才慢慢掌握了微机控制技术。
但是这项技术我国也并不是完全性的了解和掌握。
我们的技术只是局限在对温度这个环境因子的控制上。
根据控制目标的不一样，温度控制技术分为下面两种：
一、动态温度跟踪
二、恒温温度控制
当今世界，常用来控制温度的一般是智能调节器。
这类调节器在市场上非常多。
国外的调节器分辨率和精度都很高，价格昂贵。
国内的调节器虽然价格比较低，但是精度和分辨率远远不如国外的，落后很多。
所以我们只有在对温度要求不是很高的情况下使用国内的调节器才能取得比较理想的效果。
从技术上来看，以单片机为核心又分为：
一、单参数单回路系统
二、多参数综合控制系统
第二类系统在实际生产中并没有真正的实现，生产实际中有很多问题没有解决。
未来还需要我们不断地努力，争取早日实现多参数综合控制系统的设计。
与此同时，中国的温度测量控制水平还很低，远远达不到实际生产实践中的工厂化水平。
尽管中国在温度控制水平上和欧美国家相差很大。
但是近几年来我国的温度控制技术发展还不错，正在呈现逐步上升的趋势。
（2）国外温度系统的研究
国外对温度控制技术的研究相对较早。
在上个世纪70年代，国外首先采用了模拟式的组合仪表，用来采集现场信息并进行显示、记录和控制。
80年代末又出现了分布式控制系统。
如今国际上正在开发和研制计算机数据采集控制系统的多参数综合控制系统。
当今世界，各国的温度测控技术发展日益增快，尤其是欧美发达国家，他们正在实现自动化的基础上逐步走向完全自动化、无人化。
当今世界，国际上已研究出各种数字温度传感器一系列产品。
智能温度传感器是在自动测试技术、微电子技术、计算机技术这三大技术的前提下逐步研制出来的。
数字温度传感器是由下面几部分构成的，分别为①A/D转换器②存储器（或寄存器）③信号处理器④温度传感器⑤接口电路
（1）国内湿度控制系统的研究
自从中国加入WTO（世界贸易组织）以后，国内生产的商品遭遇了越来越大的挑战。
各行各业特别是科学技术领域都迫切需要自动控制技术、应用电子技术进行更多更好的改造和提升。
温度和湿度是环境因素中的两大重要因素。
在农业领域，严格地控制温度和湿度可以有效地提高植物的产量和质量，给我们带来更高质量的生活。
但是过去我们对温度和湿度的测量方法太落后，无法满足对温湿度的很好的智能控制。
在食品行业，也是差不多都是凭经验，靠感觉。
一般很少有人使用精度极高的湿度传感器。
如今海内市场出现了越来越多的湿度传感器，我们最常见到的就是电容式湿敏元件了。
作为一名学电子的学生，我们都知道，很多元器件以及仪器仪表的使用都需要一个严格的环境。
比如温度、湿度等。
不同的环境给我们带来的测量结果也是不一样的。
所以在测量湿度的时候也是一样的。
绝大多数的湿敏元件只有在一个合适的温湿度环境下才能正常工作。
对于特殊环境下的测试，国内包括许多国外的各种湿度传感器都很难做到精确的测量。
（2）国外湿度控制系统的研究。
湿度测量及湿度传感器产品属于90年代后才兴起的行业。
湿度传感器主要有电阻式和电容式这两种。
近些年来，国内外在湿度传感器的研发领域取得了很大的进步。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件走向智能化、集成化和多参数检测。
国内外存在的湿度传感器产品质量相差很大，水平不一，价格也是相差甚远。
对于湿度测量最主要的是湿敏电容技术，但是这项技术在国内还不是很成熟，大部分都是来自国外的。
课题研究的意义
单片机是用于控制的一个常见芯片，它也是一个小型的计算机。
单片机有很多的优点，比如它体积很小，有着很高的可靠性、很强的功能、我们用起来很灵活方便。
单片机的使用给人们带来了巨大的方便，使人们的生活更加美好、多姿多彩。
在整个控制系统中，单片机是我们控制的核心。
单片机操作起来简单，价格较低，非常适合做一些设计使用。
我们这个系统主要用来采集温室内的温湿度信息，及时的反映出温湿度的变化，以便及时的对温室内的温湿度做出调整，保证一个良好的温湿度环境。
在超过温度上下限范围时通过多种控制方式来实现温度的上升或者下降，从而保证在一定范围内的温度。
对于湿度的控制也是同样的道理。
将系统应用到温室中来控制温室内的一个温湿度，无疑为温室内植被生长提供了更加适宜的温湿度环境。
有些植被必须在某些特定环境下才可以生长的很好，这样的情况下安装温湿度装置对其进行监控就是非常有必要的。
像温室大棚种植蔬菜、水果、花卉等，我们能够用单片机来实现对温室的一个控制，显而易见会给我们带来很大的一个方便。
我们设计的这个系统可以及时、精确地反映温室内的温度以及湿度的变化，保证温室内温湿度的控制要求。
温室温湿监控制系统的设计是一个对实际生产生活非常实用，可行性很高的一个设计，对学生在单片机知识的运用上也是非常好的锻炼课题。
课题研究的主要内容
本课题的核心在于我们对温室内温湿度控制，为温室提供一个适宜的温湿度环境。
在此设计中我们选择了STC89系列的单片机。
温湿度的采集是这个设计中很重要的模块，我们要选择合适的传感器来采集信息，再将采集到的温湿度信息及时有效地传送给单片机，然后单片机处理数据后发送到到液晶显示屏。
如果温室内当前的温度和湿度值超过我们设定的极限值时，蜂鸣器会报警。
与此同时单片机控制继电器工作，实现继电器的开关闭合，从而控制空调设备的启动以来升高（或降低）温度。
对于湿度的控制，也是如此。
通过这样一个温室大棚温湿度控制系统，确保适当的温度和湿度环境。
本课题的设计要求是：
（1）非常人性化的设计。
当系统上电后，我们可以通过矩阵键盘设置我们所需要的温湿度限值范围，用来控制温室内的温湿度保持在一定的合适范围内。
（2）在12864液晶显示屏上，我们可以看到当前的温度和湿度数据。
而且这些数据的更新要及时，可以比较准确地反映出温室内当前的值。
（3）系统不仅可以显示出来温室内的温湿度当前值。
同时，当温湿度值不在我们预先设置的范围内时，系统也应该自动做出调整，以实现我们系统的一个智能化。
具体操作就是系统会根据我们最初设置的温湿度限值来判断是否要启动报警装置以及继电器是否工作以便采取有效方案进行调整温室内的温湿度。
（4）在这个设计中，我们加了一个时钟的功能。
可以显示时间和年月日。
一来方便工作人员及时的得到时间的一个信息。
二来也可以很好的知道不同季节或不同时间段应该要有不同的一个温湿度控制要求。
课题研究的实现原理
本课题最重要的就是温湿度采集模块以及如何将温湿度的信息显示出来。
在本文中，我们选择了STC89C52单片机。
在之前的学习中我们知道STC单片机对工作环境的要求比较低，但是执行指令的速度却非常快。
在传感器模块中，我们选择的是DHT11智能温湿度传感器。
该传感器能够同时采集温度和湿度的当前值，它告别了过去要同时控制温度传感器和湿度传感器两个传感器的测量，集两个传感器于一身，实现对温湿度的同时测量。
这样可以使我们的系统更加方便、简洁。
这样我们的温湿度采集模块就完成了。
采集好的数据要传送给单片机主控模块。
在多次衡量后，我们最终还是选择了我们最为熟悉的STC89C52单片机。
在温湿度控制模块，我们选择了DHT11这个数字温湿度传感器来采集温室内的温湿度信息，然后将采集到的温湿度信息传送给单片机进行处理，然后再交给12864液晶显示屏。
这样我们就看到了当前的一个温湿度值。
显示模块也就成功完成了。
对于报警模块蜂鸣器无疑成为我们的最佳选择。
当系统工作时，我们首先要设置温湿度的限值（一个上限值，一个下限值）。
当温室内的当前温湿度值超越我们的限制范围时，蜂鸣器会报警。
在这个系统中无论是温度还是湿度超过我们所需要的界限值时，蜂鸣器发出的声音是一样的。
我们是通过控制部分的指示灯报警方式来显示出温度还是湿度的一个报警，以加以区别。
控制模块我们选择的是用继电器来实现我们所要达到的一个控制。
当温湿度出现异常时，继电器工作。
我们都知道继电器其实就是个开关的作用。
当不同的情况下，不同继电器工作，实现开关的一个闭合。
从而控制我们的空调或者其他设备工作，用来控制温湿度的一个及时调整。
在这里我们用的是几个不同颜色的LED灯来代表不同的行为，以便有效地调整温室内的温湿度，从而实现了简单控制。
大体来说我们的硬件电路还算相对简单。
我们在这个系统中多加了一个功能就是时钟的功能。
通过DS1302来显示一下当前时间和年月日。
相当于一个万年历，也是对这个系统的一个完善。
给温室内工作人员一个提示和对温湿度控制的一个完善。
工作人员可以及时的知道不同时间段内温湿度的一个变化情况。
第二章系统总体方案设计
天津工业大学毕业设计（论文）
功能要求
关于我们的课题“基于单片机的温室温湿度控制系统”具体要求如下:
（1）采用适合的主控芯片单片机、传感器以及液晶显示屏等。
（2）系统要实现以下功能：
单片机接收来自传感器的数据进行处理和分析，把得到的温度和湿度值通过液晶显示屏显示出来，完成温湿度数据显示；
（3）温湿度的限值是可以通过电路板上的矩阵键盘来进行设置和修改，以便随时做出调整。
（4）当温湿度不合适的时候应发出报警信息；
（5）根据系统分析的不同结果，对温室内的温湿度进行控制。
在本课题中也就是进行升温、降温、加湿、去干的一个操作。
（6）系统的一个完善改进，即加入时钟芯片，可实现时间的一个显示。
方便工作人员对时间的一个把握以及系统本身功能的一个完善。
设计思路
对于本课题的设计，我们的硬件电路组成部分如下：
（1）单片机主控模块
（2）温湿度控制模块
（3）液晶显示模块
（4）矩阵键盘模块
（5）报警模块
（6）继电器控制模块
（7）时钟模块
要想完成温室内的温湿度自动控制，首先必须要有搜集温湿度信息的模块。
综合考虑各方面的要素，我们选取DHT11来作为这个模块的芯片。
它是个数字温湿度传感器。
将DHT11采集到的温湿度信息传送给主控模块，在这个课题中我们将单片机作为我们的主控模块。
然后单片机将来自传感器的温湿度信息进行分析和处理，最终通过12864这个液晶显示屏显示出来。
LCD12864液晶显示屏能够显示4行的汉字，为了增加我们系统的一个功能，我们又加了个时钟芯片DS1302。
DS1302用来显示当前的一个时间和年月日。
对于温室里的一个液晶显示器来说，这样子信息更加充足，人们能够得到更多的相关信息，以便更好地控制温湿度。
当温湿度发生异常的时候我们就要及时的采取措
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