蔬菜大棚温湿度控制系统的设计本科毕业设计.docx

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蔬菜大棚温湿度控制系统的设计本科毕业设计

本科毕业设计

题目蔬菜大棚温湿度

控制系统的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

毕业设计（论文）任务书

题目蔬菜大棚温湿度控制系统的设计

专业电子科学与技术学号姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等

一．主要内容：

1.检测，选择温度和湿度环境参数进行监控。

2.硬件系统设计

（1）温湿度采样系统；

（2）单片机控制系统；

（3）显示系统；

（4）报警控制系统。

3.软件系统设计

（1）单片机系统初始化；

（2）对传感器采集的数据信息进行分析，通过单片机控制温度和湿度；

（3）显示模块以及报警控制模块。

二．基本要求：

1查阅相关书籍、资料，确定合理的方案。

2详细叙述工作原理，以及各功能模块。

3采用温湿度传感器测量大棚内温度以及湿度。

4显示模块显示测量的温度和湿度数值。

三．主要参考资料：

[1]谭浩强．单片机课程设计[M].北京：

清华大学出版社，1989

[2]张毅刚．单片机原理及接口技术[M].哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，1990

[3]郭天祥．新概念51单片机C语言教程[M].电子工业出版社，2009

完成期限：

指导教师签名：

专业负责人签名：

填表日期：

毕业设计（论文）开题报告

课题名称

蔬菜大棚温湿度控制系统的设计

课题来源

教师拟定

课题类型

BY

指导教师

学生姓名

学号

专业

电子科学

与技术

开题报告内容：

（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。

）

1、调研资料的准备

1、了解选题背景：

蔬菜的生长对于温湿度具有一定的要求，因此需要对环境的温度和湿度进行监测和控制。

随着科学技术的发展，也要求利用现代化仪器，更方便的测试蔬菜大棚内的温湿度以及控制系统，从而进一步提高蔬菜产量和数量。

2、查阅了相关书籍及参考资料

（1）艾运阶.MCS_51单片机项目教程.北京：

北京理工大学出版社，2012

（2）谭浩强.C语言程序设计（第三版）[M].北京：

清华大学出版社，2005

（3）程国钢，陈跃琴，崔荔蒙.51单片机典型模块开发查询手册.北京：

电子工业出版社，2012

（4）白延敏.51单片机典型系统开发实例精讲.北京：

电子工业出版社，2009

二、设计目的、要求

为了更好的利用温室栽培这一高效技术，就必需运用科学的、先进的管理方法，用以对不同种类蔬菜生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。

这种自动控制的方法，可以准确的监控与调节温室内的环境，从而提高蔬菜生产产量。

1.采用温湿度传感器测量大棚内温度以及湿度。

2.显示模块显示测量的温度和湿度数值。

三、设计思路

本设计主要采用由单片机控制的设计方案，主要有传感器、A/D转换器、单片机、电源和显示电路几部分组成。

1.温湿度传感器：

传感器是一种可以将重量转化成电量的转换元件，从

而可以把温湿度转换成适合于计量求值的信号。

2.A/D转换器：

A/D转换器是将输入的模拟信息转换成计算机可以识别的数字信息。

3.控制部分：

单片机将A/D转换器转换后的数字量进行处理，并送往显示电路显示。

4.显示单元：

使用1602液晶显示屏来显示控制模块送来的数字量，即被测环境温度及湿度。

5.电源：

电源为电路提供直流电源。

四、预期成果

1.外文文献翻译、开题报告、文献综述及毕业设计说明书。

2.按设计要求完成实作，实现可以检测并显示室内温湿度数值，当超过设定数值时，系统将发出报警。

五、任务完成的阶段内容及时间安排：

根据进度要求完成。

六、完成设计（论文）所具备的条件因素

1.学校为我们提供的实验室包括：

电子产品组装实验室、单片机室等。

2.使用Keil、protes等软件。

指导教师签名：

日期：

注：

课题来源要填写明确（如教师拟定、学生建议、某企事业单位项目等）

课题类型：

（1）A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—制作（作品）

（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题；

要求

（1）、

（2）均要填，如AY，BY等。

蔬菜大棚温湿度控制系统的设计

摘要

温湿度控制已成为当今社会研究的热门项目。

是农业生产过程中必须考虑的因素，作为最常见的被控参数。

现在国外有很多农场对于温室的智能控制系统有了一定的应用，但其成本高昂，针对国内大棚的特点是不能做到全面的普及。

正对这一实际情况，研发一套低价格、高性能的温室温湿度控制系统，在我们国内具有非常广泛的应用前景和实际意义。

本文以STC89C52单片机为核心控制器，结合DHT11电容式数字温湿度传感器，液晶显示屏1602显示以及模拟调节模块，完成电路硬件设计。

通过软件编程控制数据下载到单片机完成温湿度显示、阀值设置。

此次设计系统能实现的功能如下：

通过四个按键方便地实现温湿度上限的调整，液晶显示屏能实时显示当前环境温湿度。

芯片AT24C04使存储的温度上限和湿度上限可以掉电永久保存。

当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。

结合三极管和继电器，该信号也可以驱动继电器打开或切断排风扇转动。

文中提出了设计方案，讨论了蔬菜大棚温湿度巡回检测与控制的基本原理，进行了可行性论证。

给出了电路图和程序流程图并附有源程序。

关键词：

传感器；温湿度；单片机；智能控制

DESIGNOFCONTROLSYSTEMINTEMPERATUREANDHUMIDITYFORVEGETABLEGREENHOUSE

Abstract

Intoday'ssocialstudies,temperatureandhumidity controlhasbecomea hotitem . Isafactorthatmustbeconsidered intheindustrialandagriculturalproductionprocess. Asthecontrol parameters ofthemostcommon. Nowtherearealotoffarmsforoverseasgreenhouseintelligentcontrolsystemhasacertainapplication,butitshighcost,accordingtothecharacteristicsofdomesticgreenhouseiscan'tdothecomprehensivepopularization.Istheactualsituation,developedasetoflowprice,highperformanceofthegreenhousetemperatureandhumiditycontrolsystem,inourcountryhasaverybroadapplicationprospectsandpracticalsignificance.STC89C52single-chipmicrocomputerasthecorecontroller,thispapercombinedwithdigitaltemperatureandhumiditysensorDHT11capacitancetype,LCDdisplayand1602simulationadjustmentmodule,completethedesignofhardwarecircuit.Throughsoftwareprogrammingcontroldatadownloadedtothesingle-chipmicrocomputertemperatureandhumiditydisplay,thresholdSettings.Thedesignsystemcanrealizethefunctionisasfollows:

throughfourbuttonseasilyrealizetheadjustmentoftheupperlimitoftemperatureandhumidity,LCDscreencandisplaythecurrentenvironmentaltemperatureandhumidityinrealtime.ChipAT24C04storagelimitthemaximumtemperatureandhumiditycanbepermanentwhenpowersupplydrop.Whentemperatureorhumiditytransfinitealarmsignallightlampaccordingly.Combinedwiththetransistorandrelay,thesignalcanalsodrivetherelayonorcutoffthefanrotation.Thispaperputsforwardthedesignscheme,anddiscussesthevegetablegreenhouses,thebasicprincipleofthetemperatureandhumiditymeasurementandcontrolcircuit.Thecircuitdiagramandprogramflowchartaregivenwiththeactiveprogram.

Keywords:

Sensor；temperatureandhumidity；MCU；intelligentcontrol

前言

目前，随着蔬菜大棚数量的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高。

特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。

传统的蔬菜大棚只是依靠人工来控制，一般是在棚内悬挂温度计，通过观察温度计的实数，根据以往的经验来判断室内的温湿度。

而这种方法费时费力，并且有测控精度低、劳动强度大以及测控不及时等弊端，容易造成很大的的损失。

这种传统的方法不但大大增加了成本，浪费了人力物力，而且很难达到预期的成果。

因此为了实现高效科学化农业生产并提高农业研究方向的准确性，推动我国农业的快速发展，必须大力发展农业设备与相应的农业技术工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度等环境因素。

这就需要研发价格适中的、自动化程度高，便于管理的自动化控制设备，提高管理效率，增加蔬菜产量和质量。

本文所设计系统是利用价格便宜的一般电子器件来设计一个参数精度高、操作便捷、性价比高的应用于农业种植生产的大棚温湿度测控系统。

1设计概述

1.1国内外智能控制系统的发展概况

现代社会随着科学技术的发展，尤其是农业方面，更多技术应用于农业，农业技术的研究和开发越来越受到重视。

众所周知，温室大棚已经成为现代高效经济农业的一个重要组成部分。

随着现代控制技术的快速发展，以及计算机网络系统和电子产品的结合性应用，使得现代化农业发展，正走向一种专业化、自动化的发展趋势，这种模式必将是未来农业发展的方向。

现代化智能控制系统是一种智能化管理大棚内部环境的科学系统，这种系统需要相应的感应设备来保证其正常运行，智能控制系统就是将科学信息技术运用到农业的体现，通过系统软硬件结合，设定的各种指令，自动化的完成管理工作，不需要大量的人工操作，是一种现代化农业发展的重要便捷工具。

应用电子计算机和自动控制技术来实现农业生产和管理的自动化，是现代化农业的重要标志。

近几年随着电子信息技术的飞速发展，带来了大棚温室控制与管理技术方面的一场革命。

在农业生产、花卉种植、动植物养殖等方面有着广泛的运用，对于农业生产的产量与质量有着巨大的经济效益与社会效应。

温室大棚就是建立一个模拟适合植物生长的气环境条件，创造一个人工气象环境，来减小温湿度对植物生长的约束。

而且温室大棚能够摆脱环境对植物生长的限制，使不同的农作物在不适合生长的季节产出，从而也使得季节的变化对农作物的生长不再产生过度影响。

由于温室大棚能带来丰厚的经济效益，所以温室大棚越来越普及，并且早已成为农民增收的主要手段。

现代智能控制系统能够有效、便捷的对温室大棚内部环境控制，这种系统控制过程科学管理，可以提高操作的准确性，同时也降低了对农民体力劳动的强度。

除此之外，它还能准确、定时、高效的进行温湿度控制与调节，可以节省人力、物力，从而可以提高农作物产量。

现代化智能温室大棚控制系统主要应用于西方先进国家，尤其是美国。

然而在我国农业中的使用却不多，同发达国家相比，有着较大的差距。

国内即使有些使用的了现代化控制系统，但一方面由于缺乏足够管理经验、技术，不能创造更多经济效益，另一方面由于它本身价格昂贵，使得不能在国内普遍推广。

结合我国实际情况，只有提高自动控制系统的智能化，使温室控制系统更加智能、方便。

采用廉价的电子产品使其价格能被广大农民所接受，才能使智能温室大棚控制系统在农业中有着广泛应用。

1.2系统设计背景

本文主要是应用STC89C52单片机来设计的丝瓜大棚温湿度控制系统。

丝瓜是喜温喜光耐热性的作物。

但是在排水不良的情况下，结瓜少，瓜身短，瓜茎小，产量低。

所以在生产上必须选择适宜丝瓜所适应的生长环境条件。

丝瓜种子发芽的适宜温度为28～30℃，30～35℃时发芽迅速，气温高于35℃时，生长势减弱，甚至出现凋萎而影响花蕾和结实，丝瓜生长发育的最适宜适宜温度为28～36℃。

丝瓜喜湿、怕干旱，在土壤湿度含水量70%以上的环境下生长最好，低于50%时生长缓慢，空气湿度不应小于52%，在75%～85%时，生长速度快、结瓜多，短时间内空气湿度达到饱和时，仍可正常地生长发育。

在瓜类中以丝瓜最耐湿，开花结果盛期要求温度更高，在炎热的夏秋只要不缺水肥，开花结果就会一直很旺盛。

一般在温湿度适宜，风较小的天气是最有利于丝瓜的生长。

丝瓜也有很大的经济价值。

丝瓜中含有丰富的维生素B1能防止皮肤老化，维生素C能增白皮肤等成分，能够使皮肤洁白、细嫩。

故丝瓜汁有“美人水”之称。

除此之外，还有很大的药用价值，古籍记载，丝瓜具有清热化痰、行血脉等功效。

此次设计的温湿度的控制系统主要包括以下几个方面：

感应环境温湿度，判断温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，报警灯发出报警；同时相应的控制设备工作，如本次设计利用继电器和排风扇组成的控制系统；除湿设备工作后，单片机系统判断异常是否处理完毕；以及若异常处理完毕，解除报警。

本次设计就是利用价格便宜的一般电子器件来设计一个参数精度高，操作便捷、性价比高的应用于农业种植生产的丝瓜大棚温湿度测控系统。

2系统设计思想 

在传统的温湿度测控系统中,往往只是采用模拟技术进行设计。

传感器采用热电阻、热电偶等模拟器件。

温湿度测控系统还需要额外加补偿电路，电路安装复杂，价格昂贵,而且必须经过A/D转换后才可以被微处理器识别和处理，这样就可能会出现一些错误或者误差，例如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题，从而影响到测控系统的精确性，影响整个系统的稳定性能。

随着科学技术的不断提高，更多的科学技术应用到现代化农业中，温湿度测控系统也正在朝着集成化、智能化、自动化的方向发展。

现代农业的发展，尤其是蔬菜大棚的推广，也要求要有现代化设施来控制棚内温湿度等含量，便于自动化管理。

然而目前应用于温室大棚的温湿度测控系统大多数采用模拟温度传感器、多路模拟开关、A/D转换器及单片机等组成的传输系统。

这种温湿度度采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆，才能把传感器采集的信号送到采集卡上，这种系统成本高。

同时线路上传送的都是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大。

本次设计系统是采用STC89C52单片机和DHT11的低成本的温湿度测控系统。

系统主要包括系统硬件的设计和系统软件的设计。

硬件电路主要包括单片机、显示模块、报警灯、温湿度传感器、按键、排风扇等六部分，系统显示模块由DHT11温湿度传感器及LCD1602字符型液晶模块构成，该电路系统简单、工作稳定、集成度高、调试方便，具有一定的实用价值，很容易在现代化农业中推广实施。

此次设计系统的一大特点是可以通过下位机中的按键输入温湿度的上限值和预置值，温湿度传感器可以将环境中检测的温湿度非电量参数转化成电量信号，再将