基于单片机的农业大棚环境监测系统设计.docx

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基于单片机的农业大棚环境监测系统设计

题　目基于单片机的农业大棚环境监测系统设计

学生姓名　王鹏　学号　１213024０35　　　

所在学院　物理与　电信工　程学院　

专业班级　通　　信工　程专业　12０2班

指导教师　　　刘亚　锋　　　　　　　　　

完成地点　物理与　电　信工程学院　实　验　室

２016年6　月５日

陕西理工学院本科毕业设计任务书

院（系）　　物理与电信工程学院　专业班级　通信工程（通信１2０2）学生姓名王鹏

一、毕业设计题目　基于单片机的农业大棚环境监测系统设计　　　　　　　　　　

二、毕业设计工作自２０１５　　年　12月22日起至　　201６　　　年　6　月1８　日止

三、毕业设计进行地点：

　　通信工程实验室A-１103　　　　　　　　　

四、毕业设计应完成内容及相关要求：

　　温度、湿度以及光照等环境参数的测量和控制在日常生活和农业领域中具有广泛的应用。

随着生活水平的大幅提高，人们对大棚蔬菜提出了更高的要求,大棚中农作物在生长过程中，温湿度及光照对其影响较大。

传统测试方法费时费力、效率低，且有时需要不间断监控,以达到实时监测的目的。

针对以上问题，本设计是基于单片机的环境监测系统,该系统可实现温度、湿度及光照的实时测量，通过需要设置测量参数的范围，超出设定范围可发出警报提醒外界进行干预控制。

五、毕业设计应收集资料及参考文献:

１、应收集与课题相关文献1２篇（其中包括一篇英文文献）,文献的发表年限应为2010年至201６年;　　　　　　　　　　　　　　　　　

2、除了文献之外,所参考的书目不能超过3篇;

3、所有的参考资料要留存电子版,在交论文时一并打包交予指导教师。

六、毕业设计的进度安排：

１、必须查阅大量资料（包括一定数量的外文资料）,了解课题的研究背景、意义,熟悉设计中要用到的相关电路知识;完成开题报告；并完成一篇外文文献的全文翻译工作；（1月1日－3月18日）

2、进行系统的概要设计；（3月19日-4月１0日）　　　　　　　　　　　　　　　

3、熟悉设计软件,并提交中期报告;（4月10日-４月2０日）　　　　　　　　

4、系统的设计与实现；准备作品的验收;完成论文第一稿;（４月21日-5月10日）　

5、根据要求对对论文及作品进行完善，完成论文第二稿;（5月11日-５月20日）　　　

６、制作答辩PPT,准备答辩材料,准备答辩,并完成后续工作；（５月21日-６月10日）　　　　　

7、必须定期与指导老师见面，汇报进展情况，按时完成论文的撰写工作。

指导教师签名　刘亚　　锋　　　　　　专业负责人签名　　王　战　备　　　

学院领导签名　　　　熊　晓　军　批准日期　　　　　2016-01-１0　　　

基于单片机的农业大棚环境监测系统设计

王鹏

（陕西理工学院物理与电信工程学院　通信工程专业12０2班,陕西汉中7230０0）

指导教师:

刘亚锋

[摘要]　温度、湿度和人类的生产有着密切的关系,同时也是农业生产中不可或缺的参数。

随着科学技术的发展，温室大棚的应用越来越广泛，为人们创造了更高的经济效益。

本文阐述了一种基于单片机的温室大棚的环境监测系统的设计过程。

该系统主要由单片机STC89Ｃ5２、温湿度传感器DＨT1１、液晶显示LCＤ16０2和光敏电阻等组成,实现了实时采集温湿度信息、温控报警等功能,具有精度高、功能强、体积小、简单灵活等优点，很好的满足了农业大棚环境监测要求。

［关键词］　农业大棚;环境监测；单片机；DHT1１;ＬCD1６０2

Tｈedeｓignof　agricｕｌturalｇreenｈｏuseenviroｎｍenｔａl　mｏｎitoｒｉngｓysｔｅｍbａsedonMCU

WＡNＧＰeｎｇ

（Ｇrade12Cｌａｓs02,Majoｒ　ｉnCoｍmｕnicationEｎｇiｎeerｉnｇ，SchoｏｌｏｆPhysｉcｓａnｄＴｅｌecoｍmｕnicationEngｉｎeeriｎg,Shannｘi　Uniｖersｉtｙ　ｏｆTeｃhnoｌogy，HanZhoｎg　7２３００0,Ｓｈaｎnｘｉ）

Tutｏr:

LIUYafenｇ

Abｓtｒact:

Tｅmｐeｒａｔure，　huｍｉdity，ａnd　huｍａｎproductｉonis　ｃloｓelｙreｌaｔeｄ,butａｌsｏ　anintegralpartof　aｇricultuｒａｌ　productionpａrameｔers.Witｈtheｄeveloｐｍentof　science　anｄteｃhnｏlｏgy，　greenｈouseｓuseｄmorewiｄｅly　forpeｏｐleto　cｒeaｔｅ　ahigherecoｎoｍicｅfficiency．This　paｐeｒ　ｄescｒibesthe　deｓignｏfaｐｒｏcｅsｓSCMgreenｈouseenviｒonmｅntaｌｍoｎitｏrｉnｇｓysｔｅm　isbased.Tｈesysｔem　consiｓtsofmiｃｒoｃontrollerSTC8９C5２，　teｍpｅrａｔureandhuｍiditｙsensoｒs　DHT１１,ＬCD　LCD1６02aｎd　photｏseｎsiｔiveresistance,　etｃ.，to　achiｅvｅareal-tｉmeａｃｑｕiｓｉtioｎof　ｔemｐeraｔureandhumiｄｉｔｙｉnfｏｒmａtiｏn，teｍperatｕre　alａrｍaｎdotｈer　ｆunctioｎs，ｗｉtｈhｉgｈ　ｐrecｉsion,ｐowerfｕl,small,　ｓimplｅandflexibｌｅ,　ｅｔc.,ｇood　tｏｍeｅtｔｈe　aｇricultｕｒａl　greｅnｈousｅｅｎviroｎmｅｎtａｌmｏｎitorｉｎｇ　ｒｅｑｕiｒements.

Kｅyworｄs:

Ａgｒｉcuｌtuｒalgｒeenhouseｓ;　envｉronmentaｌ　monitｏring;ＭCU；DHT１1;ＬＣD１602

ﻬ目　录

引言ﻩ1

1方案论证及器件选择3

１.１方案论证３

1.２主要元器件选择4

１．２.1单片机选型ﻩ4

1．2．3显示器选择4

2　系统硬件设计ﻩ５

2.1主控模块ﻩ5

2.1.1STC8９Ｃ52５

2.1．2主控模块电路７

2.2　DHT11传感器模块ﻩ7

2.2.1　DHＴ１1传感器ﻩ7

2.3光传感器模块ﻩ10

２.41６02液晶显示模块ﻩ11

2.4.１１６0２液晶显示屏ﻩ１1

2.４.２１60２液晶显示模块电路1２

２.5报警模块ﻩ12

2.5．1蜂鸣器１2

2.5.2三极管８5５０13

3系统的软件设计1４

3.1　传感器模块设计14

3．21６02液晶显示模块设计1５

3.３软件调试ﻩ1６

4.1　系统硬件电路焊接17

４．２系统硬件电路调试17

４.3系统硬件电路结果分析ﻩ１７

结束语ﻩ１９

致谢ﻩ２0

附录A英文文献原文22

附录C源程序ﻩ３5

附录Ｄ原理图ﻩ４４

附录E元器件清单ﻩ4５

引言

（1）课题研究的背景

温室对于如今的生产生活的影响越来越大,利用温室技术的研究来提升生产效率，为植物提供适宜的环境。

随着改革开放，特别是90年代以来,我国的温室大棚产业得到迅猛的发展，以蔬菜大棚、花卉为主的植物栽培,在大江南北遍地开花，政府对城市蔬菜产业的不断投入，在乡镇内蔬菜大棚产业被看作是2１世纪最具活力的新产业之一。

温室环境是一种更加利于植物生长，避免环境影响其生长发育。

在大棚里可以种植反季节作物,提高农业效率以及经济效益[2]。

国外在2０世纪７０年代就开始对温室大棚技术进行了研究,采用模拟式显示组合仪表，将采集的信息经过处理然后发出指令进行控制和记录。

分布式控制系统在8０年代出现,经过人们的不断研究，以及对温室控制技术迅速的发展,现在部分国家已经实现了自动化控制并向更先进、更自动化的方向发展。

在我国北方冬季寒冷而漫长,利用温室大棚种植蔬菜能更快的提高人民生活水平。

温室大棚管理主要的因素是温度、湿度及光照的控制。

温度管理一般把一天分为中午前、中午后、前半夜和后半夜四个时段来进行温度调控。

中午之前是促进光合作用的最佳时间,增加有机物的累积为主,将棚温保持在25-30℃最为适宜。

中午过后光合作用慢慢下降,温度要比中午之前降低3-8℃，适宜温度在2２℃左右,避免养分过多的消耗，而降低了有机物的累积。

天黑之后四小时内,温室的温度需降到1２－１８℃，以促进植物对有机物的累积。

之后继续降温3℃左右，不可降得过低，这样容易导致植物产生低温危害。

阴雨天光照缺乏,光合作用进行缓慢,需降低温度5℃左右，以减少呼吸消耗[2]。

现在单片机发展迅速，通过单片机对环境进行监控日益广泛,其小体积、多功能、高性价比等。

运用在自动监控系统中减少人们的劳动,提高生产效率。

（2）温室研究现状

国外温室控制技术以美国最为先进,主要是因为其计算机的发展非常迅速,这也使得以计算机为主的温室环境控制技术迅速发展。

温室大棚内控制包括室内温度、土壤温度、相对空气湿度、通风口状况、保温幕状况、pH调节、CO2浓度;室外控制包括光照强度、相对空气湿度、大气温度、风向风速等［３］。

温室系统的应用为农业生产发展提供了很大的帮助,提高了工作效率,减少劳动量,收获了更多更好的农产品。

荷兰从上个世纪八十年代就开始温室计算机自动控制系统的开发，并不断地研究模拟控制软件。

并通过交互式界面显示必要的信息，设置参数并绘制曲线，修正值曲线和测量数据曲线可以从设定的时间数据库中调用。

其方便的方式可以直接查询数据计算机的串行端口和完成上位机和下位机之间的信息交流。

实现参数设置、信息显示和控制等功能,同时还能够进行数据调整,完成温室环境监控。

国内外温室控制技术的发展史可以分为三个发展阶段：

手动控制:

在温室控制技术前期被广泛采用,其并没有真正意义的控制体系。

种植者不仅要充当温室环境的传感器，又要充当温室作物管理的执行。

温室种植户相当于环境控制核心。

通过对气候条件和作物生长状况的观察，利用以往经验和直觉进行推测和判断，以手动方动式来调节温室环境,这样对作物状况的反应是最直接、最快速、最有效的方式。

但这种控制方式局限性太大,不适合工业化农业生产的需要。

自动控制：

此控制系统必须先输入植物所需的生长目标参数值，经计算机将实际测量的数值和预先设定的目标值进行比较，利用判断后的结果来调控温室环境因子，以控制相应的操作通风、制冷和加热等。

计算机温室自动控制技术实现自动化生产，劳动生产率的提高,适合于大规模生产。

温室环境设