项目编号：mcuclub-201
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说明书总字数：14000＋
摘要
随着科学技术的不断发展，农业生产信息化与智能化已经成为提高农业生产率的必然趋势。温室作为种植具有较高经济效益农作物的重要场所，能够显著增强农业的抗、减灾与反季节生产能力。温室植物的生长受各种环境因素的影响 其中影响较大的是温度和湿度。若昼夜的温度和湿度变化很大这对植物生长极为不利。因此必须对温度和湿度进行监测和控制使其保持在适宜植物生长范围内以提高其产量和质量。
该系统的设计是基于STC89C52单片机和DHT11温湿度传感器来完成温湿度监测和控制功能，能显示当前的实时温度、湿度，并实现升温、降温、加湿、除湿的系统控制。该设计由硬件设计和软件设计两部分构成。硬件设计主要根据控制系统的结构和功能进行硬件选型包括STC89C52单片机、DHT11温湿度传感器、液晶显示屏等。软件程序设计主要包括STC89C52实现温度控制程序；其中STC89C52的嵌入式程序其功能是将DHT11芯片采集的温湿度量，转换成STC89C52可识别的数字量，并和显示和控制模块连接，完成监测和控制功能。
关键词：STC89C52；DHT11；液晶显示屏；温湿度测量；蜂鸣报警；Abstract
With the continuous development of science and technology, agricultural production information and intelligence has become an inevitable trend to improve agricultural productivity. As an important place for planting crops with high economic benefits, greenhouse can significantly enhance agricultural resistance, disaster reduction and off-season production capacity. The growth of greenhouse plants is affected by various environmental factors among which temperature and humidity are the most important. If the temperature and humidity vary greatly from day to night this is very bad for plant growth. Therefore, temperature and humidity must be monitored and controlled to keep it within the proper range for plant growth to improve its yield and quality.
The design of the system is based on STC89C52 microcontroller and DHT11 temperature and humidity sensor to complete the temperature and humidity monitoring and control function, can display the current real-time temperature, humidity, and achieve temperature, cooling, humidification, dehumidification system control. The design consists of hardware design and software design. Hardware design mainly according to the structure and function of the control system hardware selection, including STC89C52 microcontroller, DHT11 temperature and humidity sensor, LCD screen, etc. The software program design mainly includes STC89C52 temperature control program; Among them, the function of STC89C52 embedded program is to convert the temperature and humidity measurement collected by DHT11 chip into the digital quantity that CAN be recognized by STC89C52, and connect with the display and control module to complete the monitoring and control function.
Key words: STC89C52; DHT11; LCD screen; Temperature and humidity measurement; Buzzer alarm;
目 录
摘要
第一章 绪论
第二章 系统设计方案
第三章 硬件设计
第四章 软件设计
第五章 仿真测试
第六章 实物测试
结论
参考文献
致谢
附录
附录1：原理图
附录3：程序
第一章 绪论
1.1 选题背景及实际意义
农业科学与信息科学相互渗透、融合是现代农业的显著特征。各种高新技术不断应用于农业的生产，农业信息化的总趋势就是：计算机技术，信息存储和数据处理技术以及各类软件、通信、网络，人工智能与计算机控制系统等综合应用于农业生产。长期以来，对温室环境的监测普遍采用人工方式，这种传统的数据采集方法耗 时耗力，准确性不高，而且容易受其它因素干扰，很难达到预期的效果。特别是在 蔬菜温室的生产管理中，植物的生长会受环境中各种因素的影响 其中影响较大的是 温度和湿度，若昼夜的温度和湿度变化较大 将对植物生长造成不利影响。国内外溫室种植业的实践经验表明，提高温室的管理水平和自动化控制水平能够充分发挥温室作物生产的高效性，其中对温室温湿度的采集是温室环境监测的重要组成部分。因此，有必要对温室环境中的温度和湿度进行监控，使其保持在保持在适和作物生长的范围内，以提高作物的产量和质量。随着传感技术，通讯技术及计算机技术的迅速发展，现代化温室信息自动采集及智能控制系统的开发已成为目前设施农业的一个研究热点。因此设计一套能够实时对温室环境因素有效监测和控制的系统具有十分重要的意义。
温室是实现作物高产、优质的一个重要组成部分。但是作物要想实现高产、优质、 仅仅对温室对温室进行常规的保温、加湿是不够的，需要对作物的生长环境进行多方位多点的精确采集和实时控制。在我国，大多数对温室环境因素的监测和控制都是农民通过经验进行管理的，没有可行的科学方案。人们仍采用温度计和湿度计等传统方法采集温室中温度和湿度，加热、通风、加湿降温等都是通过人工操作来完成的。由于温度计、湿度计精度较低，人工读数不准确，劳动强度大，造成了温室生产效率低，不能及时的防灾减灾。 随着物联网，无线传感器，现代测控，电子标签，智能装备等技术的广泛应用农业产业规模的提高，传统的温室控制措施就显现出很大的局限性 。大型温室的建设对温湿度的监测技术也提出了更高的要求。随着科技的发展，采用各种传感器模数转换器、报警器等组成的温室内温湿度监测的系统不断出现，对温室内的各个测点进行巡回检测，检测速度、精度有了很大的提高。 所以，设计一套相对精度高、性能稳定、价格便宜的温室温湿度实时采集与控制系统，实时的采集温室各项环境参数，并对温室各项设备进行自动控制，实现提高生产效率，降低劳动强度，防灾减灾，增产增收是十分必要的。
1.2 国内外研究现状
国外对设施环境监控技术研究较早，最初只是采用模拟式组合仪表（指针式、 数字表头等）采集现场信息并进行指示、记录和控制。直到上世纪年代末开始出现了分布式控制系统。目前开发的主流是多因子综合控制系统。其代表产品主要有以色列的 、荷兰的 、加拿大的、等，它们都可根据作物生长的需求，对温室内光照、温度、水、气、肥等各个因素进行自动控制。产品不是仅对每个因子单 独控制 ，而是协调控制各种环境因子，并能对灌溉和施肥作业进行控制。温室控制系统能协调控制各种温室环境因子，具有功能齐全、运行可靠等特点 。产品则采用的是能量平衡原理的控制方法，可对温室环境进行全方位的控制、监测等，可连接各种传感器和环境控制设备。节约能源，系统容易扩充。 产品采用模块化设计控制器，能够自动、精确地监测和控制温室环境，可自动进行灌溉和水肥控制。随着农业信息技术的不断发展，美国、加拿大等国提出了精确农业的概念，其核心是根据所在地的不同时段，通过测定实际需要来确定对温室作物的投入，应用 精确农业技术不仅可降低成本，增加产量，而且可提高农产品质量，减少环境污染、 2 小型温室温湿度实时采集与控制系统设计 节约资源和保护生态环境 。
国内对温室控制技术的研究于世纪年代开始，主要经过以下几个阶段：引 进、消化、吸收、仿制、自主研发。 自19世纪年代以来，我国的技术人员陆续从以色列、日本、荷兰、美国 等发达国家引进了先进的现代化温室，在吸收高科技温室生产技术的基础上，开始对室环境中的温度、湿度及二氧化碳等单因素控制技术进行研究。 世纪年代初， 开始把计算机应用于温室的管理和控制领域，同时我国开展了一些研究，取得了较好的成果。有中国农业科学院农业气象研究所和蔬菜花卉研究所研制开发的“温室控制与管理系统”，能够自动调节温室环境中温度和湿度等参数；江苏理工大学毛 罕平教授等研制的能够对营养液系统、温度、光照等环境因素进行控制的温室软硬 件控制系统，是当时国产化温室控制系统较为典型的研究成果 。中国农业大学的“设施农业分布式网络控制技术研究与开发”项目通过鉴定。 年吉林农业大学工程技术学院研发的“基于温室环境监控系统”，解决了以硬件为主的传统温室环境监控系统的操作复杂、交互性差等问题实现了温室内温度、湿度的实时采集、显示和存储；提供了超限报警、历史数据查询等功能。从国内的温室控制技术的研究现状来看，温室设施的信息化技术的应用， 上是从消化吸收、简单应用阶段向实用化、智能化应用阶段发展。 综上可知，我国自行开发的温室监控系统在技术水平与调控能力上和发达国家 相比还有一定的差距。我国现在仍然处于研究单因子监测控制技术的阶段。在技术 上，还是采用一些较传统的方法，通过单片机控制的单个参数的系统居多。没有真 正意义上实现多参数综合控制系统；控制方法采用的大多是简单的数字控制方法， 即在程序中设定各环境因素的上下限，当所监测的环境因子超过上下限时，启动控 制环境的硬件机构。这种方法没有实现根据作物对环境的反应进行实时控制。而实 际上温室环境中的温度、湿度、 浓度、光强等环境因子，都是互相影响、互相 制约，影响植物的生长的。环境因素的时间变化、空间变化都非常复杂。因此，我 国的现代化设施农业任重而道远。
1.3 本论文研究目标与框架
对目前温室环境中各因素的采集与控制状况进行了研究。对目前温室自动控制系统存在的问题进行了分析，结合蔬菜温室的特点要求，设计一套温室温湿度实时采集与控制系统。本系统的设计完成温室环境因素的采集监测和数据显示等，以STC89C52单片机为核心控制器，采用数字式温湿度DHT11传感器对温室内多点温湿度参数进行实时采集、传输，并以LCD1602显示器显示采集到的数据。程序模块包括： 主控程序、系统时钟程序、按键识别与处理程序、以及动态显示程序等。主要研究内容有：
（1） 利用所选的数字式温湿度传感器实时采集温室中空气温度、湿度 等数据，并通过实时显示监测数据。
（2） 根据不同的环境参数手动设定温湿度报警的上限值和下限值。
（3）当DHT11温湿度模块检测到当前温度高于设置温度最大值时，制冷继电器开始制冷。
（4）当DHT11温湿度模块检测到当前温度小于设置温度最小值时，加热继电器开始加热。
（5）当DHT11温湿度模块检测到当前湿度高于设置温度最大值时，除湿继电器开始除湿。
（6）当DHT11温湿度模块检测到当前湿度小于设置温度最小值时，加湿继电器开始加湿。
