毕业设计题 目温室大棚测控系统设计英文题目 The Design Of GreenhouseControl System院系专业 测控技术与仪器姓名年级指导教师二零一二年六月随着温室大棚技术的普及，温室大棚的数量不断增加，温室大棚的温、湿度 控制成为一个难题。本课题运用STC89C52单片机、DHT11温湿度传感器、继电 器和M4QA045电机、LCD1602液晶显示模块等器件，设计了湿度报警电路、 M4QA045电机驱动电路、电热器驱动电路、电磁阀驱动电路，实现了温室大棚 中温度、湿度自动控制与报警系统，解决了温室大棚人工控制测试的温度及湿度 误差大，且费时费力、效率低等问题，促进了农作物的生长，从而提高温室大棚 的产量，带来很好的经济效益和社会效益。【关键词】STC89C52单片机；DHT11传感器；继电器M4QA045电机； 自动控制与报警系统AbstractWith the popularization of greenhouse technology,the amount of greenhouse is larger and larger.However,the temperature and humidity control of greenhoyuse is becoming a difficult problem.This subject had achieved the temperature and humidity control and alarm system in the greenhouse and had designed humidity measurement and alarm circuit, M4QA045 engine circuit ,solenoid value circuit and heating circuit by using STC89C52 SCM, DHT11 temperature and humidity sensor, LCD1602 and M4QA045 motor and so on. It solved the problem of low efficiency and measurement errors of temperature and humidity of manual control it promoted the growth of crops, thereby increasing the yield of greenhouse and bringing good economic and social benefits.【Key words STC89C52 SCM; DHT11 sensor;electric relays M4QA045 motor; control and alarm system greenhouse前言1第一章概述21.1课题背景及选题意义21.2国内外温室产业发展与研究现状31.3发展趋势41.4预期目标41.5本章小结4第二章系统总体设计方案及工作原理52.1系统总体设计方案简述52.1.1基本功能52.1.2主要技术参数52.2系统的工作原理52.3本章小结7第三章 系统硬件电路的设计83.1单片机的选择83.1.1单片机概述83.1.2单片机的选择83.1.3 STC89C52单片机配套系统93.2显示模块的选择103.2.1 LCD1602 概述103.2.2 LCD1602基本参数及引脚功能113.3温湿度传感器的选择123.3.1 DS18B20数字温度传感器123.3.2湿度传感器HS1101143.3.3 DHT11数字温湿度传感器概述173.3.3检测方案的选择203.4温度调节模块设计213.4.1 方案一213.4.2 方案二213.4.3方案比较223.4.4脉宽调制的介绍223.5湿度模块设计253.5.1湿度报警模块253.5.2湿度调节模块253.6电源设计263.6.1变压器部分设计263.6.2单项桥式整流电路设计273.6.3滤波电路设计273.6.4电源5V总体设计293.7本章小结30第四章温室大棚控制系统软件设计314.1温室大棚控制系统程序设计314.1.1整体系统框图314.1.2 LCD1602显示模块程序设计324.1.3 PWM程序设计334.2本章小结34结论35参考文献36谢辞37附录一38附录二系统电路总图47-LX. -J刖言在人类的生活环境中，温湿度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里， 从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻 璃、医药等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。温 湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的 意义。我国人多地少，人均占有耕地面积更少。因此，要改变这种局面，只靠增 加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办于温室大棚能带来可观 的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的温湿度控制便成 为一个十分重要的课题。传统的温湿度控制的操作都是在人工情况下进行的，耗 费了大量的人力物力。现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提 高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量法来提高单位亩产量，温室 大棚技术就是其中一个好的方法。温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使 不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长影响不大，部分 或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。由较多的大棚，传统的温度控制措施就 显现出很大的局限性。温室大棚的建设对温湿度检测与控制技术也提出了越来越 高的要求。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我 们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测 控领域的应用中独占鳌头。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊 控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。采用单片机 来对温湿度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可 以大幅度提高被控温湿度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单 片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化 和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越 大的作用。因此，单片机对温湿度的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的 问题。因此，本课题围绕基于单片机的温室大棚控制系统展开了应用研究工作。第一章概述1.1课题背景及选题意义中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，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到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个 重要组成部分。现代化农业生产中的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：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。 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，通过对监测数据的分析， 结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目 的。以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着巨大的作用。 大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国 外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常 昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、 二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳 动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增 加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农 业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展 农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的 含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优 质高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，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。由于 单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。当前农业温 室大棚大多是中、小规模，要在大棚内引入自动化控制系统，改变全部人工管 理的方式，就要考虑系统的成本，因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要， 设计了一套低成本的温湿度自动控制系统。该系统采用传感器技术和单片机相结 合，由上位机和下位机（都用单片机实现）构成，采用485接口进行通讯，实现 温室大棚自动化控制。现代化温室要求具备机械化、自动化的生产方式，而温室环境控制系统又是 其重要的一个环节。温室温湿度测控系统是对温室环境因素（温度、湿度）进行 相应地修正或调整，使植物生长处于最佳或相对最佳的生长环境条件中。而当今 大多数对温室温度与湿度的控制采用人工管理，这不但大大增加了成本，浪费人 力资源，而且很难达到希望的成效。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，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。由于单片机及各种电子 器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。1.2国内夕卜温室产业发展与研究现状温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四 季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材 料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节 产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关 键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式 的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式 控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。 现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着 完全自动化、无人化的方向发展。从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发 展阶段：（1）手动控制。这是在温室技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制 系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进 行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和 对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室 内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速 且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低， 不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。（2）自动控制。这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根 据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控 制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控 制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温 室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对 作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生长