嵌入式技術(shù)在溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要溫室大棚是當(dāng)今全球設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是現(xiàn)代全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。它可以在瞬息萬變的自然條件下為作物生長人為創(chuàng)造一個(gè)適宜的環(huán)境。全球溫室種植業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，提高溫室的智能控制和管理水平可充分發(fā)揮設(shè)施農(nóng)業(yè)的高效性。而我國在溫室大棚智能控制方面的應(yīng)用跟世界發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距。目前國內(nèi)設(shè)施溫室應(yīng)用的主要環(huán)境變量測控系統(tǒng)大多為國外進(jìn)口產(chǎn)品，這些產(chǎn)品技術(shù)含量非常高，測控效果非常好，但相對價(jià)格非常高，通常只被應(yīng)用于國內(nèi)少見的大型或高檔連棟溫室。少數(shù)國產(chǎn)裝置無論技術(shù)水平還是測控效果均不甚理想，尤其是缺少能夠應(yīng)用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能測控裝置。本文結(jié)合當(dāng)今最熱門的嵌入式技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并根據(jù)目前國內(nèi)常見中小型日光溫室環(huán)境控制需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)施農(nóng)業(yè)日光溫室智能嵌入式控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：溫室控制，嵌入式系統(tǒng)，設(shè)施農(nóng)業(yè)，無線傳感器引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已成為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，尤其是隨著人口的增長，需求的不斷增加，耕地的日益減少，更加促使了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，高投入高產(chǎn)出的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植理念，使得設(shè)施農(nóng)業(yè)成為世界農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)重要發(fā)展方面，從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向優(yōu)質(zhì)高效的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史上新的階段，設(shè)施農(nóng)業(yè)是我國今后較長時(shí)期內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。設(shè)施農(nóng)業(yè)就是一種利用農(nóng)業(yè)工程手段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上用改善自然環(huán)境的辦法，來獲得植物最適宜的生長條件的方法，即用人工控制環(huán)境因素來滿足植物最佳生長條件從而獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益；是科技含量高、高投入、高產(chǎn)出、高效益的集約化生產(chǎn)方式。設(shè)施農(nóng)業(yè)關(guān)鍵作用，就是能解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)若干必須的氣候條件，包括光、溫、水、氣等在匹配上的理想化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的、尖端的科學(xué)技術(shù)已逐步應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)中。作為現(xiàn)代生物技術(shù)和工程技術(shù)的集合，設(shè)施農(nóng)業(yè)涵蓋了建筑、機(jī)械、環(huán)境、自動(dòng)控制、品種、栽培、管理、市場等多個(gè)領(lǐng)域、多種系統(tǒng)，設(shè)施農(nóng)業(yè)中溫室工程的建設(shè)與發(fā)展是都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段。溫室工程是以綜合國力的強(qiáng)盛為背景，以農(nóng)用工業(yè)的發(fā)展為基礎(chǔ)，以生物技術(shù)、工程技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展為依托的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。溫室作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)車間，可以為農(nóng)作物創(chuàng)造出最佳的生長條件、通過改變溫室內(nèi)農(nóng)作物的生長環(huán)境來避免外界惡劣環(huán)境氣候變化對其影響。國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，提高溫室自動(dòng)控制和管理水平是現(xiàn)代溫室生產(chǎn)中的重要課題。溫室控制的重要目的是通過改善溫室環(huán)境，為作物生長創(chuàng)造有利條件，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效與可持續(xù)發(fā)展。隨著世界各國溫室面積不斷擴(kuò)大以及自動(dòng)化裝備的不斷創(chuàng)新與應(yīng)用，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，溫室控制技術(shù)的發(fā)展對于溫室產(chǎn)業(yè)乃至我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有深遠(yuǎn)的影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)溫室內(nèi)的人為環(huán)境調(diào)控能力很低，工作人員又不能及時(shí)準(zhǔn)確地了解和調(diào)控溫室內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)值，不能給植物生長發(fā)育提供適宜的生態(tài)環(huán)境，使產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)都受到了很大影響。農(nóng)業(yè)要再有大的發(fā)展，增強(qiáng)溫室內(nèi)的人為環(huán)境調(diào)控能力勢在必行。隨著嵌入式技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、智能傳感技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，溫室控制技術(shù)也向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。1/302/30目錄摘要1引言2目錄3一緒論11.1設(shè)計(jì)題目11.2設(shè)計(jì)要求11.3作用與目的1二設(shè)備及軟件2Proteus仿真軟件2Keil軟件2三系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3各單元電路設(shè)計(jì)3四系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)5單片機(jī)的選擇5STC89C52介紹5STC89C52單片機(jī)的引腳說明5STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)64.3.1引腳功能及描述7工作模式8溫濕度傳感模塊8二氧化碳檢測模塊94.6終端顯示模塊94.7濕度報(bào)警電路10五系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)11主程序流程設(shè)計(jì)11數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序流程設(shè)計(jì)12數(shù)據(jù)接收顯示程序流程設(shè)計(jì)12中斷程序流程設(shè)計(jì)13報(bào)警子程序流程設(shè)計(jì)13六系統(tǒng)仿真調(diào)試分析14仿真調(diào)試工具14軟件調(diào)試14硬件調(diào)試14顯示模塊調(diào)試14報(bào)警電路調(diào)試15仿真調(diào)試結(jié)果15七設(shè)計(jì)中的問題及解決方法16八嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得17參考文獻(xiàn)18#/30附錄2：系統(tǒng)程序清單#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineLCD_DBP2sbitDQ=P1A0;sbitBUZZER=PM1；sbitPWM=P1A2;sbitLCD_RS=P1A4；sbitLCD_RW=P1A5；sbitLCD_E=P1A6；sbitHEAT=P1A7；voidinitial(void)；voidread_DHT11(void)；voidLCD_write_mand(unsignedchar)；voidLCD_display_char(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchardat)；unsignedcharread_DHT11_char(void)；voidcontrol_temperature_humidity(void)；voiddelay_xms(unsignedinttime_xms)；voiddelay_x10us(unsignedinttime_x10us)；unsignedcharstop_system=0；unsignedcharlineOne[]="TS(0-50):C"；unsignedcharlineTwo[]="HS(20-90):%RH"；unsignedintT0_number=0,T1_number,PWM_width_H；unsignedchartemperature_ten,temperature_one,humidity_ten,humidity_one；unsignedchartemperature_H,temperature_L,humidity_H,humidity_L,checkData；voidinitial(void){unsignedchari,j；TMOD=0x11；//定時(shí)器0工作方式1，16位計(jì)數(shù)器；定時(shí)器1工作方式1，16位計(jì)數(shù)器TH1=OxFC;〃定時(shí)器1溢出周期1ms，延時(shí)TH1=0x66；THO=0xFC;〃定時(shí)器0中斷周期1ms,PWMTL0=0x66;EA=1;ET1=1;ET0=1;EX0=1;IT1=1;TR0=1;LCD_write_mand(0x38);LCD_write_mand(0x0c);LCD_write_mand(0x06);LCD_write_mand(0x01);〃設(shè)置8位格式，LCD_write_mand(0x38);LCD_write_mand(0x0c);LCD_write_mand(0x06);LCD_write_mand(0x01);//設(shè)置整體顯示，關(guān)閉光標(biāo)，且不閃爍//設(shè)置輸入方式，增量不移位//清屏for(i=0;i<16;i++){LCD_display_char(i,1,lineOne[i]);}for(j=0;j<16;j++){LCD_display_char(j,2,lineTwo[j]);}LCD_display_char(14,1,0xDF);//顯示}voidread_DHT11(void){DQ=0;delay_xms(18);DQ=1;delay_x10us(2);if(DQ==0){while(DQ==0);while(DQ==1);humidity_H=read_DHT11_char();humidity_L=read_DHT11_char();temperature_H=read_DHT11_char();temperature_L=read_DHT11_char();}}unsignedcharread_DHT11_char(void){unsignedchari,temp_one,temp_two;for(i=0;i<8;i++)while(DQ==0);delay_x10us(3);if(DQ==0){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