基于單片機(jī)的農(nóng)業(yè)大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于單片機(jī)農(nóng)業(yè)大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：年級(jí)：專業(yè)：學(xué)院：指導(dǎo)老師：完成時(shí)間：作者申明本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下由本人獨(dú)立撰寫完成，沒(méi)有剽竊、剽竊、造假等違反道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和其它侵權(quán)行為。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）研究做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)個(gè)人和集體，均已在文中以明確方法標(biāo)明。因本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）引發(fā)法律結(jié)果完全由本人負(fù)擔(dān)。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）結(jié)果歸武昌工學(xué)院全部。特此申明。作者專業(yè)：作者學(xué)號(hào)：作者署名：3月26日 基于單片機(jī)農(nóng)業(yè)大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)XXXTheDesignofAgriculturalGreenhouseTemperatureAndHumidityMonitoringSystemBasedonSingleChipMicrocomputerX,XX03 月26日摘要在大棚種植術(shù)里，溫濕度是影響作物產(chǎn)量關(guān)鍵原因，傳統(tǒng)溫濕度測(cè)量采集方法含有精度不高，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力問(wèn)題，不能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，很輕易造成因?yàn)榄h(huán)境原因突變而造成減產(chǎn)甚至無(wú)產(chǎn)慘痛損失。本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為控制關(guān)鍵，用SHT11數(shù)字式溫濕度傳感器作為數(shù)據(jù)采集，并把數(shù)據(jù)顯示在LCD顯示器上，能任意時(shí)刻觀察到大棚內(nèi)部實(shí)時(shí)環(huán)境參量；用戶可自己設(shè)定溫濕度上下限，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫濕度在安全閥值之外立即經(jīng)過(guò)報(bào)警電路報(bào)警。這么設(shè)計(jì)出來(lái)系統(tǒng)含有實(shí)時(shí)性、精度高、穩(wěn)定性、低能耗、低成本、操作簡(jiǎn)單等很多優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用和大棚種植環(huán)境之中。關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)；SHT11；大棚；溫濕度；傳感器AbstractTemperatureandhumidityinthegreenhouseplantingtechnique,isthekeyfactorthatinfluencetheyieldofcrops,traditionalwayoftemperatureandhumiditymeasurementcollectionhastheaccuracyisnothigh,laboriousoperationproblem,dynamicmonitoring,willnotbeabletoeasilycausedbyenvironmentalfactorsmutationscausedbyproductionandevendangerouspainfullosses.ThisdesignbyAT89S52singlechipmicrocomputerasthecontrolcore,usingdigitaltemperatureandhumiditysensorSHT11asdataacquisition,anddatadisplayontheLCDscreen,canbeobservedatanytimeinsidethegreenhouseenvironmentparametersinrealtime;Userscansettemperatureandhumidityonthelowerlimit,whenthesystemdetectsthetemperatureandhumidityinthereliefvalvevaluesthroughthealarmcircuitalarmimmediately.Thisdesignedsystemwithreal-time,highprecision,stability,lowenergyconsumption,lowcost,simpleoperation,andmanyotheradvantages,canbewidelyusedandgreenhousecultivationenvironment.Keywords:AT89C52SingleChipMicrocomputer;SHT11;Greenhouses;TemperatureAndHumidity;Sensor目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1引論 11.1選題背景 11.2中國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況 11.3系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容 22系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 32.1系統(tǒng)性能概述 32.2單片機(jī)模塊 32.3單片機(jī)最小系統(tǒng) 52.4傳感器模塊 62.5顯示模塊 82.6按鍵電路 122.7報(bào)警電路 133系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 153.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)方法 153.2LCD1602顯示子程序 153.3DHT11溫濕度采集子程序 164系統(tǒng)測(cè)試 184.1軟件測(cè)試 184.2硬件測(cè)試 18結(jié)語(yǔ) 22致

謝 23關(guān)鍵參考文件 24附錄 251引論1.1選題背景近期，中國(guó)溫室總種植面積在世界前列，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。不過(guò)，中國(guó)溫室自動(dòng)控制技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上溫室數(shù)量增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還在使用大量人力勞動(dòng)，不僅勞累，而且因?yàn)闊o(wú)法對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行正確監(jiān)測(cè)，不僅浪費(fèi)了大量資源，還使作物產(chǎn)量受到了影響，降低了收入。同現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)在這首先還是有比較大差距，尤其在是對(duì)溫室生產(chǎn)環(huán)境各個(gè)原因自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制方面。本課題目標(biāo)在于研究一個(gè)基于單片機(jī)為主控芯片下大棚溫濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)及相關(guān)附加部件經(jīng)濟(jì)性，使得其能廣泛應(yīng)用于廣大農(nóng)民之中，從而經(jīng)過(guò)對(duì)大棚溫濕度科學(xué)量化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整對(duì)作物環(huán)境從而提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，造福廣大農(nóng)民，其實(shí)用性使得這個(gè)研究很有必需。1.2中國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始，國(guó)外就利用當(dāng)初發(fā)展模擬技術(shù)對(duì)溫室環(huán)境因子控制開(kāi)展研究，離別了之前人工測(cè)量落后時(shí)代，伴隨研究深入和進(jìn)步，分布式控制系統(tǒng)便深入在此領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)了。伴隨世界各國(guó)溫室自動(dòng)控制技術(shù)迅猛發(fā)展，如以色列、荷蘭、日本美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家，全部實(shí)現(xiàn)了依據(jù)所植入和采集到溫室生物特點(diǎn)和要求，對(duì)溫室所處多方面原因進(jìn)行自動(dòng)控制，包含溫度、濕度、光照強(qiáng)度、水分、氣體濃度、肥料等各個(gè)方面。在荷蘭，其玻璃溫室已經(jīng)能夠經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)控制，實(shí)施全自動(dòng)無(wú)人化控制生產(chǎn)；在日本，其溫室自動(dòng)控制在溫室生產(chǎn)各項(xiàng)作業(yè)中全部逐步實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化、全自動(dòng)化。經(jīng)過(guò)熱電技術(shù)使用，荷蘭實(shí)現(xiàn)了正確控制成熟期水果和蔬菜，鮮花和其它植物開(kāi)花期，滿足在多種節(jié)日時(shí)間需求人；在英國(guó)，倫敦大學(xué)農(nóng)業(yè)學(xué)院研制出來(lái)溫室自動(dòng)控制技術(shù)，能夠?qū)Τ?0公里溫室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，包含溫度和濕度，光照強(qiáng)度，氣體濃度和水等環(huán)境原因。比國(guó)外大約晚十年，也就是在80年代以后，中國(guó)相關(guān)科研人員不停學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家在溫室控制領(lǐng)域取得結(jié)果，而且積累總結(jié)出本身經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)化為適應(yīng)中國(guó)本土技術(shù)，在研究初始階段，只能對(duì)單一環(huán)境因子實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但在隨即快速發(fā)展微機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等高新技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，自動(dòng)控制領(lǐng)域有了翻天覆地改變，經(jīng)過(guò)溫室生產(chǎn)，可利用計(jì)算機(jī)對(duì)生物生長(zhǎng)所需部分或全部環(huán)境原因進(jìn)行自動(dòng)控制，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法有了巨大改變，生產(chǎn)信息化、工廠化等已經(jīng)成為了世界上農(nóng)業(yè)廣泛生產(chǎn)新路徑。1.3系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容1.3.1系統(tǒng)框圖控制單元控制單元AT89S52復(fù)位電路1602顯示電路復(fù)位電路1602顯示電路溫濕度傳感器溫濕度傳感器報(bào)警電路報(bào)警電路鍵盤輸入鍵盤輸入電源電路電源電路圖1.1系統(tǒng)框圖1.3.2元器件選擇利用AT89S52單片機(jī)控制單元設(shè)計(jì)，傳感器采取SHT11數(shù)字溫濕度傳感器，1602A雙液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示溫度和濕度，蜂鳴器報(bào)警電路，并用三極管驅(qū)動(dòng)，LED報(bào)警信息電路。在單片機(jī)中，ATMEL企業(yè)生產(chǎn)C51系列單片機(jī)含有成本低廉、運(yùn)行穩(wěn)定、開(kāi)發(fā)周期短、易操作使用等優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)每次寫程序時(shí)候全部要進(jìn)行拔插，不僅在調(diào)試時(shí)候比較繁瑣，而且對(duì)芯片也會(huì)造成一定損害；而S系列AT89S52單片機(jī)填補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，不僅支持在線ISP編程，免去繁瑣編程拔插，還比89C51多了一倍內(nèi)存，所以能夠支持更大程序，這么有利于該系統(tǒng)以后功效拓展。在數(shù)據(jù)采集模塊上面，為了使得整體電路愈加精簡(jiǎn)，降低繁雜外圍電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，使用集成式數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11。一樣道理，1602液晶顯示器能夠顯示雙行字符，滿足了設(shè)計(jì)顯示要求。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)性能概述作為一個(gè)大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其關(guān)鍵任務(wù)是對(duì)棚內(nèi)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。該系統(tǒng)上電初始化后，經(jīng)過(guò)SHT11感應(yīng)并檢測(cè)大棚內(nèi)溫濕度值，傳送給AT89S52關(guān)鍵處理單元，此時(shí)處理器調(diào)出內(nèi)部設(shè)定好溫濕度上下限，據(jù)此對(duì)比判定對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)是否異常，然后做出報(bào)警是否反饋；確定是否異常超出預(yù)設(shè)時(shí)間，假如超出預(yù)定時(shí)間，異常信號(hào)從報(bào)警電路輸出；然后繼續(xù)確定異常處理，假如處理了，然后就會(huì)解除報(bào)警。這么一來(lái)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)關(guān)鍵處理控制功效來(lái)采集實(shí)時(shí)環(huán)境信息，讓用戶能夠?qū)崟r(shí)高效地獲取大棚內(nèi)部環(huán)境狀態(tài)，從而能夠立即實(shí)施管理。2.2單片機(jī)模塊單片機(jī)作為一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域，含有體積小、成本低特征，功效齊全，簡(jiǎn)單方便，發(fā)展快速，嵌入輕易。本設(shè)計(jì)采取AT89S52單片機(jī)，單片機(jī)是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位微控制器，有8K系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存。它兼容MCS-51系列引腳，適適用于全部標(biāo)準(zhǔn)80C51指令集。從而使該器件進(jìn)行編程，所以它能夠在進(jìn)行程序燒錄是不進(jìn)行數(shù)次拔插，可避免無(wú)須要繁瑣程序和對(duì)裝置損耗甚至損壞。2.2.1AT89S52關(guān)鍵功效概述AT89s52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功效：8K字節(jié)Flash閃速存放器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，擁有32個(gè)I/O口線、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中止結(jié)構(gòu)、1個(gè)全雙工串行通信口和片內(nèi)振蕩器立即鐘電路。和此同時(shí)，AT89S52可將至0Hz靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選結(jié)點(diǎn)工作模式。空閑方法停止CPU工作，但許可RAM和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中止系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方法下會(huì)保留RAM中內(nèi)容，不過(guò)振蕩器停止工作而且嚴(yán)禁其它全部部件工作，直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.2.2AT89S52封裝結(jié)構(gòu)圖2.1AT89S52PDIP封裝結(jié)構(gòu)2.2.3AT89S52引腳功效VCC:電源引腳GND:邏輯地P0口：8位地址和總線復(fù)用I/O口。P1口：I/O端口，8位，含有內(nèi)部上拉電阻。P2口：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口。P3口：端口P3是含有內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口。P3口仍然和AT89C51一樣提供了它第二功效。RST：復(fù)位輸入端口，復(fù)位方法是當(dāng)其工作是在RST引腳接入連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平。ALE/：地址鎖存許可。：片外程序存放器讀選通信號(hào)。/VPP：外部訪問(wèn)許可端口。第二功效，即VPP功效，在對(duì)片內(nèi)Flash進(jìn)行編程時(shí)候，要在這個(gè)引腳上接入12V編程電壓。XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器輸出端。2.3單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)就是單片機(jī)能夠運(yùn)行程序，正常工作最簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)，是確保單片機(jī)正常開(kāi)啟和開(kāi)始工作必需電路，組成這部分東西缺一不可,單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)該有單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。2.3.1單片機(jī)在上節(jié)已經(jīng)作了敘述。2.3.2晶振電路在Proteus仿真環(huán)境里圖2.2。圖2.2單片機(jī)振蕩電路系統(tǒng)在實(shí)施程序時(shí)候需要一個(gè)穩(wěn)定時(shí)鐘信號(hào)，一切指令全部需要這么時(shí)鐘信號(hào)才能夠有條不紊地實(shí)施。單片機(jī)系統(tǒng)所需時(shí)鐘信號(hào)由晶振提供，而且其運(yùn)行速度和頻率高低息息相關(guān)，展現(xiàn)出正比規(guī)律，單片機(jī)產(chǎn)生頻率越高其運(yùn)行速度就越快，反之則越慢。在通常環(huán)境下，晶體振蕩器頻率五十絕對(duì)精度能夠達(dá)成百萬(wàn)，足夠通常使用，優(yōu)異水晶會(huì)更正確。STC89S52采取11.0592MHz晶振作為振動(dòng)源，單片機(jī)內(nèi)部含振蕩器電路，所以震蕩電路連接跟8051單片機(jī)一樣，所連接電容容量為22pF即可。2.3.4復(fù)位電路如同計(jì)算機(jī)，單片機(jī)在實(shí)施程序時(shí)候可能會(huì)碰到多種多樣意外情況而使系統(tǒng)癱瘓或軟件跑飛，所以就需要一個(gè)復(fù)位機(jī)制。就好比計(jì)算機(jī)重啟部分，單片機(jī)復(fù)位電路使得其含有恢復(fù)正常運(yùn)作功效，當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí)候，內(nèi)部程序會(huì)重新從頭開(kāi)始實(shí)施。圖2.3復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路由兩種方法，分別是上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位，本設(shè)計(jì)采取是上電自動(dòng)復(fù)位電路，實(shí)現(xiàn)原理圖2.3。2.4傳感器模塊2.4.1SHT11介紹現(xiàn)在在電容式溫濕度傳感器發(fā)展中，以盛世瑞恩企業(yè)制造SHTXX系列產(chǎn)品占關(guān)鍵份額，即集成單片智能數(shù)字化溫濕度傳感器。這種產(chǎn)品在工業(yè)CMOS過(guò)程中采取了微加工技術(shù)，從而使其有長(zhǎng)久穩(wěn)定性和比較高可靠性。它外觀和引腳圖2.4所表示。圖2.4SHT11外觀和引腳這個(gè)溫度和濕度傳感器由一個(gè)濕度傳感器探頭式溫度測(cè)量元件和電容器體，還包含了A/D轉(zhuǎn)換器，這么一來(lái)就能夠免去復(fù)雜外圍電路而使該裝置直接輸出數(shù)字信號(hào)。對(duì)于傳感器系數(shù)校準(zhǔn)方面，它會(huì)在對(duì)外界檢測(cè)到對(duì)應(yīng)信號(hào)時(shí)候自動(dòng)調(diào)用存放在OTP內(nèi)存里校準(zhǔn)系數(shù)程序。其濕度測(cè)量范圍為0%～100%RH,測(cè)量精度為±0.1%RH;溫度測(cè)量范圍為-40～123.8℃,測(cè)量精度為±0.01℃。2.4.2SHT11端口介紹VDD：電源引腳。SHT11額定電壓為5V。通常在3.3V就能夠正常工作，上電后電源引腳能夠接上一個(gè)100nF電容。SHT11串行接口優(yōu)化傳感器讀出和有效電力消耗。傳感器能夠連接到一個(gè)I2C總線，不干擾其它設(shè)備連接到總線，控制器必需在協(xié)議之間進(jìn)行切換。GND：地。SCK：串行時(shí)鐘輸入。DATA：串行數(shù)據(jù)引腳。這個(gè)傳感器三態(tài)串行數(shù)據(jù)引腳用來(lái)收發(fā)數(shù)據(jù)。傳感器發(fā)送命令到串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘（SCK）有效前沿，而且必需保持穩(wěn)定在較高水平時(shí)，SCK，SCK邊緣數(shù)據(jù)值可能倒臺(tái)后發(fā)生改變。為了保持安全通訊數(shù)據(jù)有效，應(yīng)該延長(zhǎng)在TSU上升和THO下降沿SCK后,分別見(jiàn)圖2.5。圖2.5SHT11收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)序用于讀取數(shù)據(jù)傳感器、數(shù)據(jù)SCK已經(jīng)是低電平,后是有效電平SCK仍然有效,直到下一個(gè)下降沿到來(lái)。為了避免信號(hào)爭(zhēng)用單片機(jī)必需唯一用低電平驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)位，所以通常在該引腳外部接上10k大小上拉電阻。2.4.3SHT11經(jīng)典應(yīng)用電路圖2.6SHT11經(jīng)典應(yīng)用電路2.5顯示模塊2.5.1LCD1602概述本系統(tǒng)選擇字符型顯示器是一個(gè)用5*7點(diǎn)陣圖形顯示字符顯示器，依據(jù)能夠顯示字?jǐn)?shù)多少能夠分為2行20字、2行16字、1行16字等。通常我們所用是2行16字，也就是本系統(tǒng)采取LCD1602模塊。液晶顯示器含有體積小，功耗低，微薄而輕，使用方便，顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于很多低功率器件。這個(gè)裝置引用使得這些電子設(shè)備人機(jī)界面變?cè)絹?lái)越形象和直觀。圖2.7是該模塊實(shí)物圖。圖2.7LCD1602實(shí)物圖2.5.2LCD1602特征該類型液晶顯示模塊內(nèi)部有字符發(fā)生器CGROM，也就是字符庫(kù)。能夠顯示192個(gè)5*7點(diǎn)陣字符。圖2.8。所以，每個(gè)字母和數(shù)字全部有唯一一個(gè)代碼至，而且恰好和ASCII碼中字母和數(shù)字相同。所以在顯示字母和數(shù)字時(shí)候，向LCD1602送入對(duì)應(yīng)ASCII碼就行了。圖2.8LCD1602ROM字符庫(kù)內(nèi)容2.5.3LCD1602引腳說(shuō)明字符型LCD通常有14條引腳（無(wú)背光）線或16條引腳線（帶背光）兩種接口形式，其中16條引腳多出了背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，各引腳定義如表2.1所表示。表2.1LCD1602引腳功效定義編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9DB2Data2VDD電源正極1DB3Data3VL液晶顯示偏壓11DB4Data4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12DB5Data5R/￣W讀/寫選擇13DB6Data6E使能信號(hào)14DB7Data7DB0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8DB1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極2.5.4命令格式及功效說(shuō)明(1)清屏。下面是命令格式：表2.2清屏命令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000000001這條命令將屏幕顯示清除，光標(biāo)歸位。(2)返回。表2.3返回命令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000000001X該指令將DDRAM和顯示RAM地址置0，將顯示返回到原來(lái)位置。(3)輸入方法設(shè)置。命令格式以下：表2.4輸入方法設(shè)置命令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000000001I/DS這段指令功效室設(shè)置光標(biāo)移動(dòng)方向，而且指定是不是將整體顯示移動(dòng)。I/D=1增量方法I/D=0減量方法S=0移位S=1不移位(4)顯示開(kāi)關(guān)控制指令。表2.5顯示開(kāi)關(guān)指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001DCB功效：控制整體顯示器開(kāi)/關(guān)、光標(biāo)開(kāi)/關(guān)、光標(biāo)所處字符閃爍是否。D=0顯示器關(guān)；D=1顯示器開(kāi)；C=0光標(biāo)關(guān)；C=1光標(biāo)開(kāi)；B=0字符不閃爍；B=1字符閃爍。(5)光標(biāo)移位指令。表2.6光標(biāo)移位指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000001S/CR/LXX功效：讓光標(biāo)移位或整體顯示移位。S/C=0光標(biāo)移位；S/C=1顯示移位；R/L=0向左移位；R/L=1向右移位。(6)功效設(shè)置指令。表2.7功效設(shè)置指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001DLNFXX功效：設(shè)置數(shù)據(jù)總線位數(shù)和顯示行數(shù)及其字型。DL=04位數(shù)據(jù)接口；DL=18位數(shù)據(jù)接口；N=0單行顯示；DL=1雙行顯示；F=05*7點(diǎn)陣；F=15*10點(diǎn)陣。(7)CGRAM地址設(shè)置指令。表2.8CGRAM設(shè)置指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00001CGRAMD地址（低6位）設(shè)置CGRAM（數(shù)據(jù)顯示存放器）地址，范圍為0-36。(8)DDRAM地址設(shè)置指令。表2.9DDRAM設(shè)置指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0001CGRAMD地址（低7位）設(shè)置DDRAM（數(shù)據(jù)顯示存放器）地址，范圍為0-127。(9)讀忙信號(hào)及地址計(jì)數(shù)器。表2.10讀忙信號(hào)指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB001BFAC內(nèi)容（低7位）指令解釋以下：BF=0LCD不忙（此時(shí)能夠接收命令和數(shù)據(jù)）；BF=1LCD忙；AC是地址計(jì)數(shù)器值，范圍是0-127。(10)向CGRAM或DDRAM寫入數(shù)據(jù)指令。表2.11寫數(shù)據(jù)指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0010要寫入數(shù)據(jù)D7～D0功效：向DDRAM寫入字符碼以顯示對(duì)應(yīng)字符。(11)從CGRAM或DDRAM中讀出數(shù)據(jù)指令。表2.12讀數(shù)據(jù)指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0011要讀出數(shù)據(jù)D7～D02.6按鍵電路按鍵電路要完成任務(wù)有：判別是否有按鍵按下，假如有就進(jìn)入下一步工作；然后識(shí)別哪一個(gè)鍵被按下，求出對(duì)應(yīng)鍵值；依據(jù)鍵值找到對(duì)應(yīng)處理程序入口。在單片機(jī)系統(tǒng)中我們常見(jiàn)鍵盤是按鍵式鍵盤，那個(gè)按鍵實(shí)際上就是一個(gè)開(kāi)關(guān)。圖2.9是按鍵按下時(shí)行線電壓輸出波形圖。圖2.9按鍵抖動(dòng)現(xiàn)象由圖可知按鍵在開(kāi)閉一瞬間全部有抖動(dòng)期，基礎(chǔ)上在5-10ms左右，在鍵盤被按下穩(wěn)定時(shí)內(nèi)，電平狀態(tài)展現(xiàn)出低電平。所以判定按鍵是否按下實(shí)質(zhì)上就是檢測(cè)行線輸出電壓時(shí)低電平還是高電平。若為高電平，則按鍵斷開(kāi)；若低電平，按鍵閉合。不過(guò)因?yàn)槠錂C(jī)械特征造成抖動(dòng)現(xiàn)象，我們必需消除按鍵抖動(dòng)從而消除對(duì)按鍵閉合是否判定障礙，提升判別正確性。消去按鍵抖動(dòng)方法有兩種：軟件延遲和采取專門鍵盤接口芯片?？紤]到使用系統(tǒng)成本和簡(jiǎn)單消除抖動(dòng)角度，我們采取是軟件延時(shí)設(shè)計(jì)方法。利用軟件延時(shí)方法消除按鍵抖動(dòng)思想：當(dāng)檢測(cè)到按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)為低電平，此時(shí)實(shí)施一段延時(shí)為10ms子程序，再確定電平是否為低電平，假如此時(shí)真有按鍵按下，則應(yīng)仍為低電平。反之，當(dāng)按鍵松開(kāi)是，該按鍵所在行線跳變?yōu)楦唠娖?，一樣?shí)施一段延時(shí)10ms延時(shí)子程序后，再看是不是高電平，假如為高電平，則表示按鍵已經(jīng)釋放。這么操作能夠達(dá)成消除兩個(gè)抖動(dòng)期影響，大大提升可靠性。本設(shè)計(jì)采取四個(gè)機(jī)械按鍵，接在單片機(jī)P3口，四個(gè)按鍵滿足對(duì)系統(tǒng)溫濕度上下限值設(shè)定。連接方法圖2.10：圖2.10鍵盤電路SET鍵作用是選擇調(diào)整項(xiàng)目，即溫度上限、溫度下限、濕度上限、濕度下限四個(gè)可選，OK是確定鍵，UP和DOWN分別是加和減操作。經(jīng)過(guò)這多個(gè)按鍵和對(duì)該裝置設(shè)定許可溫濕度上下限，超出該設(shè)定值就會(huì)開(kāi)啟報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。2.7報(bào)警電路為了讓電路在檢測(cè)到環(huán)境溫濕度超出預(yù)設(shè)值時(shí)候做出反應(yīng)，本設(shè)計(jì)采取了聲光報(bào)警電路，蜂鳴器發(fā)出聲音提醒大棚農(nóng)戶，經(jīng)過(guò)8050晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器；四個(gè)LED燈分別對(duì)應(yīng)溫度過(guò)高、溫度過(guò)低、濕度過(guò)高、濕度過(guò)低異常狀態(tài)，好讓用戶一眼看出發(fā)生了哪一個(gè)具體異常情況。連接圖以下：圖2.11聲報(bào)警電路圖2.12光報(bào)警電路3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)方法本系統(tǒng)使用是Keil軟件，它是C51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，能夠應(yīng)用通俗易懂高級(jí)C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。當(dāng)然，在寫程序之前必需要對(duì)系統(tǒng)電路有足夠了解，各個(gè)接口，還有系統(tǒng)各個(gè)芯片或模塊時(shí)序，在編程過(guò)程中全部要對(duì)其遵守，那樣才能將你所預(yù)設(shè)功效付諸實(shí)現(xiàn)。在搞清楚了硬件特征以后，依據(jù)該特征首先要做就是畫出步驟圖，組織好每個(gè)模塊處理前后次序。另外，也要善于利用軟件去替換部分硬件做事情，比如在此設(shè)計(jì)里，消除鍵盤按鍵抖動(dòng)現(xiàn)象就使用了軟件除抖，使得硬件電路更簡(jiǎn)練，也降低了系統(tǒng)總體成本。全部程序，使用C51編程語(yǔ)言，在keil開(kāi)發(fā)環(huán)境中編譯和調(diào)試，整個(gè)程序利用了中止技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)、系數(shù)賠償技術(shù)和其它優(yōu)異技術(shù)。程序設(shè)計(jì)全部分了模塊，模塊化程序結(jié)構(gòu)清楚，易于修改。由以下關(guān)鍵模塊組成：主程序模塊、溫濕度采集模塊，報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、按鍵模塊和其它附加模塊。3.2LCD1602顯示子程序首先要對(duì)LCD模塊進(jìn)行初始化，另外因?yàn)樵撈骷锹@器件，在對(duì)其進(jìn)行操作前要先讀忙標(biāo)示，為低電平時(shí)操作才有效，這個(gè)讀忙標(biāo)示也能夠用延時(shí)操作來(lái)替換，作用是一樣。這些全部能夠放在LCD_init(void)里面去實(shí)現(xiàn)。依據(jù)程序功效思緒，結(jié)合硬件特征，得出下面程序流圖：圖3.1系統(tǒng)主程序流圖LCD1602初始化代碼見(jiàn)附件3.3DHT11溫濕度采集子程序首先要對(duì)LCD模塊進(jìn)行初始化，另外因?yàn)樵撈骷锹@器件，在對(duì)其進(jìn)行操作前要先讀忙標(biāo)示，為低電平時(shí)操作才有效，這個(gè)讀忙標(biāo)示也能夠用延時(shí)操作來(lái)替換，作用是一樣。這些全部能夠放在LCD_init(void)里面去實(shí)現(xiàn)。依據(jù)程序功效思緒，結(jié)合硬件特征，得出下面程序流圖：圖3.2LCD1602顯示子程序流圖溫濕度測(cè)量程序見(jiàn)附件。4系統(tǒng)測(cè)試4.1軟件測(cè)試本設(shè)計(jì)程序部分采取KeilC51編寫，它是在標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)針對(duì)51單片機(jī)實(shí)用高級(jí)編程語(yǔ)言。首先依據(jù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵思想在Keil界面上把完整程序輸入，在確保語(yǔ)法、格式正確情況下對(duì)源程序進(jìn)行編譯，生成可實(shí)施目標(biāo)代碼。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程中碰到了很多困難，比如部分變量沒(méi)定義好，或有其它部分語(yǔ)法錯(cuò)誤，在進(jìn)行檢驗(yàn)調(diào)試后，順利經(jīng)過(guò)。下圖是Keil程序界面截圖：圖4.1Keil程序界面在經(jīng)過(guò)數(shù)次調(diào)試修改以后，全部程序全部經(jīng)過(guò)編譯，并生成了需要目標(biāo)實(shí)施文件。在這個(gè)過(guò)程中，我發(fā)覺(jué)很多因?yàn)閭€(gè)人疏忽造成細(xì)節(jié)問(wèn)題使得很數(shù)次掙扎在程序編譯頻繁犯錯(cuò)邊緣。而且經(jīng)過(guò)細(xì)心調(diào)試，請(qǐng)教同學(xué)和老師，最終一一處理了這些問(wèn)題，也收獲了不少。4.2硬件測(cè)試4.2.1系統(tǒng)硬件仿真在硬件實(shí)現(xiàn)方面，利用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)電路圖連接、程序?qū)懭牒凸πХ抡?。下圖是系統(tǒng)完整電路：圖4.2系統(tǒng)整體電路在實(shí)現(xiàn)好軟件部分撰寫而且編譯后沒(méi)有報(bào)錯(cuò)以后，在Proteus環(huán)境里把Keil生成可實(shí)施文件寫入到單片機(jī)里面，點(diǎn)擊仿真按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作。在初始階段，默認(rèn)給定SHT11值圖。圖4.3SHT11初始值此時(shí)液晶顯示圖4.4。圖4.4液晶顯示數(shù)據(jù)因?yàn)楸鞠到y(tǒng)默認(rèn)設(shè)置溫度上限為40攝氏度，對(duì)SHT11把溫度調(diào)至41度時(shí)候，液顯圖4.5，蜂鳴器開(kāi)始發(fā)聲，溫度過(guò)高LED指示燈也被點(diǎn)亮，圖4.6。圖4.5溫度過(guò)高時(shí)液顯內(nèi)容圖4.6光報(bào)警電路一樣，對(duì)該系統(tǒng)傳感器濕度分別調(diào)到80%以上、30%以下，對(duì)應(yīng)報(bào)警電路全部被激活，所以在硬件測(cè)試下取得了和預(yù)期一樣功效。另外，對(duì)按鍵測(cè)試也經(jīng)過(guò)，所以在實(shí)際應(yīng)用中能夠自行經(jīng)過(guò)按鍵依據(jù)作物特點(diǎn)改變報(bào)警閥值，科學(xué)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。4.2.2硬件測(cè)試總結(jié)在電路仿真調(diào)試過(guò)程中，一樣碰到很多困難。從開(kāi)始Proteus仿真軟件學(xué)習(xí)，到對(duì)它操作熟悉，以后連好電路圖以后，把前面生成可實(shí)施文件寫入開(kāi)始仿真，發(fā)覺(jué)按鍵沒(méi)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)觀察代碼才發(fā)覺(jué)原來(lái)在軟件部分定義按鍵端口和電路圖連接端口不吻合，修改過(guò)來(lái)便處理了這個(gè)問(wèn)題。另外，在經(jīng)過(guò)對(duì)傳感器調(diào)整輸入數(shù)據(jù)，在溫濕度超出程度時(shí)候，蜂鳴器不報(bào)警，經(jīng)過(guò)觀察電路才知道報(bào)警電路和單片機(jī)連接端口處電平取反了。這么問(wèn)題碰到了很多，在一次又一次修改后，最終完成了硬件部分仿真，實(shí)現(xiàn)了全部預(yù)設(shè)功效。結(jié)語(yǔ)這項(xiàng)設(shè)計(jì)在單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、C語(yǔ)言編程等科學(xué)知識(shí)完成了基于單片機(jī)控制大棚溫濕度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫濕度自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)顯示，而且在溫濕度過(guò)限發(fā)出警報(bào)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)經(jīng)濟(jì)和開(kāi)發(fā)成本低廉，操作簡(jiǎn)便，在農(nóng)業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域含有很強(qiáng)實(shí)用性。致

謝這次設(shè)計(jì)和論文是在各位老師悉心指導(dǎo)下完成。你們嚴(yán)厲科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神，精益求精工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題選擇到項(xiàng)目標(biāo)最終完成，你們?nèi)恳恢苯o我細(xì)心指導(dǎo)和不懈支持。在此謹(jǐn)向老師們致以真摯謝意和高尚敬意。感謝武昌工學(xué)院來(lái)對(duì)我大力栽培；感謝大學(xué)全部老師給我諄諄教育，為我打下堅(jiān)實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝全部同學(xué)們。撰寫論文也使我知識(shí)體系也在不停地拓展和成熟，期望在未來(lái)工作和生活過(guò)程中，亦能一直保持不停學(xué)習(xí)，不停完善自我，走向成熟。最終，期望在以后學(xué)習(xí)和研究中能以愈加優(yōu)異成績(jī)來(lái)答謝全部關(guān)心和幫助過(guò)我老師和同學(xué)！再次謝謝您們！關(guān)鍵參考文件王明喜,崔世茂,王紅彬,李志鑫,李海濤,張?chǎng)?胡博,張雪冰,張曉蒙.大棚型日光溫室光照、溫度及濕度等性能初步研究.農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(溫室園藝),,05:19-21.褚福強(qiáng),董學(xué)仁.單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)研究.儀器儀表用戶,,05:4-5.楊承帥.蒸化工藝中溫濕度測(cè)量裝置研制.蘇州大學(xué),.陳英俊.基于單片機(jī)溫濕度監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì).廣東石油化工學(xué)院學(xué)報(bào),,04:42-46.林嘉.基于89S52LCD1602程序設(shè)計(jì).電腦知識(shí)和技術(shù),,26:6376-6378.張迎輝.單片微型計(jì)算機(jī)鍵盤接口設(shè)計(jì).信息技術(shù),,07:68-69+91.韓毓.基于單片機(jī)蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng).山東:中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)位論文.:27-2趙芝蕓.溫室智能監(jiān)控系統(tǒng).江蘇:江蘇科技大學(xué)學(xué)位論文,:1-3沈慶陽(yáng).單片機(jī)實(shí)踐和應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,劉光偉.基于單片機(jī)溫室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).燕山大學(xué),.彭宏麗．溫室環(huán)境智能監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).山西:太原理工大學(xué)學(xué)位論文,:1-4廖麗媛.基于應(yīng)變式扭矩傳感器測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì).上海:東華大學(xué),劉九慶.溫室環(huán)境工程技術(shù).吉林:東北林業(yè)大學(xué)出版社,張友德,趙志英,涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理應(yīng)用和試驗(yàn).上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,沈慶陽(yáng).單片機(jī)實(shí)踐和應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,杜深慧.溫濕度檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,LiHai-Xia,ZengJie-Hui,ThedesignofenvironmentaltemperatureandhumidityremotemonitoringsystembasedonAT89S52MCU,AppliedMechanicsandMaterials,v496-500,p1595-1602, DingLibo,WangXuehui,Designofaweb-basedtemperatureandhumiditymonitoringsystem[C],2ndInternationalConferenceonManagementScienceandElectronicCommerce(AIMSEC),2028-2030, YongHuang,DesignandRealizationofWirelessSensorNetworkforVegetableGreenhouseInformationAcquisition[C],6thInternationalConferenceonWirelessCommunicationsNetworkingandMobileComputing(WiCOM),1-4,WuZiYue,ZhangShuai,GaoTing,Designoftemperatureandhumiditymonitoringsystemformarineworkingplatform[C],AppliedMechanicsandMaterials,v300-301,p453-457,.附錄主函數(shù)程序voidmain()//主函數(shù){ k1=k2=k3=k4=1;temp_humi_cache[0]=4;//以下八行預(yù)設(shè)溫濕度閥值 temp_humi_cache[1]=0; temp_humi_cache[2]=0; temp_humi_cache[3]=7; temp_humi_cache[4]=8; temp_humi_cache[5]=7; temp_humi_cache[6]=3; temp_humi_cache[7]=0; temp_high=temp_humi_cache[0]*10+temp_humi_cache[1]; temp_low=temp_humi_cache[2]*10+temp_humi_cache[3]; humi_high=temp_humi_cache[4]*10+temp_humi_cache[5]; humi_low=temp_humi_cache[6]*10+temp_humi_cache[7]; LCD_Initial();//液晶初始化 GotoXY(0,0);//光標(biāo)移位函數(shù)，第一個(gè)參數(shù)表示行，第二個(gè)表示列 Print_slow(word1); GotoXY(0,1); Print_slow(word2); LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN);//清屏 GotoXY(0,0); Print_slow(word3); LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN);//清屏 while(1) { key();if(presskeynum==0){ s_connectionreset(); //測(cè)量溫濕度error=0;//初始化error=0，即沒(méi)有錯(cuò)誤error+=s_measure((unsignedchar*)&temp_val.i,&checksum,TEMP);//溫度測(cè)量error+=s_measure((unsignedchar*)&humi_val.i,&checksum,HUMI);//濕度測(cè)量if(error!=0) s_connectionreset();//假如發(fā)生錯(cuò)誤，系統(tǒng)復(fù)位else{humi_val.f=(float)humi_val.i;//轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)temp_val.f=(float)temp_val.i;//轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)calc_sth10(&humi_val.f,&temp_val.f);//修正相對(duì)濕度及溫度temp=temp_val.f*10;humi=humi_val.f*10;GotoXY(0,0);//選擇溫度顯示位置Print("Temp:C");//5格空格GotoXY(0,1);//選擇濕度顯示位置Print("Humi:%");//5格空格GotoXY(5,0);//設(shè)置溫度顯示位置TEMP_data[0]=temp/1000+'0';//溫度百位if(TEMP_data[0]==0x30)TEMP_data[0]=0x20; TEMP_data[1]=temp%1000/100+'0';//溫度十位if(TEMP_data[1]==0x30&&TEMP_data[0]!=0x30)TEMP_data[1]=0x20;TEMP_data[2]=temp%100/10+'0';//溫度個(gè)位TEMP_data[3]=0x2e;//小數(shù)點(diǎn)TEMP_data[4]=temp%10+'0';//溫度小數(shù)點(diǎn)后第一位TEMP_data[5]=0xdf;//顯示溫度符號(hào)℃TEMP_data[6]='\0';Print(TEMP_data);//輸出溫度GotoXY(5,1);//設(shè)置濕度顯示位置HUMI_data[0]=humi/1000+'0';//濕度百位if(HUMI_data[0]==0x30)HUMI_data[0]=0x20;HUMI_data[1]=humi%1000/100+'0';//濕度十位HUMI_data[2]=humi%100/10+'0';//濕度個(gè)位HUMI_data[3]='.';//小數(shù)點(diǎn)HUMI_data[4]=humi%10+'0';//濕度小數(shù)點(diǎn)后第一位HUMI_data[5]='\0';Print(HUMI_data);//輸出濕度if((temp/10)<temp_low)led1=0;elseled1=1;if((temp/10+1)>temp_high)led2=0;elseled2=1;if((humi/10)<humi_low)led3=0;elseled3=1;if((humi/10+1)>humi_high)led4=0;elseled4=1;if(((temp/10)<temp_low)|((temp/10+1)>temp_high)|((humi/10)<humi_low)){for(nn=0;nn<50;nn++) { beep=0; delay(1);beep=1;delay(1); }}if((humi/10)>humi_high){for(nn=0;nn<10;nn++){ beep=0;delay(1);beep=1;delay(1);}}}