塑料大棚内温湿度监控系统设计.docx
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塑料大棚内温湿度监控系统设计.docx
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塑料大棚内温湿度监控系统设计
毕业论文(设计)
论文题目:
塑料大棚内温湿度监控系统的设计
学生姓名:
王鹏鹏
学
号:
1008040234
所在院系:
电气信息工程学院
专业名称:
通讯工程
届
次:
2014届
指导教师:
王丽
淮南师范学院本科毕业论文(设计)
诚信承诺书
1.自己郑重承诺:
所呈交的毕业论文(设计),题目
《》是自己在指导教师指导下独
立达成的,没有故弄玄虚,没有剽窃、剽窃他人的内容;
2.毕业论文(设计)所使用的有关资料、数据、看法等均真切靠谱,
文中所有引用的他人看法、资料、数据、图表均已说明说明根源;
毕业论文(设计)中无剽窃、剽窃或不正当引用他人学术看法、
思想和学术成就,假造、窜改数据的状况;
4.自己已被见告并清楚:
学院对毕业论文(设计)中的剽窃、剽窃、
故弄玄虚等违犯学术规范的行为将严肃办理,并可能致使毕业论文(设
计)成绩不合格,没法正常毕业、撤消学士学位资格或注销并追回已
发放的毕业证书、学士学位证书等严重结果;
5.若在省教育厅、学院组织的毕业论文(设计)检查、评选中,被
发现有剽窃、剽窃、故弄玄虚等违犯学术规范的行为,自己愿意接受
学院按有关规定赐予的办理,并肩负相应责任。
学生(署名):
日期:
年月日
目
录
1.
绪论...........................................................................................................................
2
设计背景和研究意义.........................................................................................
2
温湿度监控系统的发显现状.............................................................................
2
论文的主要内容.................................................................................................
3
2.
塑料大棚内温湿度系统的主要软硬件介绍
...........................................................3
系统的主要硬件零件的介绍.............................................................................
3
软件和编程语言的的介绍................................................................................
9
3.
系统的整体电路设计与仿真.................................................................................
11
系统的整体电路设计.......................................................................................
11
整体设计系统的仿真结果...............................................................................
11
4.
系统程序的设计.....................................................................................................
12
系统主程序.......................................................................................................
12
键盘扫描子程序...............................................................................................
13
1602LCD液晶显示程序流程图.....................................................................
14
温湿度读取子程序...........................................................................................
15
5.
塑料大棚内温湿度监控系统的实现与测试
.........................................................16
PCB版的设计....................................................................................................
16
硬件电路的实现...............................................................................................
17
硬件的整体实现与测试...................................................................................
18
6结束语......................................................................................................................
19
参照文件:
....................................................................................................................
19
塑料大棚内温湿度监控系统的设计
学生:
王鹏鹏(指导教师:
王丽)
(淮南师范学院电气信息工程学院)
纲要:
温室技术不停发展。
当前好多温室都正在使用。
温室作物的管理,跟两个要素息息有关。
一个是温度,此外一个是湿度。
在本文中主电路和软件设计分别是用STC89C51和C语言。
用STC89C51当控制器,DHT11温湿度传感器来收集数据,这样系统的整体构架就出来了。
同时还有温度显示与控制的功能。
鉴于这个控制系统的设计模块,该系统特别的稳固。
并且整体的设计特别的简单。
重点词:
温湿度;STC89C51;DHT11;传感器;控制系统
Thedesignoftheplasticgreenhousetemperatureand
humiditymonitoringsystem
Student:
WangPengpeng(GuidanceTeacher:
WangLi)
(CollegeofElectricalandInformationEngineeringofHuainanNormalUniversity)Abstract:
Recently,withthedevelopmentofGreenhousetechnology,moreandmore
greenhouseshavebeenmanagementofGreenhousecropiscloselyrelatedtothesetwofactors---temperatureandhumidity.Inthispaper,maincircuitandsoftwaredesignadoptSTC89C51andClanguageprogramrespectively.Inordertocollectdata,IuseSTC89C51ascontrollerandDHT11astemperatureandhumiditysensor.Inthisway,youcanseethewholeframeworkofthesystemclearly.Besides,thefunctionsoftemperaturedisplayandcontrollingarehecontrolsystemdesignbasedmodules,thesystemisverystable.
Keywords:
TemperatureandHumidity;STC89C51;DHT11;Sensor;ControlSystem
[1]。
绪论
设计背景和研究意义
此刻社会发展快速,同时物质水平也有很大的提高,所以对于高质量的农产
品有了更多的需求。
我们急迫需要一种新的生产方式,以知足人们的需求。
而对这些要求的知足,离不开生产技术的提高。
提高农作物生产技术,是一种对传统栽种的挑战。
可是在现代化科学的前提下,好多东西需要更新。
与此同时也面对着挑战。
长远的发展下大棚内栽种已成为一种新的农业栽种方式。
而我们更应当充足利用塑料大棚能够生产出知足人们需求的特征,并且对塑料大棚内温度和湿度控制,我们才能获取更多的产量。
我们同时也需要一套控制不一样植被生长的温度和湿度的方法,科学先进的管理,及时监控每个周期,以及其余环境条件
适应自己国家的地理环境的,自主设计低成本并且使用性能较高的的塑料大棚温湿度控制系统。
这对于提高农民收入,提高人们物质水平,提高温室的经济效益都有重要的意义。
此次设计主假如达成温室自动化室内环境监测。
环境控制对农业生产有很大的作用。
所以,自动检测温室环境,并自动控制是特别必需的。
温室的地址可不受限制,同时这类设计能必定程度上改良土地的利用率。
温湿度监控系统的发显现状
固然国内的温室和大棚管理控制必定的研究和实验。
切合多地域的设计比较少。
对于我国来说仍是一段空白。
我们要依据大棚的特点,同时也要联合植被的生产条件。
以及我们要考虑到实质的价值状况。
在这些大条件下,知足生产。
控制成本,实现更多人的需求。
国内的该系统的发显现状,其实不是很了然。
也没有太多的统计数据。
说明这是一片空白。
而对于已知的温湿度系统。
对照有很大的差异。
算法是此中一个主要的方面,详细表现为国内温湿度控制仪器的丈量成效不理想。
适应不够宽泛。
这类不足是由多方面造成的,若对不一样的温湿度控对象来对照,会更为显然。
算
法以及设计的不一样致使最后的结果[2]。
所以当前控制系统并无想象中应用的那
么宽泛。
正因这样,才有更宽泛的推行意义。
温湿度的信息收集办理不过对此中个别要素的考虑,诸多的要素是造成整体
大棚质量的原由。
此设计值对温湿度考虑。
该系统设计的目的是对塑料大棚的温
湿度控制实现自动的监控。
并经过监测数据,联合植被测控出的生长规律,进行
控制。
创建优异的生长环境条件,使反季节的植被优异的生长。
这样可创建出丰富多彩的产品。
达到最大的经济利益。
论文的主要内容
这个系统的目的是实现单片机的硬件和软件的联合。
设计出的温度传感器能
够丈量温室温度和湿度,并达到一个比较高的精确值。
且对制作成本要求较低。
这样才能合用于大多半的农民。
此次设计中使用了测温度和湿度DHT11丈量元件。
DHT11是数字温度和湿度传感器,且输出的数值特别正确。
DHT11内部使
用一个独到的捕获温湿度技术,,能够保证产品拥有很高的靠谱性,并能够达到优异的长远稳固性。
同时设计的整个系统拥有极强的拓展性[3]。
能够增添好多其余实用的特征。
整个操作过程特别简单。
主要的工作过程就是,上电后各个模块就开始运转,将所得的数据传递并表此刻显示屏上。
此时单片时机自动判断能否处于正常的温湿度范围,进而来报警控制。
温室植物的生长,若高出适应的温湿度范围,必定会影响到植物的生长。
不一样种类的均匀温度和湿度的需求不一样。
所以系统能够改变对室内温湿度控制的数值,知足需求。
在温室中假如需要对温湿
度调控。
可经过通风,洒水等方式来达到一个稳固的温湿度。
别的,设计特征会提示提示职工采纳适合举措。
同时能够采纳水帘,大型涡轮抽风一系列的温湿度控制的方法达到预约的成效[4]。
这样就能直观的认识当前的及时的温湿度状况。
实现以为和自动的双层保护。
本文第一章是绪论,第二章是温湿度监控的主要软硬件介绍,第三章是对于该系统的的设计与仿真,第四章是该系统程序的介绍,第五章是该系统设计的实现与测试,第六章则是整篇论文的结束语。
塑料大棚内温湿度系统的主要软硬件介绍
系统的主要硬件零件的介绍
STC89C51芯片的介绍
STC89C51是一款高性能的新品啊。
该芯片经过了好多的喧闹的多次的测试,
频频的使用,性能比较突出于稳固。
到现在价钱也十分便宜。
是一个合用于低价制
作的单片机芯片。
系统运转流利稳固,靠谱性比较强。
同时该芯片能够多次清空
编程,且不会对系统造成太大伤害。
使用的时间也会比较长。
芯片的设计中自带
了编程的接口。
烧录过程可用计算机达成,适用方便。
该芯片采纳8051内核,该内核可实现计算机对芯片的编程。
芯片的工作时
[6]。
其部分引脚功能,在下表中
钟频次为80MHz。
芯片储存靠谱性比较高,可达到相高次数的频频编程。
可用计算机,直接将程序代码下载入单片机。
无需再用编程器,工作速度快,操作简
单。
STC89C51RC系列单片机,单时钟机器周期有1T,兼容8051单片机内核,并且使用的时候耗能低,效率高。
是当前的主流的单片机系统,流水线设计雅致的设计,精简的指令集构造,方便使用,并在内部集成专用复位电路[5]。
比上一代的产品更为的好用。
下列图是STC89C51的引脚构造图,上拉排阻的主要作用是给信号线供给一个驱动电压,这样传输的电压会更稳固能够达到降低消耗,提高精确度的作用。
89C51系统模块如图1。
、
图1STC89C51引脚图
其部分构造的引脚功能,拥有好多的分类和功能。
此设计中主要用的功能有电源接入的引脚,晶体振荡的引脚XTAL。
液晶显示模块所用到的引脚,烧录取到的引脚MOSI,以及储存模块所的引脚。
储存以及控制的引脚犹如PSEN引脚,是外面储存器通讯信号输出的引脚(低电平有效)
有所介绍。
表1STC89C51部分引脚功能
引脚号
温湿度传感器模块DHT11
复用功能
T2(准时器或计数器T2的外面输入)
T2(EX准时器或计数器T2的捕获)
MOSI(在线系统编程接口)
(在线系统编程用接口)
RXD(串行输入)
TXD(串行输出)
INT0(外面中止0)
INT1(外面中止1)
T0(准时器0的外面输进口)
T1(准时器1的外面输进口)
WR(外面数据储存器写选通)
RD(外面数据储存器读选通)
DHT11数字温湿度传感器,内部含有湿度复合传感器,且该传感器已被校
准数字信号,它拥有独到的温湿度收集方式,同时能够保证该模块的稳固性,准
确性。
内部构造由电阻式感湿元件和NTC测温元件构成,同时该温湿度传感器
模块与一个高性能单片机相组合。
经过单片机中心模块和温湿度传感器模块连
接,设计出的作品便可以随时的收集需丈量的湿度和温度的功能[7]。
图2为
DHT11的内部原理图。
GND
OTP
电阻式感湿原件
NC
DATA
MCU
NTC测温原件
VCC
图2DHT11内部原理
DHT11传感器的内部参数,校准的相当的正确。
校准系数在OTP内存中,
在适用传感器的模块的同时,也会调用这些校准系数。
单行串行接口,使系统集成变得更为方便[8]。
DHT11的丈量范围有必定的偏差。
任何仪器设施的使用都有必定的偏差,
整体不会影响丈量的结果。
同时该硬件的丈量范围也会遇到必定的限制。
高出范
围则会影响丈量结果,大幅度的高出范围将会影响使用。
依据大棚内的温湿度来
考虑,该硬件完整知足要求。
以及各引脚的功能表、丈量范围与校订参数的介绍。
表2DHT11丈量校订参数
测温精度
分
型号
丈量范围
测湿精度
辨
封装
℃
RH
力
20-90%RH
±2
4针单排
DHT11
0-50℃
±5%
1
直插
表3DHT11引脚功能说明
PIN
名称
说明
1
VCC
供电
2
DATA
单总线,串行数据
3
NC
空脚,请悬空
4
GND
接地,电源负极
E,
简略的模拟报警控制系统
一个简略的报警控制系统,报警由蜂鸣器达成,控制由简略的抽风电扇来完
成。
该简略系统模拟了塑料大棚内的温湿度的此中的温度适量的简略控制。
当设定超出额定值时,芯片办理控制电流给报警模块供电,经过放大器,此时蜂鸣器凤鸣达到提示功能,而电扇会转动进行降平和排湿的作用。
而该设计需要依据实质状况来进行调理改换,防止遭到不用要的损失。
自然实质的工作过程中不愿能采纳这样简单的设计,必定会进行拓展,开发出跟多的适用性的功能,这类功能也表现出了该设计的一个开放性的设计特点,
报警系统的设计由电阻,放大器以及蜂鸣器和电扇构成。
不过简略的报警系统,必定没法知足大棚内的温湿度控制达到的条件。
在设计除外的报警装备应当设置的更合理。
同时设施的地点,大小,功能都会对降温保湿的成效有必定的影响。
自然该报警系统最主要的作用,仍是用来达到警告的成效[9]。
其整体构造以下列图
所示。
图3简略报警系统构造
显示电路模块
显示的模块包含两个构造。
此中一个为单片机内核,此外一个是液晶显示的屏幕。
内核部分是单片机为主要控制模块。
LCD是显示的作用。
界面显示的内容可自己设计。
其次序和大小都调理。
知足自己的使用。
而秃瓢中的使能端
当E端由高点平发生变化时,液晶模块履行命令。
D0~D7是8位双向数据线[10]。
该显示模块较传统的显示模块来说,显示的的更清楚了然,切现实的的内容
更丰富。
整体的显示的功能更为饱满。
是此刻单片机设计以及其余类的电子产品
所宽泛使用的显示模块。
在实质的应用中适用这样小的模块是不切合设计的最后
目的的。
用于实质使用中只模块只适合借鉴不适合适用。
电路的现实模块由单片
机串口输出。
同时,所获取的数据传输到1602LCD串口,使显示屏上显示出最
终所要表达的数据,最后达到显示的成效。
而STC89C51的内核与AT89C51系
列是相同的。
图中使用的就是89C51芯片内核与模拟传感器组合成的电路。
该
电路能实此刻及时温湿度的数值的显示。
一个温湿度切换按钮,以及加减按钮,
改变显示器所显示的内容。
设计过程中采四个按键的方式,更简略方便易懂。
图
4显现的为单片机与LCD显示屏的连结图。
而整个显示模块也就由这两个部分
构成。
图4显示模块
电源的设计模块
电源供电设计中采纳了USB的供电模式,这类供电方式比较方便,当前社
会上主流的各样通讯设施,电子类的其余产品大多使用了USB供电的方式。
因
此不用担忧找不到电源接口的问题。
且电源与传统的设计方式相同,增添了一个
电源指示灯,这样比较了然的察看供电的状况。
同时电源模块的设计采纳了传统的设计方案,并无创新的地方。
稳固与适用才是最后的选择。
构造如图5所示。
图5电源模块
软件和编程语言的的介绍
软件与适用的语言之中,软件是协助工具,语言才是中心部分。
只有优异的程序语句才能发挥出相对硬件的所有功能。
此次波及所波及到的软件与程序语句只做简单的介绍。
Protel99的设计界面和管理方式的改变有很大的创新。
整体设计界面更适合我们使用。
设计更方便适用。
设计的中心是单调的。
所有的设计都会有单调的存数环境。
并且拥有高度一体化的显示模块。
使大多半功能能直接在界面操作过程中达成。
在于以前的版真对比,不只保存了大多半功能,更增添了一些新的功能模块,是软件工具更为完美。
同时软件能为我们供给一些引导。
帮助我们更快的达成设计。
帮助系统的出现能够解答好多问题。
在一些设计的功能中,拥有检索
的作用。
我们能够快速查察所需要的功能,而后使用设计界面,自建自己所需要的功能[11]。
对于程序语句的选择中,优先考虑主流的程序语言。
单片机的语言主要有汇
编类语言和C语言。
这两个程序的语言的有所差异。
此中,C语言是一种高级计算机编程语言。
C语言的特征中是同时拥有高级语言和汇编语言的特征。
C于洋的设计类型比较宽泛。
同时C语言拥有很强的数据办理能力,不单在软件开
发。
在各个软件使用的领域中,都有使用。
可用于系统开发,电脑绘制复杂图像,计算复杂数据。
C语言的程序的应用方向也有不一样。
有的可专用于画图,有的可专面向计算。
和同时因为C语言的稳固与易读性。
使得它能够很简单地进行改正和移植,这是鉴于它的模块化编程技术[12]。
因为C语言拥有以上显然的长处,使得它获取了众多编程人员地支持。
而
作为主流的编程语言,C语言自己也经历时间和应用的考验。
外加合用性能和易
懂性的性能,更适合此次的使用。
所以本次设计决定采纳C语言为适合的编程语言。
编译软件即对程序人员利用高级编程语言进行编译,编译事后的语句能能够被单片机等芯片辨别。
这类软件可用于近似于此类设计的程序的烧录。
在设计语言的时候,要第一确立语句的正确性。
引用的语句也要保证其正确性。
整体语言使用的时候一定同时使用,才能获取最后的运转的结果。
本次设计选择的编译软件为KeilC51。
图6为程序运转无错误时的截图。
图6Keil程序运转无错截图
系统的整体电路设计与仿真
系统的整体电路设计
整体来说,本次设计使用了单片机的特征,对各个模块进行简单的单控制。
达到预期的目标。
硬件方面有五个模块,最主要的是以STC89S51芯片为主的
主控模块,其次含有传感器模块、LCD1602液晶模块、报警模块以及按键设置
模块。
系统的整体设计思路清楚,切合单片机的构成的基本理论。
系统整体的设计原理图的简化框图如7所示。
报警模块传感器模块
主控模块
供电模块显示模块
图7整体设计框图
程序的主要运转的流程是启动设施时候。
整体设施的所有数值进行初始化。
当所有设施初始化完成后,烧录的程序的主控模板开始工作。
传感器模块会依据
及时的数据进行传输,并将获取的数据传递回主控模块。
主控模块会对该数据进
行办理显示,并判断能否在预设定的数值范围内。
若不在预设定的范围内,将会
传递给报警模块,进行温湿度的调理。
自然,在程序进行的过程中,可有人为的
改正设定值得操作。
此时会有延缓程序协助设定数值,随后进行判断并达到预期的成效[13]。
以上所有介绍的模块都为了最后能够组归并达到相应要求所供给的支持。
整体设计系统的仿真结果
为了让设计的整体的可行性获取支持,本次设计时候对所设计的硬件
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- 塑料大棚 温湿度 监控 系统 设计