基于单片机的大棚温湿度控制系统的设计与制作开题报告.docx

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1、基于单片机的大棚温湿度限制系统设计与制作系部：电子与通信工程系学生姓名：孙芳专业班级：通信IICl学号：112231114指导老师：罗红枪2014年3月15日书目摘要O一引言O（一）课题探讨背景与意义O（二）设计方案选择1（三）设计的主要内容和设计思路1二硬件设计2（一）硬件电路原理框图2（二）核心元件选择2（三）模块电路设计4（四）总电路原理图6三软件设计6（一）软件设计总方案6（二）软件程序流程图7（三）程序设计7四实物制作8（一）元器件清单8（二）电路的组装8（三）电路功能测试8总结9致谢10参考文献10附录一：原理图10附录二：元器件清单10附录三：实物制作的正面图、背面图11摘要本文

2、以单片机ST89C52为核心器件,通过对LCD1602温湿度显示模块、时钟模块、复位模块、报警模块、温湿度采集模块、温湿度调整模块的设计，完成了一款基于STC89C52单片机的大棚温湿度限制系统的设计与制作。该温湿度限制系统实现了对整个大棚温度和湿度限制系统的管理和报警功能,解决了人工种植大棚测量温湿度误差大的问题，同时也节约了大批的人力和物力，改进了大棚的种植技术，给大棚种植的用户们带来了肯定的经济效益。该设计成本低，经济好用，操作简洁便利，具有肯定的好用价值和推广意义。【关键词】：STC89C52；模块电路；温湿度限制;报警功能;ABSTRACTThispapertakesST89C52M

3、CUasthecoredevice,thedisplaymodule,oscillatormodule,resetmodule,alarmmodule,temperatureandhumiditydataacquisitionmodule,temperatureandhumiditycontrolmoduleontheLCD1602temperatureandhumidity,completedabasedonthedesignandproductionOfgreenhousetemperatureandhumiditycontrolsystemofSTC89C52singlechipmicr

4、ocomputer.Thecontrolsystemoftemperatureandhumidityinthegreenhousetemperatureandhumiditycontrolsystemmanagementandalarmfunction.Tosolvetheartificialplantinggreenhousetemperatureandhumiditymeasurementerrorproblems,butalsosavealotofhumanandmaterialresources,improvethegreenhouseplantingtechnology,forgre

5、enhouseplantingusersbringcertaineconomicbenefits.Thedesignoflowcost,economicandpractical,simpleandconvenientoperation,andhascertainpracticalvalueandsignificanceofthepromotion.keywords:STC89C52;circuit;temperatureandhumiditycontrol;alarmfunction;一、引言（一）课题探讨背景与意义1.课题探讨背景经济的快速发展，导致了产业的大规模化、集约化。劳动力成本的提高

6、，也促进了农业现代化程度的不断提高。在当今农业种植系统中，大棚种植已经成为特别普遍的种植模式。而在采纳大棚种植模式时，最关键的因素就是大棚的温度、湿度等环境因素。这些环境因素干脆影响了农作物的生长。传统的大棚种植业中，人们一般采纳物理温度计和湿度计来检测大棚的种植环境。虽然用物理温度计和湿度计测量大棚温湿度值的稳定性高，但是该测量方法的精确度较低，实施性也差。鉴于物理温度计和湿度计的上述缺点，本设计拟采纳单片机和温湿度传感器为核心器件，完成一个大棚温湿度限制系统的设计与制作。2.设计意义用单片机和传感器来检测、限制大棚温湿度，能够为大棚种植的用户们节约了大量的时间和人力、物力，可以为他们带来更

7、好的经济效益，具有肯定的实际意义。同时通过自己动手设计基于单片机的大棚温湿度限制系统，并对其进行实物制作、调试、排故、参数分析，不仅将我们在校所学的理论学问和实践充分的结合起来，让我们更加巩固以前所学的学问，而且还可以通过发觉问题、分析问题、解决问题，在提高自己专业技能的同时，训练自身的逻辑思维实力。（二）基于单片机的大棚温湿度限制系统的设计方案选择大棚温湿度的检测限制可以采纳多种方法来实现，而运用不同的方法来设计系统所达到的效果也是各有不同。例如，在工业上通常采纳PLC来作为主限制器,其优势在于其运用梯形图编程，相对简洁，而且抗干扰实力强。但是考虑到本设计是针对一般大棚种植需求，而PLC在价

8、格上就让人有点难以承受，其经济性较差。随着当今世界电子技术的快速发展，数字芯片也越来越多样化，其价格也比较便宜。因此，尽管运用C语言对单片机编程比较困难，但是考虑到它可以实现较多的功能，价格实惠，性价比高，比较符合本设计的用户需求，因此，本系统的设计制作将选用单片机作为主限制器。（三）设计的主要内容和设计思路1.主要探讨内容D温度和湿度限制系统的硬件部分设计，包括电路原理图，绘制具体电路图;2）温度和湿度限制系统的软件部分设计，包括程序设计的流程图，源程序；3）完成温湿度大棚限制系统的制作；4）对系统的实物性能进行相关测试。2.设计思路1）依据设计要求，温湿度的检测采纳SHTlO作为温湿度传感

9、器，将采集到的温湿度信息传给单片机；2）选用STC89C52单片机作为核心元件，将SHTlO传感器采集到的温湿度数据进行处理后，送给LCDI602液晶显示器显示数据；3）当大棚内温湿度超过或低于用户所设定的界限值时，系统就会立马启动报警器装置；4）温湿度的显示采纳了一种特别的能显示字母、数字、符号的液晶显示器LCDI602作为核心元件，它分两行显示，一行显示温度值，一行显示湿度值；5）通过三个按键：一个功能键、一个加键、一个减键来实现对系统温湿度界限值的设置。二、硬件设计(一)硬件电路原理框图硬件电路主要由LCD1602温湿度显示模块、STC89C52单片机限制模块、SHTlo温湿度采集模块、

10、时钟模块、复位模块、报警模块、按键调整温度和湿度模块组成。依据探讨内容的具体要求，硬件电路的主体设计方案如下：采纳STC89C52单片机芯片协作SHTlo温湿度传感器，构成一个具有测量温湿度的限制系统。当温湿度采集模块采集到数据之后，进行A/D转换后，由单片机进行数据处理，最终由LCD1602温湿度显示模块显示数据。再通过按键调整温湿度模块，对温度和湿度进行调整。由STC89C52单片机输出凹凸电平限制温湿度报警模块，当温度超过35低于20,湿度超过70低于30时，STC89C52单片机输出高电平，温湿度报警模块进行报警，反之，当温度在20到35,湿度在30到70之间时;STC89C52单片机

11、输出低电平，温湿度报警模块关闭。其整体框图如图IT所示。图1-1硬件电路原理框图(二)核心元件选择1、关于STC89C52单片机随着电子技术的快速发展，单片机在市场上的应用越来越广泛，种类也越来越多样化。但高性价比、编程简洁的单片机恒久是进行电路设计时的首选。本次设计拟采纳性价比高、编程简洁的STC89C52作为限制系统的核心器件，它是一个抗干扰实力强、功率消耗低、性能高的CMOS8位微限制器。它可组成单片机的最小应用系统，在肯定程度上缩小了系统的体积，将系统成本降到了最低，其应用范围特别的广泛。主要特性如下：(1)低电压，低功耗；(2)具有高性能的价格比；(3)全双工串行口；(4)最高运作频

12、率35MHz,6T/12T可选;(5)内带2K字节EEPRoM存储空间；(6)应用程序空间为8K字节；(7)具有看门狗功能；(8)具有EEPRoM功能;(9)可编程串行通道；引脚功能说明STC89C52管脚排列如图1-2所示图1-2ST89C52外部引脚图VCC（40脚）供电电压。GND（20脚）接地。PO口一一PO端口是一个双向的I/O端口，即地址和数据线的复用口，且为漏极开路，它的每一个引脚都可以驱动8个逻辑门电流。其高阻抗输入可用端口写“1”的方式实现，PO口访问外部ROM、RAM时;它也可以作为数据和地址的低八位。Pl口Pl同PO口是一个双向的I/O口，其芯片中内置上拉电阻，它的缓冲器

13、可以驱动4个TTL门电流。P2口P2也是一个双向I/O口，其芯片中也有内置上拉电阻，它的输出缓冲可以汲取四个TTL门电流。当是运用为输入口，运用端口写“1”，电阻跳到高电位，这就是由于内部上拉导致的。P3口P3口同上面端口一样也是一个双向I/O,其管脚内部带有8个上拉电阻，可以同时接收和输出4个TTL门电流。RST一一复位输入。用此端口来完成单片机的复位操作，在高电平状态下此端口有效。ALEprocALE是当访问外部存储器时，用来锁存低8位地址的输出脉冲。除此之外它也是可以作为输入脉冲，那就是在FlaSh编程时。像一般状况下，ALE端以晶振1/6的恒定频率周期输出正脉冲信号。所以它可以用于定时

14、目的或者是当时钟运用。然而在每次访问外部RAM时有一点还需强调一下，它会自动地跳过一个ALE脉冲。另外，此引脚被微微地拉高一些。该标记位的设置在执行外部模式下时是无效的。PSEM外部ROM的选通信号。EAVPP一一函：是低电平有效，当G引脚为“0”状态时，在此期间，运用外部ROM（0000H-FFFFH）,不管MCU是否有内部RoM。请留意，当其锁定内部复位引脚时，加密的方式为1；当该引脚保持“1”状态，期间运用单片机的内部程序存储器。XTALl它是一个输入端口，主要用于反向振荡放大器和单片机内部时钟发生电路的输入。XTAL2反向振荡器的输出端。2、关于SHTIo温湿度传感器在目前的市场上，传

15、感器的种类各种各样，但是考虑到本次设计是用于大棚的温湿度测试，所以我们要选择一特性价比高，购买便利，市场占有率高的产品。本设计采纳的是SHTlO传感器作为核心元件，构成温湿度采集模块。该产品的功能并不困难，但完全可以满意此次设计任务需求，而且它的性价比在传感器当中很高。此产品的稳定性和牢靠性都很高，其抗干扰实力也很强并且响应超快。此外，由于具备体积小、功耗低的特点，SHTlO传感器已经成为各类电子应用的最佳选则。SHTXX系列分别有SHTlX系列、SHT7X系列，SHTlO属于SHTIX系列中的经济型的温湿度传感器，其性能特点如(图1-3)所示。图1-3相对温度、湿度精度曲线由图1-3可以得出，无论是从温度来看还是湿度来看，SHTlo都比其它传感器的误差大，但是若从市场价格方面来考虑，SHTlO的价格都要比其它传感器的价格低。考虑到本次设计的适用场合是蔬菜大棚的种植系统，对环境温湿度的检测要求并特别严苛，允许适当范围的误差存在，其价格的优势完全可以弥补该缺陷，符合本次设计需求。3、关于LCD1602液晶显示器随着当今电子技术的快速发展，液晶显示器被广泛的应用于各行各业，随之它的种类也更加的多样化。但由于本设计是既要显示温度又要显示湿度，所以我们选择了一种特别的能显示字母、数字、符号的液