1、郑州航空工业管理学院毕 业 论 文（设 计）2012 届 电气工程及其自动化 专业 1006972 班级题 目 基于单片机的大棚温湿度亮度自动控制系统设计 姓 名 李明杰 学号 100697216 指导教师 苏艳苹 职称 讲师 二 一 二 年 五 月 二十 日1内 容 摘 要温室是现代农业生产所必需的基本设备，用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等是改变植物生长环境、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前提。本设计以 STC89C52 单片机为核心完成了对空气温度、土壤湿度、光照度进行数据的采集、处理、显示等系统的基本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作。主要
2、内容有：（1）通过数字温度传感器 DS18B20采集实时温度。 （2）通过湿度传感器 HS1101 采集实时湿度。 （3）通过光敏电阻采集实时光照度。 （4）判断采集到的参数值与设置值是否一致，并进行继电器控制。通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制。克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。关键词单片机；湿敏传感器；数字温度传感器；光敏电阻；继电器控制2Design of SCM-based Temperature and Humidity and Lig
3、ht Illumination Automatic Control System for Greenhouse100697216 Li Mingjie Teacher: Su YanpingAbstractGreenhouse is the basic equipment necessary for the production of modern agriculture, Use it can effectively control the temperature, humidity and illumination of the greenhouse, and it is the prem
4、ise of changed for plant growth to create the best conditions, avoid changing seasons and severe weather outside of its impact.The thesis mainly focus on: the base block diagram, working principle and the design of relay control which use the SCM STC89C52 as the core of the system to collect, handle
5、, display the data of the air temperature, soil humidity and light illuminance . The main contents: (1) collected real-time temperature by digital temperature sensor DS18B20. (2) collected real-time humidity by humidity sensor HS1101. (3) collected real-time light illumination by photoresistor. (4)
6、judge the collected parameter values and the setting values whether same or not, and control the relay.The system use Real-time and continuous detection, display intuitively and control automatically on soil moisture, ambient temperature, light illuminance in the process of plant growth. The system
7、can overcome the defects from the traditional manual methods of measurement which can not measure continuously, 3and save the amount of work, avoid omissions or unnecessary losses that caused by errors.【Key words】 SCM；humidity sensors；digital temperature sensors；light dependent resistor； relay contr
8、ol1目 录第一章 概述 .11.1 选题背景 .11.2 国内外的发展现状 .21.3 课题内容、目的及思路 .21.4 设计过程及工艺要求 .2第二章 系统的总体设计 .32.1 系统设计目标 .32.2 系统的组成和工作原理 .32.3 环境参数检测方案的比较和选择 .82.3.1 湿度传感器的选择 .82.3.2 温度传感器的选择 .102.3.3 光亮度传感器的选择 .112.3.4 方案选择总结 .12第三章 硬件的设计 .123.1 MCU 选 型 .123.2 湿度测量电路 .133.3 温度测量电路 .153.4 光照度测量电路 .1723.5 数据显示电路 .193.6 复
9、位电路 .223.7 键盘电路 .233.8 继电器控制电路 .233.9 电源电路 .24第四章 软件设计 .254.1 主程序流程图 .254.2 参数测量子程序流程图 .264.3 键盘扫描子程序流程 .27总结致谢 .28参考文献 .29附录 1 系统总体电路图 .30附录 2 系统源代码 .311基于单片机的大棚温湿度亮度自动控制系统设计学号：100697216 姓名：李明杰 指导老师：苏艳苹 职称：讲师第一章 概述1.1 选题背景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、光照强度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。温室环境与生物的
10、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，所以对大棚内的温度、湿度与光照强度等参数的控制就显的非常重要了。传统的方法是用毛发湿度表、酒精温度计等进行人工测量，再对不符合的温度、湿度、光照度通过在温室大棚进行灌溉、降温、遮光等控制操来调节，这种人工测控的方法费时费力、效率低、且无法保证测量的连续性，测量的误差大、随机性大，随意性强。为了克服以上几点不足，我们需要一种造价低廉，使用方便且测量准确
11、的自动测控系统。21.2 国内外的发展现状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，不利于在我国广泛地推广，而当今在我国大多数地方对大棚温度、湿度、二氧化碳含量，光照强度的检测与控制都采用人工管理，存在着测控精度低、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。本系统主要针对温室大棚内温度、湿度，光照强度研制了单片机控制的温室大棚自动控制系统,综合考虑系统的精度、效率以及经济性要求三个方面因素之后，最终确定以单片机为控制核心，选用性价比比较高的传感
12、器，实现对温湿度的精确测量与准确控制，同时又具有价格低等优点，便于在我国推广。1.3 课题内容、目的及思路本系统主要采用单片机作为系统的控制核心，由温室内的空气温度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器采集数据，经过模数转换后送入单片机，由单片机根据采集的数据做出相应的控制，例如控制继电器的开合，使换气风扇、滴灌设备、遮阳幕等设备的启动或停止，达到控制温室各项参数的目的。同时在外接的 LCD 液晶上显示实时参数 ，便于观察。外接的键盘可以设定系统控制的温度值，以满足不同条件下对温度的不同要求。 1.4 设计过程及工艺要求在本系统中为了保证对温度、湿度和光照度的检测的实时性和准确性，采用了数字温度
13、传感器来检测温度。采用湿度传感器来检测土壤湿度。采用3光敏电阻检测光照度。最后通过单片机处理后显示在 LCD 液晶显示屏上，并通过控制继电器的开合控制相应的调节部件对植物的生长环境的各项参数进行调节，以达到适合植物生长的环境条件。本系统的基本功能有：检测空气温度、土壤湿度、环境光照度。显示以上各项参数并自动调节。第二章 系统的总体设计2.1 系统设计目标本设计的要求是以单片机为控制核心，以湿度传感器、温度传感器、光敏电阻完成对温室大棚内的各项参数进行测量，并将数据输入到单片机中，有单片机根据所编写的程序，通过继电器控制电路控制相应的设备达到自动调控温室大棚内各项参数的目的，同时将通过各种传感器
14、测的数据实时地显示在液晶屏上。系统可通过按键人为地设定合适的参数，便于根据不同的植被的环境中使用。2.2 系统的组成和工作原理硬件系统主要有信号采集、信号分析、信号处理三个部分组成。（1） 信号采集 由湿度传感器、温度传感器、光敏电阻组成。（2） 信号分析 由单片机基本系统组成。（3） 信号处理 由并行口 LCD 液晶显示屏和继电器控制电路组成。4硬件系统的原理方框图如图 2-1：图 2-1 硬件系统的原理图单片机通过湿度传感器检测土壤的湿度，若土壤的湿度过低，单片机就打开滴灌设备的电磁阀一分钟，对作物进行滴灌作业，增加土壤湿度，经过一段时间，单片机再次检测土壤湿度，如果湿度过高，就关闭滴灌设备的电磁阀，停止滴灌作业。如果开始检测的土壤湿度在适宜的范围，单片机则维持现有状态不变。LCD 显示屏键盘单片机控制电路A/D 转换器执行部件温度传感器湿度传感器光照度传感器温室大棚滴灌设备排气扇及喷雾遮阳幕
