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• 本文标题：基于51单片机的温室大棚实时监控系统.doc
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• 内容摘要：本科毕业设计，论文， 基于51单片机的温室大棚实时监控系统TimeMonitoringSystemofGreenhouseBasedon51SingleChipMicrocomputer 院，系， 计算机学院 专业 电子信息工程 班级 16电子信息一班 学号 16210420117 学生姓名 陈小淳 指导教师 张胜田 提交日期 2020年4月24日  摘要 随着现代科学技术和现代生产和生活的改善，温室技术的发展来培育农作物可以显著增加作物产量，减少对自然环境和气候变化农业生产的需求，让更多的人吃到夏天的蔬菜和水果。然而，一系列空气成分，例如温度和湿度，且包括光照强度都是。本文的设计是基于一个单芯片微型计算机。它结合了温度和湿度传感器及相关电路的检测系统，将测定结果发送到显示屏和移动手机上显示。所有的测量操作可以由主机控制软件来执行。从温度和湿度传感器的测量信号由电路转换成电信号，然后转换成的单芯片微计算机，用于处理数据，然后将其软件分析和处理之后被发送到显示装置。 关键词，stc89c52单片机，温湿度传感器，LCD显示，ESP8266WIFI模块 Abstract Withmodescienceandtechnologyandtheimprovementofmodeproductionandlifethedevelopmentofgreenhousetechnologytocultivatecropscansignificantlyincreasecropyieldsreducetheneedfoaturalenvironmentandclimatechangeagriculturalproductionsothatmorepeopleeatsummervegetablesandfruits。Howeverarangeofaircomponentssuchastemperatureandhumidityareimportantfactoinplantgrowth。Thedesignofthisarticleisbasedonasinglechipmicrocomputer。Itcombinesatemperatureandhumidityseorandassociatedcircuitdetectionsystemtosendtheresultstothedisplayandmobilephones。ThispartisimplementedusingtheESP8266WIFImodule。Allmeasurementoperatiocanbeperformedbythestc89c52microcontrollercontrolsoftware。ThemeasurementsignalfromthetemperatureandhumidityseorisconvertedfromacircuittoanelectricalsignalandthenintoasinglechipmicrocomputerthatprocessesthedataandthenanalyzesandprocessesthesoftwareandthensendsittotheLCDdevice。 Keywords:stc89c52singlechiptemperatureandhumidityseorLCDdisplayesp8266wifimodule 目录 摘要 1 Abstract 1 目录 1 第一章绪论 1 1。1研究背景 1 1。2单片机前景 1 1。3课题研究主要内容 2 第二章系统总体设计 3 2。1传感器原理和它的应用前景 3 2。2温湿度一体化传感器的发展和应用 4 2。3温湿度传感器 4 2。4ADC0832的应用 5 2。5LCD12864 7 2。6ESP8266模块 9 第三章方案的比较和论证 10 3。1所采集信号的传输方式的选择 10 3。2模数转换的方案选择 10 第四章硬件设计 11 4。1设计环境 11 4。2设计思路 11 4。3基于stc89c52单片机系统 11 4。4温湿度采集模块 12 4。5光照采集模块 14 4。6加热模块 14 4。7降温模块 15 4。8加湿模块 15 4。9报警模块 16 4。10系统总体电路图 16 4。11系统总体PCB图 17 第五章软件设计 18 第六章系统功能实现与测试 21 6。1系统功能实现 21 6。2系统测试 27 总结 28 参考文献 29 附件1 30 附件2 44 附件3 46 致谢 50  1。1研究背景 在温室下的效应作物的使用范围很广，具有优越性特点，不受外部环境的影响。因此，使用农业技术的市场菜园种植园可以更好地满足人民的需要，开发使用维护和扩大监测设施的自动化系统，这是一个非常有用的农业环境，温度和湿度监测等大多数参数都依赖于人工读数，智能低温监测也依赖于自动化。这个系统既昂贵又难以推广。 这个系统中由传感器来测量温度和湿度根据实际测量和空间需要的设备措施和由单一的微电脑芯片机器智能温度测量。这个系统可以与手机进行通信。一旦长期数据采集完成，数据就可以传输到搜索和分析计算机。所以，这个系统是具有智能控制功能，降低了硬件成本。 1。2单片机前景 可以说，单片机是一个鲜花盛开的时代。从8位到16位到32位，它们有着自己的独特性特点，相互补充，并且提供了广泛的合作和使用微控制器的微型计算机。 整体演变可能表明增长趋势，即: 1CMOS 微型计算机的能耗越来越低。CMOS能耗较低，同时CMOS具有高速低能耗的特点。 2小型化 截止现在，公共单片机芯片上集成了并行和串行通信接口同步电路中断电路和时钟电路。如果微控制器由多个单元电路组成，则可以改进此功能。 3支流主要是以多种方式共存 在这个阶段，有许多类型的单片机与飞利浦产品ATMEL产品和台湾单片机的配置和控制系统兼容。 在过去，没有单一的芯片，只有巨大的模拟电路可以使用，但以这种方式生产的产品不仅体积大，成本高，而且由于长期使用，对成分准确性的检查不符合标准。一旦出现一个整体，我们将转向关于控制这些工具的信息。我们只需要一个简单的接口电路连接到微控制器的核心。如果产品的尺寸缩小，成本就会降低，长期使用的准确性也不会受到质疑。 1。3课题研究主要内容 在这个大棚温控系统中，单片机是系统的主要部件，所以单片机的性能要与系统有着直接的关系。常用的是stc和atm系列的单片机，在这些单片机中，中央处理单元关闭同时允许内存，定时器计数器可以继续工作，存储器是以断电模式储存。 键盘接口电路也比较的简单，显示部分有两个选项:一个用于LCD，一个用于LED。液晶显示器的像素单位是集成在同一液晶显示器面板中的一个单元。这些小方块是数字vdu。结果很好，但很昂贵。每个像素单位是一个发光二极管。  系统总体设计 对于整个系统的初步构思，请参照图1 系统重点及组成，温湿度的检测 光度的检测 温湿度的显示 单片机与PC机手机间的通信 图1 2。1传感器原理和它的应用前景 传感器，检测给定值，并根据指定规则转换为可使用的信号输出的传感器。其中一般包括直接测量可使用的信号输出和相应的电子电路的敏感元件。 传感器有电阻应力传感器电压电阻传感器耐热传感器温度传感器光学传感器等多种类型。 2。2温湿度一体化传感器的发展和应用 该传感器在性能长寿命快速响应速度和测量范围方面是可靠的，它适用于通讯设备办公室矿山车间仓库医院档案馆博物馆供暖和空调建筑自我调节等。 2。3温湿度传感器 2。3。1DHT11产品概述 利用专用数码模块收集热感传感器技术，确保产品的稳定性。该传感器由电阻湿度传感器和测温零部件NTC组成，。所以这个产品质量好，有超快速反应，抵抗干涉，性价比高。所有dht11传感器都是在非常准确的湿度测量室内调节的。保真系数存储在传感器内部信号感应器OTP内存中。一个快速的单一串联接口有助于系统集成。它体积小，能耗低，信号传输距离达20米，对各种应用要求高的应用都很合适。 2。3。2接口说明 在连接线路长度在20米以下时使用5K阻值，20米以上时根据实际情况适当阻值。 图2表1 Pin 名称 注释 1 VDD 供电3，5。5VDC 2 DATA 串行数据，单总线 3 NC 空脚，请悬空 4 GND 接地，电源负极 2。3。6焊接信息 手工焊接接触时间应小于10秒最高温度为50C。 2。3。7注意事项 1)避免冷凝。 2)长期储存条件:温度1040C湿度60%车床 2。4ADC0832的应用 ADC0832具有以下特点， 5V的电源供电时所输入电压在0~5V之间， 主要工作频率为250KHZ，转换时间具体为32μS， 一般的功耗为15mw， 采用多种封装， 芯片温宽为0度to+70度，工业级芯片温宽为?40Cto+85C， 图4 adc0832是一种8位分辨率的AD转换芯片，最大分辨率可达256级，可根据一般模拟转换要求进行调整。芯片的模拟电压在05v之间。芯片转换时间仅为32米秒，双输出数据可作为数据验证，减少数据误差，转换速度快，性能稳定。通过输入di数据，可以很容易地选择通道函数。 ADC0832芯片接口程序的编写， 为了实现有效和快速的通信，我们使用编译语言来创建接口。数据读取程序采用子程序调用的形式，这有助于程序的移植。程序占用资源包括一个累加器a一个操作寄存器R7一个通用寄存器B和一个特殊的循环寄存器。在使用转换子程序之前，必须确定通道B函数寄存器的值，其分配指令为movB，\\35data(00h~03h)。转换子程序执行后的转换数据值放在B中。B中的数据可以在子程序输出后进行处理。 图5 2。5LCD12864 12864字符LCD通常由14或16个ACD组成。另外两条线是VCC(15引脚)和GNd(16引脚)。液晶显示器是相同的，包括: 图6LCD12864引脚说明 表2 RW 操作说明 0 0 写入指令寄存器，清除屏等， 0 1 读busyflag，DB7，，以及读取位址计数器，DB0~DB6，值 1 0 写入数据寄存器，显示各字型等， 1 1 从数据寄存器读取数据 2。6ESP8266模块 模块必须进入Flash系统，只有chPD引脚连接到VCC或上牵引(没有拉伸和数据)才能保持浮动。测试系统是不同的，有许多连接过程。请根据你的情况选择。推荐的连接方法:chPD引脚刚刚连接到VCC，然后可以测试utxdGNdVCCurxd到USBTTL(两个TxD和rxd交叉连接)的连接。 在这种方法中，单片机的串联中断波速率设置为9600。先连接到USBTTL模块，然后用特殊的9600at速率替换esp8266模块。  方案的比较和论证 3。1所采集信号的传输方式的选择 收集和传送关于大型温室气体储存库环境的信息的技术和对网络的远程监测需要现代和适当的通讯手段。选项1:电缆通信过程具有设备的高互操作性系统的高可靠性和抗干扰能力的优点。温室环境的高湿度酸度和光强导致电缆老化，降低了系统的可靠性。此外，传感器和执行器的数量和分散意味着，如果需要，作物将发生变化，这将增加安装和维护系统的成本，并允许调整缠绕在一起的电缆的尺寸。解决方案2:所述无线通信过程用于灵活的网络和无电缆温室。它与各种检测设备执行机构和控制器相连，实现对温室环境等参数的自动检测和调节。在不利的环境条件下，这种应用将非常有用。在国际比较方案之后，采用了模式二。 3。2模数转换的方案选择 解决方案1:模拟数字转换是使用8位ad转换芯片ADC0832进行的。adc0809是CMOS处理的通道88位依次接近法国国家半导体公司生产的模拟AD数字转换器。一个8通道多路复用器可以根据一个地址代码锁定一个屏蔽信号，并且只选择将8个模拟输入信号中的一个转换为Ad。使用最广泛的8位AD芯片。ADC0832由28个引脚组成。选项2:使用8位stc89c52AD转换芯片进行模拟数字转换。 stc89c52是一个集成的独立的低功耗的8位单片机。CMOS数据采集设备。stc89c52由四个模拟输入一个模拟输出和一个串行总线接口I2c组成。这三个地址是指PCF8591中，A1和A2可用于硬件地址编程，使8台PCF8591设备无需额外硬件即可访问同一I2C总线。通过双向双线I2C总线和串行stc89c52输出的数据地址命令和信号。第二种选择是使用设计比较，因为STC单片机的杆数有限。  硬件设计 4。1设计环境 系统控制的环境对象是一个温室。把我们所在的房间设想成温室目前的参照数据为高程5。2米屋顶3米单长6。5米长20米土地面积40平方米。目标是保持房间温度20C左右的地区可设定2035C之间。 4。2设计思路 该系统由单片机微模块温度采集模块加热器冷却模块显示模块组成。按下按钮以确定温度。定义的温度值和收集的温度值可以通过数字led管显示。设置温度高于收集温度的，由驾驶员加热至设置温度否则，冷却风扇的运行方式应能迅速达到冷却效果。海边调节系统的温度为20C到30C和l调节误差小于或等于0。5C的温度。通过该系统，帮助农民工人们可以实时检测自己农作物的生长环境，更有效率地工作，使产能越来越高。 4。3基于stc89c52单片机系统 在我设计的这个系统里，我使用了采用了STC公司生产的 图7 这个小系统由一个时钟脉冲和一个重新启动电路组成。stc89c52已经有了一个内部振荡电路，前提是脚以上的两个接地引脚(即引脚19和18)连接到一个简单的石英晶体上。当引脚连接到两个以上的机器周期(一个机器周期由6个时钟脉冲组成)时，可以产生归零动作。例如，一个12兆赫的时钟脉冲被提取出来，每个时钟脉冲为1米秒，两个机器周期为12米秒。因此，一个超过12微秒的高电平脉冲可以连接到阀杆上，产生一个归零动作。对于更高的电气复位。电容器应串联到复位阀杆上。当+5V电压连接到归零引脚时，电容器等于短路。在这一段时间内会完成再次定位，电容器属于充电状态。如果我们认为地手动按下复位，连接stc89c52的复位引脚将会串联到按钮开关的电容器。当按钮未按下时，电容器处于充电状态人为操作按下按钮，电容器被放回零引脚上，这样就可以在管脚上产生一个高电平，从而达到归零的目的。 4。4温湿度采集模块 系统采集和温度转换电路示意图如图所示。转换运作方式是收集和工艺温度参数的电流通过仿真成室外温度温差电流穿过三个放大器并做一个模拟量转换成数字量使单片机是鉴定验收。 图8DHT11工作的系统结构电路图 表3 型号 测量范围 测湿精度 测温精度 分辨力 封装 DHT11 20，90，RH0，50℃ ±5，RH ±2℃ 1 4针单排直插  表4 参数 条件 Min Type Max 单位 湿度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重复性 ±1 %RH 精度 25℃ ±4 %RH 0，50℃ ±5 %RH 互换性 可完全互换 量程范围 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 响应时间 1e(63%)25℃，1ms空气 6 10 15 S 迟滞 ±1 %RH 长期稳定性 典型值 ±1 %RH 温度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重复性 ±1 ℃ 精度 ±1 ±2 ℃ 量程范围 0 50 ℃ 响应时间 1e(63%) 6 30 S 4。5光照采集模块 连接单片机的接口和ADC0832的数据线是CSCLKDODI。因为DO端与DI端在通信时不能同时都是有效的而且因为单片机的接口也是双向的，在通常的情况下我们都会把DO和DI并联在一根数据线上使用。 图9 4。6加热模块 如图9 图10 4。7降温模块 如图100，然后控制冷却风扇。 图11 4。8加湿模块 如图13。7，使其设置为0，然后控制加湿器。 图12 4。9报警模块 如图12 图13 4。10系统总体电路图 图14 4。11系统总体PCB图 图15  软件设计 软件主程序的设计主要考虑了以下问题， ，1，如程序图所示，是我对于检测温度和湿度的具体构思，最重要的是判断传感器是否工作，即测试DHT11的高低电平。 图16 越限报警和处理，分别设置三个模块的上限值和下限值，判断是否超过设定，超过即报警。 设置三个模块的上限值和下限值 intset_w_num_H=38set_w_num_L=10 intset_s_num_H=80set_s_num_L=0...
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