基于单片机的温室控制系统设计

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1、目录1绪论12方案论证12.1整体方案12.2温度检测部分12.3湿度检测部分13系统总体方案23.1系统概述23.2系统设计技术指标34系统硬件电路设计34.1温度检测电路34.1.1DS18B20的测温原理44.1.2多路温度检测的实现44.2湿度检测电路54.2.1HS1101测量原理54.2.2多路湿度检测的实现74.3多路开关74.4A/D转换电路94.5AT89C51单片机的介绍114.6电源电路134.7辅助电路144.7.1键盘控制电路144.7.2LED显示电路154.7.3掉电存储电路

2、164.7.4复位电路174.7.5报警电路184.7.6驱动电路184.8串口通信195结束语20致谢20参考文献20附录：系统整体电路图22211绪论随着社会的进步，人们的生活水平得到了很大的提高，现在温室栽培的反季节蔬菜成了人们餐桌上的新宠，人们不再苦于因季节的改变而要变换饮食搭配。当然在提高人们生活水平的同时，智能化温室种植还能提高土地利用率，便于大规模集约化生产，彻底摆脱了传统农业对自然环境的高度依赖。这对现代农业科技向产业化的转化有着十分积极的推进意义。本课题将针对温度和湿度这两个蔬菜大棚中影

3、响蔬菜生长的关键因素的测控来进行设计。目前市场上的温度检测仪器多为单点测量，误差较大且温度信息传递不及时；而湿度传感器多精度不高，稳定的工作范围小。为此，本课题设计了一种实时性强，精确度高，自动化程度较高，成本较低，能够同时测量多点的温度和湿度，并能及时自动采取相应改善措施的基于单片机的温室控制系统。2方案论证2.1整体方案方案一：采用传统的数字模拟电路，功能可以实现，但电路复杂，测量误差大，稳定性差。方案二：采用单片机控制，集成度高，结构简单，性能稳定，功能齐全，精确度高。弱电控制强电，使用更安全。方案

4、二与方案一比较，有着明显的优势，所以采用方案二。2.2温度检测部分方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为测量范围大、便于远距离测量。但电压输出与温度并非成线性，在高温上的电压变化率比较小，不易分辨，温度变化的准确度误差却较大，稳定性差。方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55℃到+125℃的测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5℃，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的

5、存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。综合比较方案一与方案二，在此选取DS18B20来检测温度。2.3湿度检测部分方案一：采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ~211KHZ，测量湿度范围为0~100%RH，工作温度范围为0~50℃，阻抗在75%RH（25℃）时为1MΩ。这种传感器多用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度。方案二：采用HS1101湿度传感器。HS1101在电路构成中

6、等效于一个电容器件，其电容量随着所测湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，测量湿度范围在1%~100%RH范围内；工作温度范围为-40~100℃，响应时间小于5S；温度系数为0.04pF/℃，测量精度较高。综合比较方案一与方案二，我们选择HS1101来作为本设计的湿度传感器。3系统总体方案3.1系统概述本系统选用AT89C51单片机为控制核心来对温度、湿度进行实时检测和控制。用数字温度计DS18B20完成

7、对各检测点温度的采集，用电容式相对湿度传感器HS1101进行湿度部分的检测，并选用了双积分A/D转换器MC14433把温度、湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送入单片机去处理。当检测点较多时，可采用多路开关CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路。为了对采集到的数据进行进一步的分析处理，可以将数据从单片机传送至计算机，单片机AT89C51具有串行通信接口，而串行通信接口采用的是TTL电平，因此系统采用RS－232C接口方式，选用MAX232芯片组成电平转换电路来完成单片机与计算机的通信。系统的整体

8、结构框图如图1所示。图1系统整体结构框图外设控制执行设备由加热器、风机、水帘、除湿机等组成，当检测到的各点温湿度在设定的范围内时，电路正常工作。一旦检测到的温湿度超过设定值，单片机内的程序扫描到这些信号时，就会在单片机的相应管脚产生控制信号，通过驱动电路来自动启动相应的控制设备。当温度过低时，通过开大加热器的加热阀门来升温；当温度偏高时，可开启风机来降温；当湿度较低时，可开启湿帘来增加湿度；湿度较高时，可打开除湿机来降低湿度。