基于单片机的大棚果园监控系统的设计

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1、摘要本设计是基于单片机的大棚温度、湿度控制系统，可以实现对大棚内的温度、湿度的检测、控制与显示。控制芯片选用AT89S52单片机，主要用温度传感器AD590来检测温度，用湿度传感器HS1101来检测湿度，用三个控制按键来实现按键控制，用8位LED控制驱动器MAX7219芯片来完成显示部分，用8位串行控制的模数转换器TLC0834芯片来完成转换部分。数据采集部分是将温湿度传感器置于大棚内部，测出大棚内的温湿度值，经过数据的调理转换为数字信号之后送入AT89S52单片机中，然后LED显示出温湿度测量值。单片机将预设值与测量值进行比较，根据比较结果作出判断，经过程序分析处理发送相应指令控制执行

2、机构动作，接通或关闭各种执行机构的继电器，进而控制调节大棚内温湿度。如此循环不断，使温湿度值与设定值保持一致。当温湿度值超过允许的误差范围，系统将发出报警，如果有必要，果农可以通过按纽来人工修改片内存储的温湿度预设值。通过对整个系统的核心单片机部分的设计，达到优化控制温湿度的目标。这些硬件电路在设计中都有详细的介绍。控制算法采用PID控制。关键词：AT89S52；PID算法；温度；湿度III目录第1章绪论11.1课题背景11.2果园大棚温湿度控制现状11.3本文的主要工作2第2章方案论证32.1系统的总体方案及技术指标32.2系统的方案论证3第3章硬件设计6第3章硬件设计63.1温度检测

3、电路的设计63.1.1温度传感器63.1.2温度检测电路63.2湿度检测电路的设计73.2.1湿度传感器73.2.2湿度检测电路103.3主芯片的选择113.4单片机最小系统的设计133.4.1MAX813L芯片简述133.4.2最小系统143.5键盘和显示电路153.5.1显示电路153.5.2键盘电路183.6转换电路的设计193.6.1TLC0834芯片介绍193.7控制电路的设计213.8电源电路的设计223.9扩展电路的设计233.9.1I/O口的扩展233.9.2数据、程序存储器的扩展233.10报警电路的设计24III第4章软件设计264.1控制算法的选择264.2主程序2

4、74.3中断程序284.4A/D转换程序284.5温度控制程序284.6湿度控制程序284.7控制算法程序32第5章结论34参考文献35致谢37附录Ⅰ38附录II42III第1章绪论1.1课题背景随着我国经济的发展，农民增收缓慢的问题逐渐凸现出来，成为阻碍我国经济稳定发展的一大隐患。解决此问题的关键是大力发展农业科技，逐步走向农业现代化。温室大棚技术则是其中一个重要环节，并且适合我国当前的国情:我国农业技术水平落后，作物生产单一，专用品种缺乏，绝大多数地方还是要靠天吃饭。因此，温室大棚技术是我国农业发展的重点之一。同时，也要注意到我国的另一现实:我国资源、能源相对匮乏，农民经济实力有限，

5、但人力资源丰富。而引进的一些国外的计算机智能控制系统投资过大，系统故障维护不便，而且经济效益过低，以上种种条件决定了我国不能走“高投入，高产出”的道路。此外，我国地域辽阔，属于大陆性季风气候，与同纬度的国家和地区相比具有气温年差大，极端气候条件恶劣等特点，对于我国温室生产极为不利。因此，要综合考虑在我国不同地区，不同温室形式，选择适合作物进行温室栽培。本课题就是产生于这样的背景之下，将重点探讨如何建立能适合中国国情的温室控制系统，具有一定研究价值。1.2果园大棚温湿度控制现状有两个铁丝缠绕在塑料薄膜上，通过一根长杆加固成为一个整体，然后将它盖在一个狭长的出风口上，在大棚的内部装有控制开关

6、，可以来回拉动调节出风口的大小。目前大部分果农所按照农业种植学的相关理论，大棚温室温度一般白天不高于30-32度，夜间不低于15度。我国现在的果园大棚虽然总体规模比较大，但温湿度的控制方式比较单一，只是简单的手工操作，设备陈旧，没有引入现代的管理和控制技术，比如自动化控制和系统集成。在温度控制上，只是在大棚内的若干地方放置温度计，果农103需要挨个查看每个温度计的数值，费时费力，现代的大棚都长度都在加长，有的果园大棚的长度达到了200米之长，小的也在100米左右。宽度也要10多米，在这么一个大范围的布置温度计，需要温度计的数量比较多。更糟糕的是，菜农需要逐个的采集温度计的数值，这样就在很

7、大程度上加大了果农的负担，而且，现在的果农培养的大棚不止一个，有的甚至多达三个甚至四个。这样大面积的塑料大棚内，光数据采集一项就要花费大半上午的时间。不仅如此，大棚的温湿度控制系统同样繁琐而且费力，调节温室温湿度的方法一般是被称作“放风”的方法。这种方法其实是一种机械方法，在大棚的顶部，谓的温湿度实际上是一种机械控制，通过这种方法控制温湿度，总的说来，有以下几个缺点:1、温度采集十分的繁琐，占用了果农大量的时间，有好多农村大棚都是逐