基于单片机的大棚果园监控系统的设计.doc

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 目 录 第1章 绪 论 1 1.1课题背景 1 1.2 果园大棚温湿度控制现状 1 1.3 本文的主要工作 2 第2章 方案论证 3 2.1 系统的总体方案及技术指标 3 2.2 系统的方案论证 3 第3章 硬件设计 6 第3章 硬件设计 6 3.1 温度检测电路的设计 6 3.1.1 温度传感器 6 3.1.2 温度检测电路 6 3.2 湿度检测电路的设计 7 3.2.1 湿度传感器 7 3.2.2 湿度检测电路 10 3.3 主芯片的选择 11 3.4 单片机最小系统的设计 13 3.4.1 MAX813L芯片简述 13 3.4.2最小系统 14 3.5 键盘和显示电路 15 3.5.1 显示电路 15 3.5.2 键盘电路 18 3.6 转换电路的设计 19 3.6.1 TLC0834芯片介绍 19 3.7 控制电路的设计 21 3.8 电源电路的设计 22 3.9 扩展电路的设计 23 3.9.1 I/O口的扩展 23 3.9.2 数据、程序存储器的扩展 23 3.10 报警电路的设计 24 第4章 软件设计 26 4.1 控制算法的选择 26 4.2 主程序 27 4.3 中断程序 28 4.4 A/D转换程序 28 4.5 温度控制程序 28 4.6 湿度控制程序 28 4.7 控制算法程序 32 第5章 结论 34 参考文献 35 致 谢 37 附 录Ⅰ 38 附 录II 42 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，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，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