温室大棚温湿度监测系统设计精要.doc

温室大棚温湿度监测系统设计 摘 要 随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温湿度，适应生产需要。本论文主要阐述了基于P89LPC938单片机的温室大棚温湿度监测系统设计原理，主要电路设计及软件设计等。该系统采用LPC938单片机作为控制器，DHT11进行温湿度采集，并通过无线模块NRF24L01进行主机与从机的无线通信，利用其I2C总线技术控制SRL_11280W_LCD液晶实时显示。使用户在控制室即可监测温室大棚内的实时温湿度，从而方便用户对温室大棚的管理。 关键词: 单片机P89LPC938; 传感器DHT11；液晶SRL_11280W_LCD; 无线模块 NRF24L01 目 录 摘要I AbstractII 第一章 绪论1 1.1 课题背景研究 1 1.2国内外研究概况 1 1.2.1国外研究概况1 1.2.2国内研究概况2 1.3选题的现实意义 2 1.4课题主要研究内容与目标 3 第二章 温室大棚温湿度监测系统设计方案论证 4 2.1设计思想 4 2.2要实现的功能 4 2.3方案可行性论证 4 第三章 温室大棚温湿度监测系统硬件设计 6 3.1 单片机部分 6 3.1.1 概述 6 3.1.2管脚信息 6 3.1.3 CPU时钟（OSCCLK） 6 3.1.4 中断 6 3.1.5 I/O口 6 3.1.6 定时器／计数器0 7 3.1.7 A/D 转换器 7 3.1.8 串行外围接口（SPI） 7 3.1.9 I2C接口 9 3.1.10 单片机外围接口扩展 11 3.2电源部分 11 3.3 串口通信部分 11 3.4 温湿度传感器数据采集部分 12 3.4.1 DHT11数字温湿度传感器概述 12 3.4.2 DHT11数字温湿度传感器性能说明 12 3.4.3 DHT11数字温湿度传感器使用注意事项13 3.5 LCD显示部分 14 3.5.1 显示特性 14 3.5.2 操作原理和方法 14 3.6 无线模块部分 15 第四章 温室大棚温湿度监测系统软件的设计 17 4.1 主程序及流程图 17 4.2 各子程序及流程图 17 4.2.1 A/D模块 17 4.2.2 UART0串行通信 19 4.2.3 LCD液晶显示模块 20 第五章 温室大棚温湿度监测系统的软硬件调试 23 5.1 硬件部分的调试 23 5.2 软件部分的调试. 24 5.3 调试中遇到的一些问题. 24 5.4 综合调试. 26 第一章 绪 论 1.1 课题研究背景 目前，我国农业正处于从传统农业向以优质、高效、高产为目标的现代化农业转化新阶段。而大棚作为现代化农业设施的重要产物，在国内多数地区得到了广泛应用。大棚可以避开外界种种不利因素的影响，人为控制或创造适宜农作物生长的气候环境，可以看成是一个半封闭式的人工生态环境。由于大棚中各种环境因素是可以人为控制的，因此控制技术直接决定着大棚中农作物的产量和质量。 大棚监测系统一般包括三个模块：环境参数采集模块、数据处理模块和执行模块。在目前的监测系统中，需采集的环境参数主要包括温度、湿度、CO2浓度、光照强度、土壤湿度等。在实际设计中还需根据大棚的规模及所在区域设定不同的采集方式，确保数据采集的准确性。例如我国北方地区，冬季寒冷而漫长，大棚监测最主要的一部分就是温度的调节。这时可将一天分为午前、午后、前半夜和后半夜4个时段来进行温度调节。午前以增加同化量为主，一般应将棚温保持在25～30℃为宜；午后光合作用呈下降趋势，以20～25℃为好,避免高温下养分消耗过多；日落后4～5h内,要将棚内温度从20℃逐渐降到15℃上下，以促进体内同化物的运转。此后,再将夜温降到10～12℃，以抑制呼吸、减少消耗、增加积累，但也不能降得过低,以免冻伤植物 。考虑外界环境因素的同时也不能忽略植物本身的生理过程，比如植物的蒸腾作用、光合作用等，事实上大棚内的水分养料供给可以通过蒸腾这样的实测数据来决定；而CO2浓度则可根据光合作用的情况来决定，这一系列监测过程都可通过单片机系统来实现。 1.2国内外研究概况 1.2.1国外研究概况 美国是最早发明计算机的国家，也是将计算机应用于大棚控制和管理最早、最多的国家之一。美国开发的大棚计算机控制与管理系统可以根据作物的特点和生长发育所需要的条件，对大棚内光照、温度、水、气、肥等诸多因子进行自动调控，还可利用温差管理技术实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期进行控制。 在日本，作为设施农业主要内容的设施园艺相