温室大棚温度控制系统.doc

目 录 1 引言 1 1.1 课题设计的背景 1 1.2　课题设计目的和意义 1 2　硬件设计 1 2.1　总体硬件设计 1 2.2　STC89C51单片机最小系统 2 2.3 温度采集模块 8 2.4无线发射和无线接收模块NRF905 12 2.5 液晶显示模块 13 2.6 组态网模块 17 2.7．串口通信模块 18 2.8．继电器控制电路模块 21 2.9 稳压芯片 22 3 软件设计 25 3.1 总体程序流程图设计 25 3.2 分模块程序设计 26 4 电路板的制作 30 4.1 PROTEL电路图设计 30 4.2 PCB布线 30 4.3 电路板的制作与焊接 30 4.4 电路板硬件的测试 30 5 整机系统测试和运行 31 5.1 液晶测试与运行 31 5.2 数据采集模块的测试与运行 31 5.3 组态网的测试与运行 32 6 总结 33 参考文献 34 致 谢 词 35 独 撰 声 明 36 1 引言 1.1 课题设计的背景 随着农业生产对温度的要求越来越高，准确测量温度对农作物生产至关重要。温室大棚技术在现代农业生产中已得到广泛的应用，对现代农业生产具有重要作用。传感器在环境温度数据采集方面扮演着重要的角色，传感器可以说是环境数据采集的核心内容，没有传感器的参与，就无所谓数据采集。当今社会中，它作为科学技术发展的一个综合性的结果，在农业领域具有重要的意义。 温室大棚环境温度的控制直接影响着现代农业生产的好坏。但是目前不易现场去测试大范围的并且环境恶劣的大棚环境温度，就需要一种技术实现对农业现场的环境温度进行实时准确的监测并且控制大棚中的温度值。 1.2　课题设计目的和意义 在传感器、串口通信、无线数据采集和组态网控制技术下实现的现代农业大棚控制系统。可以实现实时监测大棚中的环境温度值，并在LCD上显示出来。不仅可以利用组态网显示出环境中的实时数据和历史数据，而且可以通过组态网控制继电器的工作，实现对温度控制的作用。从而实现双工的目的。 此系统的控制终端是功能强大，软件资源丰富的组态网。可应用于各种大棚种植中，实用于各种种植环境，具有很广泛的应用和推广前景。现实生活中，这种温度采集和控制系统已经被成功应用于农业环境监测与控制领域。有效的避免了危险环境给人们带来的伤害，并且能方便准确地了解大棚温度的变化。因此对于如何利用无线通信技术进行精度的数据采集，尤其是如何控制环境温度等课题的研究就变得非常的有意义。 2　硬件设计 2.1　总体硬件设计(5( 该设计通过温度传感器DS18B20采集到大棚中的温度，经单片机处理后（内部有个AD转换）在LCD上显示出当前环境温度。经过无线发送模块将温度数字传输到接收板中，接收板接收到温度值后经过串口处理将温度值传输到组态网中，在组态网上又显示出当前温度值。当温度过高时，超过预设的温度值40度时，组态网会发出报警信号，管理员在组态网上发送打开降温设备的按钮，然后经过串口传输到接收板上，接收板子发送指令到发射板上，发射板接收到指令后打开降温设备开关，当温度达到预设值时，从组态中发送关闭降温设备的开关,达到控制大棚环境温度的目的。 为实现以上功能，设计主要硬件模块如下：MCU控制芯片最小系统；传感器数据采集模块（DS18B20温度采集模块）；无线发送和接收模块（NRF905）；LCD12864液晶显示模块；串口通信模块；继电器控制模块；组态网模块。具体工作流程为：通过传感器（DS18B20）采集实时环境温度值，并送至LCD12864上显示，完成对环境温度的监测；经过无线传输模块将温度从发射板传到接受板，后经过串口通信，在组态网模式下，不仅可以实现环境温度值的实时显示，而且可以实现对环境温度的控制。总体设计的框架如图1所示。 图1 总体设计框图 2.2　STC89C51单片机最小系统(2( 控制芯片最小系统包括：控制芯片STC89C51单片机、晶振电路和复位电路。 2.2.1.控制芯片STC89C51单片机 2.2.1.1 STC89C51单片机简介 STC89C51是COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU系统可编程Flash，使得STC89C5为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被