基于51單片機的大棚溫濕度檢測系統的設計與實現--畢業論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 U D T H 1 15 KV D DD A T AV D D1 P i n2 P i n4 P i n圖 9 DHT11 典型應用電路2. 電源引腳電源提供 3－ 電壓給 DHT11。如果把數據采集完成 DHT11 的模式由高速切換到低速。溫濕度傳感器電路圖如圖 11所示。數據傳輸使用標準的 I2C 總線，按照時序操作時比較方便。每位之間有一個點距的間隔起到了字符間距的作用，每行之間也有間隔起到了行間距的作用，所以不能進行圖形的顯示。如果為高電平 1 的時用作選擇數據寄存器、當為低電平 0 時用作選擇指令寄存器。V S SV D DV LR SR / WED 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7B G / V C CB G / G N DL C D 1L C D 1 6 0 2V C CV C C123W 11 0 K4567891 01 11 21 31 41 51 6圖 14 LCD1602 液晶顯示原理圖 LCD1602 指令表LCD1602 液晶顯示屏顯示的指令編碼實現是通過屏幕方式、讀寫操作方式和對光標進行操作方式。⑧、指令 8：如果要存入下一個數據，設置其 DDRAM 的地址。C 語言比匯編語言更容易學習，使用方便，傳統的 c 語言在 UNIX 系統中廣泛的使用，C 語言比匯編語言更接近底層，更接近數據，更容易描述。首先進行系統的初始化，把液晶顯示屏顯示的內容初始化，接下來啟動溫濕度傳感器進行數據采集，把數據存儲到緩沖區中，緩沖區對數據進行保存，單片機對數據進行分析，在 LCD1602 液晶顯示屏把數據顯示出來，采集的數據如果沒有在預先設置的范圍，使系統的指示燈亮起，系統對溫濕度和光照度進行自動調節，繼電器驅動使風扇或者加濕器打開。 //延時，防抖動 if(!K1) //按鍵被按下 { while(!K1)。 set_light()。} write_eeprom()。 set_light()。} write_eeprom()。 if(!io) //讀取 DHT11 響應信號 { count=2。 //DHT11 高電平 80us 是否結束 T_H=receive_byte()。delay1()。}}}（2）光照度監測的核心代碼如下： void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address) { BH1750_Start()。 i3。} 數據接收與顯示模塊當系統建立連接之后，接收并顯示溫濕度和光照度，下面分別介紹溫濕度和光照度數據的接收與顯示。 //起始信號 BH1750_SendByte(SlaveAddress+8)。 TL=T_L。delay1()。amp。 start()。} //濕度 if(yemian==3) { Nhumi=1。} write_eeprom()。} //調用溫度設置函數 //濕度 if(yemian==3) //濕度設置界面 { Nhumi+=1。} write_eeprom()。然而，農作物光合作用有一定的晝夜規律，一般不進行處理。軟件系統的應用可分為四大模塊，分別為主程序模塊、參數設置溫室數據采集模塊、大棚數據采集顯示模塊和繼電器控制處理26程序模塊。它由美國貝爾實驗室的 Dennis M. Ritchie 于 1972 年推出，1978年后，C 語言已先后被移植到大、中、小及微型機上，它可以作為工作系統設計語言，編寫系統應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。⑤、指令 5:使整個顯示屏移位或使光標移位，如果 S/ C 為 0， R/ L 為 0，光標左移 1 格，且 AC 值減 1，如果 S/ C 為 1， R/ L 為 1，光標右移 1 格，且 AC 值加 1，如果 S/ C 為1， R/ L 為 0，顯示器上字符全部左移一格，但光標不動， S/ C 為 1， R/ L 為 1，顯示器24上字符全部右移一格，但光標不動⑥、指令 6：設置數據總線位數和顯示的行數及字型，如果 DL 為 0，數據總線為 4 位，如果 DL 為 1，數據總線為 8 位；如果 N 為 0，顯示 1 行，如果 N 為 1，顯示 2 行；如果 F 為 0，表示顯示的點陣字符是 57 形式的，如果 F 為 1，則表示顯示的點陣字符是 510形式的。15 引腳：背光正極。當接正電源時對比度最小，當接地電源時對比度最大。LCD1602 液晶顯示屏能夠進行 2 行 16 個字符的顯示，有 D0 D7，8 位數據總線及三個控制端口 RS， R/ W， EN，工作電壓為 5 V，對比度和背光調節兩個功能字符 [13]。20 A D CO S CP DV C CA M PG N DA D D RD V IS C LS D AL o g i c +I2C I n t e r f a c e圖 12 BH1750FVI 結構框圖由結構框圖易知，如果接近人眼反應的高精度光敏二極管 PD 監測到了外部的光照強度，通過集成運算放大器將 PD 電流變化為 PD 電壓，用模數轉換器獲取 16 位數字數據 [11]，然后被邏輯和 IC 界面進行數據處理與存儲。如果最后面的一位數據完成傳送，從機 DHT11 要把總線拉低 50us，然后上拉電阻把總線拉高進入空閑狀態。主機微處理器 MCU 開始發送起始信號，從機 DHT11 的模式切換到高速，實施數據的監測，對主機的信號進行響應，在主機的起始信號完全結束后，從機 DHT11 開始向主機回應響應信號，發出的數據為 40 位，這時對信號進行采集，其中部分數據供用戶讀取。圖 8 DHT11 實物圖 工作原理1. 接口說明 根據不同的條件連接不同的電阻，連接線的距離與 20 米相比，比 20 米短時用 5K 的上拉電阻，比 20 米長時要根據不同的情況選擇不同的上拉電阻 [8]。數字溫濕度傳感器 DHT11 有很高的技術含量，特別是對于數字模塊的采集方面和溫濕度的感知方面。在現實生產應用中，不需要要求外部連接時鐘信號的脈寬，但首先是要求脈沖的電壓與電路的電壓相同。另外的一種就是手動復位，其接法就是在 STC89C52 的復位引腳外接的電容上并聯一個開關。ALE/ ROG（30 引腳）：地址鎖存控制信號輸出端 ：在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于鎖存 P0 輸出的低 8 位地址的輸出脈沖 [5]。 STC89C52 的引腳圖單片機的引腳圖如圖 2 所示。：～（5V 單片機）/～（3V 單片機） ；單片機工作頻率范圍：0～40MHz，而對于普通的 8051 工作范圍為 0～80MHz 。10溫濕度傳感器采集模塊L C D 1 6 0 2 液晶顯示模塊復位電路及晶振模塊光照傳感器采集模塊單片機濕度控制模塊溫度 控 制模塊圖 1 系統結構框圖 系統實現原理預先對大棚的溫度、濕度和光照強度進行設置，單片機控制溫濕度傳感器和光照度傳感器采集溫室大棚的溫濕度和光照度，將采集到的數據傳給單片機后，利用這些數據和系統預先設置的數據值做對比并進行處理，結果在 LCD1602 液晶顯示屏上顯示。，系統中相應的指示燈常亮，自動控制系統能夠完全做出溫度濕度或者光照度的參數處理，將大棚的溫度濕度、光照度調節到預先設置的參數數值范圍。 性能需求分析設計系統時一定要考慮系統的實用性和便利性，要從各個方面考慮系統是否有使用價值，以下是本系統對性能方面進行的分析：及時有效性：采集到的信息一定要迅速的反饋出來，并連續性的顯示在顯示屏上。用戶還能預先設置溫濕度和光照強度，每當測量的溫度大于預先設置的溫度，系統的溫度指示燈就會亮起，系統會通過繼電器自動開啟大棚內的風扇給大棚降溫，測量的濕度小于預先設置的濕度，系統的濕度指示燈就會亮起，系統會通過繼電器自動開啟大棚內的加濕器為大棚加濕，如果測量的光照度小于預先設置的光照度，光照不足指示燈就會亮起，提示農民系統光照不足，農民根據需求考慮是否為大棚增加光照強度，因為農作物進行光合作用時，白天和晚上的光合作用是不一樣的，有的喜陰，有的喜陽，有各自的規律，所以人為不去控制。 需求分析在我國，溫室大棚發展迅速，伴隨著數量的增多，人工的對溫室大棚進行管理出現了管理費事費力等越來越多的弊端，所以如果能夠自動的對溫室大棚的溫濕度、光照強度進行監測和控制，給農民一個預判情況的提醒，讓其能及時采取一定的措施，對于大棚的實時管理、農作物產量的提高是非常有效果的。經濟可行性。但在以前農民是利用溫度計來測量棚內的溫濕度，不能隨時測量而且讀取的值有誤差，對棚內的環境因素不能及時的進行調節，因此產生了在大棚中安裝系統的想法，讓系統自動測量和調節棚內的各項環境因素。（2）第二章，對系統進行需求分析和功能設計，通過需求分析，可行性分析來確定系統將要實現的功能。 主要研究內容該系統通過提前設置最適宜的溫度、濕度和光照度，采用溫濕度傳感器DTH11 測量大棚的溫濕度，光強度傳感器 BH1750FVI 測量大棚的光照度，傳感器向中央控制系統輸送監控信號，并將監測到的值采用 LCD1602 液晶顯示屏顯示。為了克服上述缺點，需要一個溫室大棚自動監測與控制系統。當大棚的環境溫濕度參數超過預先設置的范圍時，報警指示燈常亮，單片機控制相應的繼電器打開風扇或加濕器開始工作，使大棚的溫濕度調節到正常范圍。所以，我國現代化農業生產過程中最關鍵的就是自動化的監測和控制溫室大棚。傳感器將采集的數據傳輸給單片機，單片機根據收到的數據做出相應的分析和處理，其結果顯示在 LCD1602 液晶顯示屏上。基于 51 單片機的大棚溫濕度監測系統的設計與實現摘 要：隨著經濟的快速發展，我國的農業產業結構發生了很大的變化，其中較為突出的是溫室大棚種植業。該系統以單片機為核心通過數字溫濕度傳感器DTH11 和光照傳感器 BH1750 對大棚的溫濕度和光照度進行數據采集。通過對環境因子監測數據的分析，結合農作物生長規律，控制環境條件，使農作物在不適宜生長的反季節中可獲得比室外生長更優的環境條件，從而使農作物達到優質、高產、高效的栽培目的。能預先設置適宜農作物生長的溫度、濕度和光照度。通過傳統的方法監測棚內溫濕度，不僅浪費人力資源，也不能確保對溫室環境實時的監測和及時的控制，測量誤差大，隨意性強，在一定的基礎上影響了植物生長。在農業生產中，溫度因素、濕度因素和光強度因素自動監測控制系統能夠實現溫度、濕度以及光照強度的定時監測與及時控制，是一種智能、廉價、嚴密的程序，對農業的推廣起了很大的作用，在農業生產中對農作物的生長起了促進作用，提高了農作物的產量，降低了成本，可以給農民帶來很大的經濟5效益，并促進社會效益。如下對本文的組成及結構進行簡單的介紹：（1）第一章，提出了本系統的研究目標和國內外研究現狀。要使農作物有很高的產量，首先需要了解適宜農作物生長的溫濕度，然后對棚內的溫濕度進行監測和調節。綜上所述，基于 51 單片機的大棚溫濕度監測系統在技術方面是可行的。7從以上三個方面分別論證了本系統設計的可行性，證明了本系統是一款非常可行的產品。 用戶需求為了讓農民直觀的對大棚的自動化管理有清楚的認識，本系統需要設計一個能夠精確測量大棚內的溫濕度和光照度的裝置，并能將大棚的溫濕度和光照8度通過 LCD1602 液晶顯示屏直觀的顯示出來，讓用戶更方便的體驗與使用本系統。（4）當溫度過高、濕度過低時，系統中相應的繼電器會驅動大棚的內的風扇進行降溫、加濕器進行加濕工作。把監測的值存在單片機中并加以分析和處理，通過LCD1602 液晶顯示屏顯式，整個過程是使用單片機完成的，從而在大棚中的監測實現自動化多點監測和控制。系統結構框圖如圖 1 所示。其主要特點有： 8051 單片機，可以在 6 時鐘/機器周期和 12 時鐘/ 機器周期上進行任意選擇，指令代碼與傳統的 8051 單片機的代碼是通用的。 4 路為下降沿中斷或低電平觸發電路，可以用外部中斷低電平觸發中斷方式喚醒 Power Down 模式 [4]。 GND（20 引腳）：接 5V 電源地端。外接了一個電容在復位引腳上就是上電復位,當復位引腳接 +5 V 電壓時，此時的電容是作為短路的，經過一小段時間后，電容就將會處于充電的狀態，此刻的電路是相當于斷開的。使用二分頻觸發器實現對于時鐘電路內部連接的時鐘信號的輸入。 溫濕度傳感器 數字溫濕度傳感器簡介 數字溫濕度傳感器 DHT11 是含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感16器。DTH11 實物圖如圖 8 所示。數據格式為 8bit 濕度整數數據+8bit 濕度小數數據+8bi 溫度整數數據+8bit溫度小數數據 ，校驗位校驗算法為把濕度的整數和溫度的整數加起來，把溫度的小數和濕度的小數加起來，只保留低 8 位。如果總線處于低電平時，這時從機向主機發送響應信號，從機在對響應信號發送完之