基于单片机的大棚温湿度控制系统的设计_

基于单片机的大棚温湿度控制系统的设计

摘要

随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。现在，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，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。

本论文主要阐述了基于AT89C51单片机的温室大棚温湿度控制系统设计原理，主要电路设计及软件设计等。该系统采用AT89C51单片机作为控制器，SHT11作为温湿度数据采集系统，可对执行机构发出指令实现大棚温湿度参数调节，根据实际需求设计了单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集，数据处理，数值显示，键盘扫描等功能功能。同时介绍了温湿度传感器，单片机接口，及其应用软件的设计，该基于单片机和SHT11温湿度传感器的大棚温湿度控制系统，该系统性能可靠，结构简单，能实现对温室内温湿度的自动调节。

关键词：AT89C51；SHT11；大棚；温湿度；控制系统；传感器；单片机

目录

1.绪论 (4)

1.1 系统设计背景 (4)

1.2 系统功能、优势及特点 (4)

2. 设计内容 (5)

2.1 总体方案的设计 (5)

2.1.1 设计思想 (5)

2.1.2 系统组成及框图 (5)

2.2 系统主要电路的设计 (6)

2.2.1 主要芯片89C51的功能及引脚图 (6)

2.2.2 温湿度检测电路的设计 (7)

2.2.3 温湿度传感器SHT11的工作原理 (8)

2.2.4 温湿度调节系统的设计 (9)

2.2.5 X25045简介 (9)

3. 硬件设计 (10)

3.1 温湿度测量电路 (10)

3.2 LCD显示电路 (11)

3.3 键盘扫描电路 (12)

3.4输出接口控制电路 (13)

3.5单片机与X25045接口电路 (13)

4. 系统软件的设计 (15)

4.1 系统主程序 (15)

4.2 键盘扫描子程序，消抖程序流程图 (16)

4.3 1602LCD液晶显示程序流程图 (19)

4.4 温湿度读取子程序 (19)

4.5 键盘扫描源程序 (20)

4.6 显示程序 (22)

4.7 温湿度采集程序 (26)

参考文献 (27)

1 绪论

1.1 系统设计背景

植物的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对植物生长影响最大的是环境中的温度和湿度。环境中昼夜的温度和湿度变化大，其对植物生长极为不利。因此必须对环境的温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，提高其产量和质量。本系统就是利用价格便宜的一般电子器件来设计一个参数精度高，控制操作方便，性价比高的应用于农业种植生产的温室大棚温湿度测控系统。

本系统温湿度的监控包括以下步骤：感应环境温湿度；判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，判断异常是否超过预设时间；若异常超过预设时间，则异常报警；判断异常是否处理完毕；若异常处理完毕，解除报警。并可以利用控制器和单片机机来达到机房温湿度的远程控制，从而实现温室大棚温湿度管理的实时性和有效性。

为此，在现代化的温室大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制大棚温度，适应生产需要。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。

1.2 系统功能、优势及特点

该检测系统充分利用AT89C51单片机的软、硬件资源,辅以相应的测量电路和SHT10数字式集成温湿度传感器等智能仪器,能实现多任务、多通道的检测和输出。它具有测量范围广、测量精度高等特点,前端测量用的传感器类型可在该基础上修改为其他非电量参数的测量系统。温湿度检测系统采用SHT11为温湿度测量元件。系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性,经过一定的添加或改造,很容易增加功能。根据温室大棚内的温湿度传感器采集到的信息，利用数据总线将传感器信息送给单片机，以及进行LCD显示，报警，查询等功能。监控中心可向现场控制器发出控制指令，监测仪根据指令控制风机、水泵、等设备进行降温除湿，以保证大棚内作物的生长环境。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置，通知大棚管理人员采取相应措施来确保大棚内的环境正常。

2 设计内容

2.1 总体方案的设计

2.1.1 设计思想

大棚温湿度控制系统上电工作后，用户首先通过键盘输入温度及湿度的初值，单片机系统将用户设置的初值保存在X25045芯片中，单片机进入主程序后，开始以查询的方式检测温湿度传感器SHT11的温湿度状态，并将相应的数值通过显示器显示输出。当温室内的温度（或湿度）小于设置的初值时，单片机将通过控制输出接口使加温设备（或加湿设备）开始工作；当温室内的温度（或湿度）大于（或等于）设置的初值时，单片机将通过控制输出接口使加温设备（或加湿设备）停止工作。

2.1.2 系统组成及框图

系统由电源电路、温湿度传感器SHT11、X25045芯片、键盘，显示

2.2 系统主要电路的设计

2.2.1 主要芯片89C51的功能及引脚图

芯片89C51共有40个引脚，其中电源引脚有4个，控制引脚有4个，并行的I/O 接口有32个，其引脚图如图2-2所示：

图2-2 89C51引脚

（1）电源及时钟引脚（4个）

Vcc:电源接入引脚；

Vss:接地引脚；

XTAL1:晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）；

XTAL2:晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部