基于89C51單片機(jī)的蔬菜大棚自動控制系統(tǒng).doc

I摘要本次設(shè)計是基于89C51單片機(jī)的蔬菜大棚自動控制系統(tǒng)，它通過溫度、濕度、土壤水分傳感器來采集數(shù)據(jù)。考慮到實際情況，蔬菜大棚內(nèi)空間大，所以分別采用了4個溫度傳感器測溫度、4個濕度傳感器測空氣相對濕度、4個濕度傳感器測土壤相對濕度，而控制電路則設(shè)置了左右兩個對稱的熱風(fēng)爐、風(fēng)扇、滴灌器，分別控制固態(tài)繼電器來實現(xiàn)要求。HD7279采用串行接口方式，同時管理了鍵盤和LED顯示器。為了防止程序跑飛，以及電源故障監(jiān)控，本設(shè)計還采用了X25045芯片設(shè)計看門狗電路。同時也設(shè)計了上位機(jī)與單片機(jī)的通信，采用RS485標(biāo)準(zhǔn)。通過這一系列的控制，使其對蔬菜大棚環(huán)境進(jìn)行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：蔬菜大棚；89C51；傳感器；看門狗；通信IIAbstractThedesignisavegetablegreenhousecontrolsystemwhichisbasedon89C51singlechip,itcollectsdatabytemperature,humidity,soilmoisturesensor.Takingintoaccounttheactualsituation,greenhousevegetables,alargespace,ithasadoptedfourtemperaturesensorsmeasuringtemperatureand4humiditysensorsmeasuringrelativehumidity,4humiditysensorsmeasuringsoilrelativehumidity,whilethecontrolcircuitissetuparoundtwosymmetrichotstove,fans,irrigationdevices,itachievestherespectiverequirementsbycontrollingthesolidstaterelays.HD7279usesserialinterfacemode,andmanagesthekeyboardandLEDdisplay.Inordertopreventtheprogramfromrunningout,andpowerfailuremonitoring,thedesignalsousesX25045chiptodesignwatchdogcircuit.AlsoitdesignedthecommunicationcircuitbetweenPCandthesinglechip,throughRS485standard.Throughtheseriesofcontrolsonthevegetablegreenhouseenvironment,itwillcontrolthevegetablegreenhouseenvironmenttocreateappropriategrowthconditionssothatthecropswillgethighyieldsandimprovetheeconomicefficiencyofagriculturalproduction.Keywords:vegetablegreenhouse；89C51；sensor；watchdog；communication目錄第一章緒論.11.1課題研究的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù).11.2國內(nèi)蔬菜大棚發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢.11.3蔬菜大棚內(nèi)環(huán)境因子對植物的影響.21.4蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)的功能.3第二章控制系統(tǒng)方案論證.42.1控制系統(tǒng)方案選擇.42.1.1方案一：模擬電路設(shè)計.42.1.2方案二：單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計.42.2系統(tǒng)控制方案的確定.5第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計.63.1單片機(jī).63.1.1單片機(jī)的選擇.63.1.289C51單片機(jī).63.2溫度檢測電路的設(shè)計.83.2.1溫度傳感器的選擇.83.2.2溫度傳感器DS18B20的介紹.93.2.3溫度傳感器DS18B20的硬件接線圖.103.3濕度檢測電路的設(shè)計.113.3.1濕度傳感器的選擇.113.3.2濕度傳感器SHT11的介紹.113.3.3濕度傳感器SHT11的硬件接線圖.133.4鍵盤顯示電路的設(shè)計.153.4.1串行專用鍵盤/顯示器接口芯片HD7279的介紹.153.4.2顯示電路.163.4.3鍵盤電路設(shè)計.163.5復(fù)位電路的設(shè)計.183.6時鐘電路的設(shè)計.183.7報警電路.193.8看門狗電路的設(shè)計.193.8.1X25045芯片的介紹.193.8.2X25045芯片與微處理器的硬件接口電路.213.9通信模塊的設(shè)計.213.9.1485接口芯片簡介.223.9.2RS-485接口電路的設(shè)計.233.10控制電路的設(shè)計.233.9.1鎖存器74LS273的介紹.243.9.2固態(tài)繼電器的介紹.253.9.3控制電路接線圖.263.11直流穩(wěn)壓電源設(shè)計.27第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計.294.1主程序.294.2溫度檢測子程序.294.3濕度檢測子程序.304.4鍵盤子程序.314.5顯示子程序.324.6T0中斷子程序.334.7鍵盤處理子程序.344.8數(shù)字處理子程序.354.9平均值計算子程序.364.10平均值處理子程序.374.11求和子程序.384.12T1中斷子程序.384.13求MAX子程序.394.14求MIN子程序.394.15INT0中斷子程序.404.16濕度顯示子程序.424.17土壤水分顯示子程序.424.18串行口中斷子程序.43第五章總結(jié).45參考文獻(xiàn).46外文原文.47外文譯文.56致謝.62附錄1存儲單元分配.63附錄2程序.65附錄3元件清單.90蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書1第一章緒論1.1課題研究的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù)伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)也逐漸地從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。而蔬菜大棚自然也離不開現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)。通過國內(nèi)外大量的科學(xué)實驗和生產(chǎn)的實踐證明，環(huán)境的控制對蔬菜生產(chǎn)起到非常重要的作用。只有在適宜的生長環(huán)境下蔬菜才能充分發(fā)揮其高產(chǎn)潛力。蔬菜大棚的環(huán)境控制不理想,往往會造成作物的減產(chǎn),能源的浪費(fèi)，從而給菜農(nóng)帶來了極大的損失。發(fā)展蔬菜大棚自動控制系統(tǒng)可以大大降低人工管理成本，提高蔬菜產(chǎn)量。近年來，微型計算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中單片機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，在工業(yè)控制領(lǐng)域、家電產(chǎn)品、智能化儀器儀表、計算機(jī)外部設(shè)備，特別是機(jī)電一體化產(chǎn)品中，都有重要的用途。單片機(jī)最明顯的優(yōu)點(diǎn)是價格便宜，而且這類芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟。因此利用單片機(jī)作為蔬菜大棚控制器，能夠滿足控制要求，且經(jīng)濟(jì)實惠，易于推廣應(yīng)用。蔬菜大棚控制器主要是以單片機(jī)為核心，對環(huán)境溫度、濕度和土壤水分等進(jìn)行測量和控制。蔬菜大棚控制系統(tǒng)可以對環(huán)境溫度、濕度、土壤水分等觀測值進(jìn)行自動控制和適時監(jiān)測，并可以越限報警及做相應(yīng)的處理。單片機(jī)控制器除了完成測控外，還可以將采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)存儲顯示，同時可以通過PC機(jī)設(shè)定控制參數(shù)的上下限。1.2國內(nèi)蔬菜大棚發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢我國是溫室栽培起源最早的國家，在2000多年前就已經(jīng)能利用保護(hù)設(shè)施(溫室的雛形)栽培多種蔬菜，至20世紀(jì)60年代，中國的設(shè)施農(nóng)業(yè)始終徘徊在小規(guī)模、低水平、發(fā)展速度緩慢的狀態(tài)，70年代初期地