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基于89C51单片机的蔬菜大棚自动控制系统.doc

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基于89C51单片机的蔬菜大棚自动控制系统.doc

I摘要本次设计是基于89C51单片机的蔬菜大棚自动控制系统,它通过温度、湿度、土壤水分传感器来采集数据。考虑到实际情况,蔬菜大棚内空间大,所以分别采用了4个温度传感器测温度、4个湿度传感器测空气相对湿度、4个湿度传感器测土壤相对湿度,而控制电路则设置了左右两个对称的热风炉、风扇、滴灌器,分别控制固态继电器来实现要求。HD7279采用串行接口方式,同时管理了键盘和LED显示器。为了防止程序跑飞,以及电源故障监控,本设计还采用了X25045芯片设计看门狗电路。同时也设计了上位机与单片机的通信,采用RS485标准。通过这一系列的控制,使其对蔬菜大棚环境进行控制,为植物创造适宜的生长条件,从而使农作物获得高产,提高农业生产的经济效益。关键词蔬菜大棚;89C51;传感器;看门狗;通信IIABSTRACTTHEDESIGNISAVEGETABLEGREENHOUSECONTROLSYSTEMWHICHISBASEDON89C51SINGLECHIP,ITCOLLECTSDATABYTEMPERATURE,HUMIDITY,SOILMOISTURESENSORTAKINGINTOACCOUNTTHEACTUALSITUATION,GREENHOUSEVEGETABLES,ALARGESPACE,ITHASADOPTEDFOURTEMPERATURESENSORSMEASURINGTEMPERATUREAND4HUMIDITYSENSORSMEASURINGRELATIVEHUMIDITY,4HUMIDITYSENSORSMEASURINGSOILRELATIVEHUMIDITY,WHILETHECONTROLCIRCUITISSETUPAROUNDTWOSYMMETRICHOTSTOVE,FANS,IRRIGATIONDEVICES,ITACHIEVESTHERESPECTIVEREQUIREMENTSBYCONTROLLINGTHESOLIDSTATERELAYSHD7279USESSERIALINTERFACEMODE,ANDMANAGESTHEKEYBOARDANDLEDDISPLAYINORDERTOPREVENTTHEPROGRAMFROMRUNNINGOUT,ANDPOWERFAILUREMONITORING,THEDESIGNALSOUSESX25045CHIPTODESIGNWATCHDOGCIRCUITALSOITDESIGNEDTHECOMMUNICATIONCIRCUITBETWEENPCANDTHESINGLECHIP,THROUGHRS485STANDARDTHROUGHTHESERIESOFCONTROLSONTHEVEGETABLEGREENHOUSEENVIRONMENT,ITWILLCONTROLTHEVEGETABLEGREENHOUSEENVIRONMENTTOCREATEAPPROPRIATEGROWTHCONDITIONSSOTHATTHECROPSWILLGETHIGHYIELDSANDIMPROVETHEECONOMICEFFICIENCYOFAGRICULTURALPRODUCTIONKEYWORDSVEGETABLEGREENHOUSE;89C51;SENSOR;WATCHDOG;COMMUNICATION目录第一章绪论111课题研究的技术背景和设计依据112国内蔬菜大棚发展的现状和趋势113蔬菜大棚内环境因子对植物的影响214蔬菜大棚温度控制系统的功能3第二章控制系统方案论证421控制系统方案选择4211方案一模拟电路设计4212方案二单片机系统设计422系统控制方案的确定5第三章系统的硬件设计631单片机6311单片机的选择631289C51单片机632温度检测电路的设计8321温度传感器的选择8322温度传感器DS18B20的介绍9323温度传感器DS18B20的硬件接线图1033湿度检测电路的设计11331湿度传感器的选择11332湿度传感器SHT11的介绍11333湿度传感器SHT11的硬件接线图1334键盘显示电路的设计15341串行专用键盘/显示器接口芯片HD7279的介绍15342显示电路16343键盘电路设计1635复位电路的设计1836时钟电路的设计1837报警电路1938看门狗电路的设计19381X25045芯片的介绍19382X25045芯片与微处理器的硬件接口电路2139通信模块的设计21391485接口芯片简介22392RS485接口电路的设计23310控制电路的设计23391锁存器74LS273的介绍24392固态继电器的介绍25393控制电路接线图26311直流稳压电源设计27第四章系统的软件设计2941主程序2942温度检测子程序2943湿度检测子程序3044键盘子程序3145显示子程序3246T0中断子程序3347键盘处理子程序3448数字处理子程序3549平均值计算子程序36410平均值处理子程序37411求和子程序38412T1中断子程序38413求MAX子程序39414求MIN子程序39415INT0中断子程序40416湿度显示子程序42417土壤水分显示子程序42418串行口中断子程序43第五章总结45参考文献46外文原文47外文译文56致谢62附录1存储单元分配63附录2程序65附录3元件清单90兰州理工大学毕业设计说明书1第一章绪论11课题研究的技术背景和设计依据伴随着科学技术的迅速发展,我国农业也逐渐地从传统农业向高产、优质、高效为目的的现代化农业转变。而蔬菜大棚自然也离不开现代化的科学技术。通过国内外大量的科学实验和生产的实践证明,环境的控制对蔬菜生产起到非常重要的作用。只有在适宜的生长环境下蔬菜才能充分发挥其高产潜力。蔬菜大棚的环境控制不理想,往往会造成作物的减产,能源的浪费,从而给菜农带来了极大的损失。发展蔬菜大棚自动控制系统可以大大降低人工管理成本,提高蔬菜产量。近年来,微型计算机技术日益发展,已经在许多领域得到了广泛的应用。其中单片机的应用十分广泛,在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备,特别是机电一体化产品中,都有重要的用途。单片机最明显的优点是价格便宜,而且这类芯片的生产量很大,技术也很成熟。因此利用单片机作为蔬菜大棚控制器,能够满足控制要求,且经济实惠,易于推广应用。蔬菜大棚控制器主要是以单片机为核心,对环境温度、湿度和土壤水分等进行测量和控制。蔬菜大棚控制系统可以对环境温度、湿度、土壤水分等观测值进行自动控制和适时监测,并可以越限报警及做相应的处理。单片机控制器除了完成测控外,还可以将采集到的数据传送到PC机存储显示,同时可以通过PC机设定控制参数的上下限。12国内蔬菜大棚发展的现状和趋势我国是温室栽培起源最早的国家,在2000多年前就已经能利用保护设施温室的雏形栽培多种蔬菜,至20世纪60年代,中国的设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度缓慢的状态,70年代初期地膜覆盖技术引入中国,对保温保墒起到一定的作用。随着经济的发展和科技的进步,70~80年代,相继出现了塑料大棚和日光温室。90年代开始,中国设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展,技术水平有了大幅度提高。随着近年来国家相关科研项目的启动,在学习借鉴、吸收消化国外先进技术成果的基础上,中国的设施农业有了较快发展,设施面

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