毕业设计（论文）-基于单片机的温湿度检测系统的设计.doc

题目：基于单片机的温湿度检测系统的设计学院：信息电子技术学院年级：07级专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：Abstract摘要现代农业生产离不开环境控制，本文在对国内外温室智能控制进行深入分析的基础上，针对温室智能化控制存在的诸多因子，将智能传感器监测和单片机控制相结合，提出了基于单片机的温湿度检测系统设计方案。本系统采用层次化、模块化设计，整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、计算机监控系统组成。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的总体设计方案。包括系统要完成的设计功能，达到的技术指标，系统的设计原则，由此简要介绍系统的整个组成和系统工作原理；二是进行智能传感器的硬件电路和软件系统的设计。包括传感器的静动态特征介绍，采用单总线技术的DS1820数字温度传感器测温时序、测温原理、测温电路以及测温系统软件设计，湿敏电容传感器HS1101的湿度测量电路，为防止模拟传感器采集湿度数据的失真，采用了线形插值算法：三是单片机及通信接口的硬件电路及软件系统设计。内容包括采用的AT89ssl单片机的介绍，IZC总线的AT24C04的存储扩展，4数码管显示输出，超限数据的语音报警，模拟SPI总线辅助数据存储；四是对计算机软件系统的设计思路、工作原理和实现方法进行了阐述。首先通过RS-232C协议实现单片机和计算机的连接，借助Windows下串行通信编程的ActiveX控件通过串行接口收发数据，然后计算机作为监控机实现数据的显示、存储、查询、打印和系统设置功能。本系统将信息采集、信息传输、信息处理等多种信息技术相互融合，采用了多种总线技术，将温室环境多种参数监测和单片机控制理论相结合，提出一种切实可行的温室环境监测系统，可以全面、实时、自动地对监测数据进行自动记录、存储和处理，并将有关信息根据现场实际情况，采用最有效方式送入计算机进行处理，并可对监测系统进行远程控制。满足了对作物生长状态实行全面、实时、长期监测的要求。实现了对温室环境的温湿度实时监测和控制，实现了温室环境温湿度检测的自动化和智能化。关键字:AT89S51；总线技术；DS1820；HS1101；ISD2560AbstractAbstractModernagrieulturalPhelightofthecausesofgreenhouseintelligentcontrol，Basedonthoroughanalysisaboutournationalandabroadgreenhouseintelligntcontrol，combiningintelligentsensorstestwithmcucontrol.Thisthesisproposesadesignsehemeonmcutemperatureandhumiditytestingsystem.Thissystemadoptshierarehieal，modulardesign.Itconsistsofdataacquisitionsystem，meueontrolsystem，computermonitoringsystem，andcentersaroundthemcu，withmanytemperature，humiditysensorsasmeasurementcomponents.Itcollectsandstoresintelligentsensormeasurementdatabyconnectingmcuwithintelligentsensors.Inmcusystem，somefunctionsoftheexpansionstorageofprocedures，real-timedisp1ayofdata，overrunautoalarmandauxiliarydatastoragearerealized.Asthecenterofthemonitoringcomputerandsoftwaredesignofintelligentsensor，Includingtheintroduetionofthestaticanddynamiccharacteristiesofsensors.thesoftwaredesigningoftemperaturemeasurementphase，temperaturemeasurementprinciple，temperaturemeasurementcircuitandtemperaturemeasurementsystemofdigitaltemperaturesensorDS1820whichadoptsone-wirebustechnology，humiditysensorcircuitofsensorHS1101，inordertopreventthedistortionofhumiditydatagatheredbymocksensor，the1inearinterpolationalgorithmisadopted.Thirdly，itdesignshardwarecircuitofeommunicationinterfaceandsoftwaresystem，includingtheintroductionofadoptedAT89551SCM，storageexpansionofAT24C04oflCBus，displayoutputof4digitaltubes，audioalarmofoverrundata，auxiliarydatastorageofmockSPIBus.Thelast，itelaboratestheworkingprinciple，designingthoughtsandrealizingmethodsofcomputersoftwaresystem.Atfirst，throughRS-232CprotocolSCMandcomputerareconnected，anddataisreceivedandsentbyserialinferfacewiththehelpofactiveXprogrammedbyserialcommunicationinwidowsenviorment.Computercandisplay，store，inquireandprintthedataandsettingasamonitor.Thissystemintegratesmodernsignalgatheringtechnology，signaltransmittingtechnology，informationproeessingtechnology，combinesmanyparametersingreenhouseenvironmentmonitoringandcontroltheoryofSCMandbymanybustechnologies，Proposesonekindofpraetiealfeasiblegreenhouseenvironmentalmonitoringsystem.whichcanautomaticallyrecord，storgeandhandledata，completely，real-time，andautomaticly，andinputtherelativeAbstractinformationintothecomputerinaneffeetivewayaccordingtoreality.Besides,itcancontrolthemonitoringsystemlong-distace.Itmeetstheequirementofmonitoringoncropgrowthstatecompletely，real-time，long-term.Itcanmonitorandcontrolthegreenhouseenvironmenttimelyandrealizeautomationandintelligentizeoftemperatureandhumiditytestingingreenhouse.KeywordsAT89S51；Bustechnology；DS1820；HS1101；ISD2560目录佳木斯大学教务处-1-目录摘要.iiAbstract.iii第1章绪论.11.1课题的提出和意义.11.2国内外研究现状.11.2.1国外温室环境控制.11.2.2我国温室控制技术.11.2.3温室环境控制技术三个发展阶段.21.2.4温室控制存在的问题.21.3主要研究内容.3第2章系统总体设计.42.1系统功能设计.42.2系统设计原则.42.3系统组成与工作原理.5第3章传感器设计.63.1传感器的基本特性.63.1.1传感器的静态特性.63.1.2传感器的动态特性.73.2DS1820温度传感器.73.2.1DS1820温度传感器概述.73.2.2DS1820的读写时序.83.2.3DS1820的测温原理.93.2.4温度检测电路.103.2.5提高DS1820测温精度的方法.113.2.6软件设计.123.3HS1101湿度传感器.133.3.1HS1101湿度传感器特点.133.3.2湿度测量电路.14第4章单片机设计.164.1AT89S51单片机.164.1.1单片机引脚.164.1.2时钟晶振电路和复位电路.174.1.389551看门狗功能的使用方法.174.2存储扩展.174.2.1I2C总线的基本结构.174.2.2双向传输的接口特性.174.2.3I2C总线上的时钟信号.184.2.4数据的传送.184.2.5总线竞争的仲裁.184.2.6I2C总线接口器件.194.3数码管输出.19目录佳木斯大学教务处-2-4.3.18位数码管.204.3.2数码管数据显示.204.4语音报警电路.224.4.1语音芯片1SD251SD2560工作原理.224.4.3硬件电路设计.234.4.4软件设计.23第5章计算机软件系统.255.1上下位机通信.255.1.1RS-232-C接口.255.1.2单片机和PC通信连接.265.2系统组成与工作原理.27致谢.29参考文献.30附录A.31毕业论文（设计）用纸佳木斯大学教务处-1-第1章绪论1.1课题的提出和意义目前我国农业正处于从传统农业向以优质、高产、高效益为目标的现代农业转化的新阶段。环境控制工程作为农业生物速生、优质、高产的手段，是农业现代化的重要标志。温室大棚中的环境由多个因子组成，如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。我国温室环境控制目前仍靠人工经验来管理，严重影响了农业生产的效益，阻碍了农业生产的发展，因此，采用先进的人工智能技术，科学、合理地控制影响作物的环境因子，通过计算机控制设备进行环境控制，以便给作物生长创造一个最佳的环境条件，做到既提高产品的质量、产量、经济价值和社会效益，同时尽量降低生产成本，这对温室环境施行自动检测和控制是非常必要的。温室设施的关键技术是环境控制，其目的是提高控制及作业精度。温室环境控制技术是随自动化检测技术、过程控制技术、通讯技术、计算机技术的发展而发展起来的。1.2国内外研究现状温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施术的最终目标是提高控制与作业精度。1.2.1国外温室环境控制国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，