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,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目录第一章绪论.11.1课题研究的技术背景和设计依据.11.2国内蔬菜大棚发展的现状和趋势.11.3蔬菜大棚内环境因子对植物的影响.21.4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.42.1控制系统方案选择.42.1.1方案一：模拟电路设计.42.1.2方案二：单片机系统设计.42.2系统控制方案的确定.5第三章系统的硬件设计.63.1单片机.63.1.1单片机的选择.63.1.289C51单片机.63.2温度检测电路的设计.83.2.1温度传感器的选择.83.2.2温度传感器DS18B20的介绍.93.2.3温度传感器DS18B20的硬件接线图.103.3湿度检测电路的设计.113.3.1湿度传感器的选择.113.3.2湿度传感器SHT11的介绍.113.3.3湿度传感器SHT11的硬件接线图.133.4键盘显示电路的设计.153.4.1串行专用键盘/显示器接口芯片HD7279的介绍.153.4.2显示电路.163.4.3键盘电路设计.163.5复位电路的设计.183.6时钟电路的设计.183.7报警电路.193.8看门狗电路的设计.193.8.1X25045芯片的介绍.193.8.2X25045芯片与微处理器的硬件接口电路.213.9通信模块的设计.213.9.1485接口芯片简介.223.9.2RS-485接口电路的设计.233.10控制电路的设计.233.9.1锁存器74LS273的介绍.243.9.2固态继电器的介绍.253.9.3控制电路接线图.263.11直流稳压电源设计.27第四章系统的软件设计.294.1主程序.294.2温度检测子程序.294.3湿度检测子程序.304.4键盘子程序.314.5显示子程序.324.6T0中断子程序.334.7键盘处理子程序.344.8数字处理子程序.354.9平均值计算子程序.364.10平均值处理子程序.374.11求和子程序.384.12T1中断子程序.384.13求MAX子程序.394.14求MIN子程序.394.15INT0中断子程序.404.16湿度显示子程序.424.17土壤水分显示子程序.424.18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1.1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。1.2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