基于单片机的大棚温湿度光强监测正文.doc

本科毕业论文（设计） 题题 目：目：基于单片机的无线温室环境监测系统设计基于单片机的无线温室环境监测系统设计 学学 院：院： 仁济学院仁济学院 专专 业：业： 生物医学工程生物医学工程 学学 号：号： 0919150037 姓姓 名：名： 颜孙晓颜孙晓 指导老师：指导老师： 张理兵张理兵 职称：职称： 助理研究员助理研究员 成成 绩：绩： 温州医学院教务处制温州医学院教务处制 毕业设计（论文）诚信声明书毕业设计（论文）诚信声明书 本人承诺：在今后的毕业（设计）论文撰写过程中， 将遵守学校有关规定，恪守学术规范，在指导老师指导下 独立完成研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或 集体的研究成果，将均在文中以明确方式标明。本人依法 享有和承担由此论文而产生的权利和责任。 声明人：声明人： 颜孙晓颜孙晓 （签字）（签字） 时间：时间： 年年 月月 日日 基于单片机的无线温室环境监测系统设计基于单片机的无线温室环境监测系统设计 摘要摘要：随着改革开放的发展，中国的现代化程度不断提高，中国的农业的发展必然走现 代化农业这条道路。我国是农业大国，随着国民经济的飞速发展，农业研究和应用越来 越受到重视。现如今温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分，如何提高大棚温 室作物的产量成为急需解决的问题。科学监控大棚内各项环境参数已成为现代农业发展 的趋势。本设计运用 STC89C52 单片机、DHT11 温湿度传感器、光敏电阻、nRF24L01 无线通信模块设计了温度、湿度、光照信息采集显示系统，同时运用无线通信模块实现 数据远距离传输。实现了温室大棚中温度、湿度、光照强度的监测。解决了温室大棚人 工经验评判的误差大、反应周期长等问题。 关键词关键词: :STC89C52 单片机，nRF24L01 无线通信模块，环境监测监测 Environmental Monitoring System Based on Single- chip Wireless Greenhouse AbstractAbstract: :With the development of reform, opening up, and modernization of Chinas increasingly, agriculture and modernization of Chinas agricultural development must go this road, along with the rapid development of the national economy, China is a agricultural country, agricultural research and the application of more and more attention, particularly greenhouse has become an important component of efficient agriculture. How to increase greenhouse greenhouse crop production become pressing problems, scientific monitoring and control in greenhouse environmental parameters has become the trend of the development of modern agriculture.This design uses STC89C52 MCU, DHT11, carbon dioxide sensor, temperature and humidity sensors nRF24L01 module wireless communication, design information capture and display of temperature, humidity and carbon dioxide concentration data long-distance transmission system using wireless communication modules, Terminal through the PC display. In achieving greenhouse monitoring system of temperature, humidity, carbon dioxide concentration, solve greenhouse human experience issues such as error, long reaction period of evaluation. Keywords:Keywords:STC89C52 microcontroller，nRF24L01 radiocommunication，environmental monitoring 目录目录 第第 1 章章 绪论绪论 .6 1.1.1 课题背景 .6 1.1.2 选题的现实意义 .6 1.2 国内外的应用现状及趋势 .7 1.2.1 国外的研究现状 .7 1.2.2 国内的发展现状 .7 1.3 课题设计目标 .8 1.4 论文主要内容 .8 第第 2 章章 系统硬件部分设计系统硬件部分设计.9 2.1 总体设计方案 .9 2.2 电源电路的设计 .9 2.3 数据采集部分设计 .10 2.3.1 温湿度模块设计 .10 2.3.2 光照强度模块元器件选择及电路设计 .11 2.6 液晶显示模块 .14 2.7 PROTEL99 制版 .15 3.1 系统总流程图 .17 3.2 数据采集及无线传输流程图 .18 3.3 液晶显示流程图 .22 第第 4 4 章章 系统调试结果系统调试结果.23 4.1 实物调试 .23 4.2 数据采集结果 .24 第第 5 章章 结论与展望结论与展望.25 5.1 结论 .25 5.2 不足之处和展望 .25 参考文献参考文献.26 致谢致谢.27 第一章第一章 绪论绪论 1.1 选题背景及意义选题背景及意义 随着现代科学技术的发展，人们在生活中越来越需要利用科学技术来服务于自己和 解放自己。当然农业也不例外，而农业是高度依赖环境的，所以要实现农业的高产出， 我们就得对农作物的生产条件进行检测以确保其处于一个最佳的生产条件中，所以需要 研究设计一种可以远程检测农作物生长环境的系统。 1.1.1 课题背景课题背景 在人类的生活环境中，温度和湿度扮演着极其重要的角色，无论你生活在地球的哪 一个角落，在你的日常生活中都要与温度和湿度打着交道。现代工业革命以来，工业发 展也与温湿度有着密切的联系。温湿度对工业的影响已经深入到各种各样的工业部门， 可以说近百分之 80 的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。工业这样，农业生产也 是这样。更何况，我国的耕地面积本来就很少。所以，要解决我国那么多人吃饭的问题， 想单方面的增加耕地来解决是不可能的，我们要从增加单位面积上的粮食产量上动脑筋， 温室大棚技术就是一个可行的办法。除此之外，温室还能种植出许多反季节的作物，这 对促进农民增收是非常有效的，所以这项技术才得到这么广泛的推广。 随着大棚技术的普及,为了使大棚技术能更好的服务于农业生产,温室大棚的环境监 测便成为一个十分重要的课题。而以前的温室环境监测技术太过于人工，这就造成操作 很不方便，并且误差较大，就拿温湿度监测来说，以前都是靠在温室里挂个温度计和湿 度计，然后靠人工去读取数值来确定温湿度的。另外俗称气肥的二氧化碳对农作物影响 是双面的，过高过低都会使作物生长受到影响，传统大棚种植经验缺乏对二氧化碳的关 注。随着科学技术的发展，显然以前的这些方法已经不适用于现在的要求了，迫切需要 一种更好更新的技术来解决这一问题。 在现在这个信息时代，我们的生活可以说和电脑息息相关，除了日常我们常见的电 脑外，其实还有一种被称为单片机的小型电脑也在为我们的生活服务着，它在个个领域 都发挥着重要的作用。利用单片机作为温室监测的控制核心有着多方面的优点，比如： 控制方便，组态简单和灵活等优点。也正因为单片机具有上述的这些优点，它也很适合 在温室大棚的环境参数监测上发挥大作用，因此，本课题就围绕单片机对温室环境监测 系统进行研究和设计。 1.1.2 选题的现实意义选题的现实意义 现在单片机和无线技术发展的越来越快，他们也在温室大棚环境监测中发挥着越来 越大的作用。但是，传统的应用于温室大棚的环境监测系统整体太过庞大，安装和拆卸 很不方便，同时易受干扰和损耗，测量误差也比较大。另外目前的监测设施的人机界面 都设在温室大棚附近，从而造成查看数据不方便不便于集中管理。为了克服这些缺点， 本设计采用数字传感模块采集数据、通过单片机处理后经无线收发模块实现数据远距离 传输达到“遥感”的目的解决了上述问题4。 本系统能够对温室大棚内的温度、湿度、光照强度进行采集。利用温湿度传感器、 光敏电阻采集温室大棚内温度、湿度、光照强度信息，再使用无线收发模块将信息发送 出去并且进行显示。这种温室环境监测系统可应用于农业生产的温室大棚，实现对室内 环境参数的实时监测，是一种比较智能、经济的方案，适于大力推广。 1.2 国内外的应用现状及趋势国内外的应用现状及趋势 在现代温室测控技术应用于实际方面，国内跟国外还是存在不少的差距的，总的来 说是国外起步早，所以发展的相对快，技术成熟，领先。国内由于起步的交晚，所以在 技术方面还有很多值得提高的地方。 1.2.1 国外的研究现状国外的研究现状 西方一些发达国家因为他们的科技发展的较早，所以在这方面的研究也是走在我们 的前面的，1949 年，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境的适 应性和抵抗能力的基础及应用的研究。70 年代日本等国家的相关技术也陆续发展起来， 并且取得了长足的进步。现在，由于计算机技术在世界范围内得到非常快速的发展，温 室监测技术也随着它的发展而得到进一步的提高。 目前，西方的那些发达国家的温室监测技术已经达到了比较完备的地步，并且形成 了一系列的标准，在他们的温室中不仅能对像温度、湿度、光照和二氧化碳等常规的环 境信息进行监测。还能对像植物营养液的浓度等关乎植物生长的因素进行监测和报告。 在他们的温室中各类的传感器都已经发展到了比较完备的地步，还有就是传感器与控制 器结合程度非常高。更有甚者，有些国家在已经实现现代化的基础上更是更进一步，朝 着无人化和智能化发展。 1.2.2 国内的发展现状国内的发展现状 在中国，相关的技术开始的较晚，1970 年以前我国的农业还基本停留的人工作业 的阶段。70 年代以后，国家大力发展设施农业。经过 20 多年的发展，我国的温室大棚 已经具有规模化、专业化、管理水平高的特点。但是受到我国经济条件的限制，我国的 设施农业根本不够智能，说是说走科学种植的道路，但是却还要靠人工实现。随着时代 的进步，虽然现在有很多这方面的厂家，但是我国农民的总体文化水平不是很高，所以 这些技术很难得到普及。 总的来说，在温室监测技术这方面，国内的水平跟国外的水平还是存在很大的距离 的，国内的技术还只是停留在对单个环境因素的监测和控制阶段，但是实际上呢，温室 中各种环境因素都是互相影响的。各种因素的变化也相当的复杂。所以当当监测单个因 素是远远不够的，所以在这方面，我们国家还是任重道远的 1.3 课题设计目标课题设计目标 本文设计采用 STC89C52 单片机作为核心控制器，DHT11 和光敏电阻作为数据采 集部分的元器件，因为光敏电阻采集到的是模拟信号，所以还需要进行信号转化，本设 计采用 ADC0832 作为信号转化器，数据采集之后在利用无线传输模块 NRF24L01 将采 集到的数据发送至上位机进行液晶显示，从而达到无线遥感的功能。 1.4 论文主要内容论文主要内容 本论文的具体构成及主要内容安排如下： 第一章 “绪论” 简要介绍了本课题研究的背景及意义、国内外的现状和要实现的目 标。 第二章 “系统硬件部分设计” 介绍了系统各部分的硬件组成及各硬件的性能介绍。 第三章 “系统软件部分设计” 介绍了组成系统的各部分软件的工作流程。 第四章 “系统调试结果” 只要展示了整个系统完成后调试的结果。 第五章 “结论与展望” 着重介绍了整个毕设坐下来之后得出的结论，并且对这个毕 设的 不足之处做出说明，最后对这个系统的未来做了一些展望。 第第 2 2 章章 系统硬件部分设计系统硬件部分设计 2.1 总体设计方案总体设计方案 图2-1 无线温室环境监测系统总体设计方案 2.22.2 电源电路的设计电源电路的设计 在本次的设计中，要供电给小系统和 LCD 显示模块两部分，所以选择了一个变压 器(220V 转 9V)经过桥堆整流后输入到 LM7805 转为 5V 供电及对充电器进行充电，下 面就一个电源电路给出设计方案。 温湿度采集 光照强度采 集 A/D 转化 单 片 机 液晶显示 无线收发模块 无线收发模块 液晶显示 图 2-2 5V 电源电路的设计 2.32.3 数据采集部分数据采集部分设计设计 数据采集部分设计的成功与否可以说直接关系到整个系统的成败，因为这部分数据 采集的准确与否直接关系到整个系统能否顺利的完成对温室环境的有效监测，所以这方 面的设计对整个系统非常重要。 2.3.12.3.1 温湿度温湿度模块设计模块设计 在温湿度采集部分，本设计采用的是 DHT11 温湿度传感器，该传感器有性价比高， 测量准确，稳定性高等特点。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并 与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、 性价比极高等优点。每个 DHT11 传感器都事先在校验室中进行校准。校准系数以程序的 形式存在 OTP 内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线 制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为 4 针单排 引脚封装，连接方便。 图 2-3 DHT11 温湿度传感器 DHT11 温湿度传感器集成了温度传感器、湿度传感器，集成度更高，使用方便并 且成本 较低。出于对种种优点的考虑，因此本方案选用 DTH11 温湿度传感模块5。 DHT11 性能： 供电电压：3.35.5V DC 输 出：单总线数字信号 测量范围：湿度 20-90%RH 温度 050 测量精度：湿度+-5%RH 温度+-2 分 辨 率：湿度 1%RH 温度 1 互 换 性：可完全互换 长期稳定性：1%RH/年 相对湿度和温度测量，全部校准，数字输出，卓越的长期稳定性，无需额外部件， 超 长的信号传输距离 ，超低能耗。 引脚安装： 完全互换 图 2-4 DHT11 温湿度传感器电路图 DHT11 温湿度一共有 4 个引脚，引脚 1 用来接电源来给传感器供电；引脚 2 与单片机 的 P10 口相连用来与单片机进行通讯和同步；引脚 3 要悬空；引脚 4 接地。 2.3.22.3.2 光照强度模块元器件选择光照强度模块元器件选择及电路设计及电路设计 本设计因为只是本科毕业设计，时间和经费都非常有限，在光照强度的采集方面，由于 一般的光照强度传感器都非常贵和复杂，所以本设计采用了光敏电阻来代替光照强度传 感器。因为光敏电阻采集到的是模拟信号，所以需要对信号进行转换。在信号转换方面， 本设计选用了 ADC0832 来将模拟信号转换为数字信号。 图2-5 光照采集电路 由光敏电阻采集光照信息，再经 0832 把光照信息转化为数字信号，再传入单片机，由 单片机将采集到的光照信号分为 5 个等级，5 为最高等级，依次递减。 2.4 单片机处理系统单片机处理系统 图 2-6 STC89C52 单片机最小系统 前面已经介绍了这么通过传感器采集到温室环境中的温湿度和光照强度信息，接下 去是要将温湿度传感器 DHT11 连接到单片机的 P10 口以及将信号转化器 ADC8032 连接 到单片机的 P11，P12，P13 口，将刚刚采集到的温湿度以及光照强度信息输入到单片机 内，单片机采用中断方式对信息进行处理，并且进行显示以及来驱动无线发送模块。单 片机都要设计一个最小系统9，所谓单片机最小系统是在以 MCS-52 为基础上进行扩展， 使其能够更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点， 而且可以大幅度地提高被测试的技术目标，从而能够大大提高产品的质量和数量。一个 基本的 MCS-52 单片机通常包括中央处理器、ROM、RAM、定时器、计数器和 I/O 口 等各功能部件。单片机最小系统主要有电源、复位、振荡电路以及扩展部分组成。 STC89C52 具体介绍如下： 主电源引脚（2 根） VCC(Pin40)：电源输入，接5V 电源 GND(Pin20)：接地线 外接晶振引脚（2 根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内 振荡电路的输出端 控制引脚（4 根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将 使单片机复位。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选 通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令， 如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚（32 根） STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别 位 P0、P1、P2、P3 口，每个口有 8 位（8 根引脚），共 32 根。 PO 口 （Pin39Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7 P1 口（Pin1Pin8）：8 位准 双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7 P2 口（Pin21Pin28）：8 位准双向 I/O 口线，名称 为 P2.0P2.7 P3 口（Pin10Pin17）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0P3.7 。 2.5 无线数据传输模块无线数据传输模块 在做这部分的无线模块的时候出现了两个方案： 方案一： 红外线收发, 红外线发射机和红外线接收机正常工作情况下。使用窄角度红外发射 管时，遥控距离大于8m，角度小于30度10。红外线收发的缺点是稳定性较差，易受其 他连续光源干扰。 方案二： TX315系列模块电路，其中含有RF、DATA、TF等高频、中频、数字处理电路。从 而使用高频收发电路就如使用三极管一样简单，可应用于无线遥控，数据传送、自动抄 表系统，无线键盘操作系统、警戒系统。TX315A由TX315A-T01发射组件和TX315A- R01接收组件两部分组成，因其频率绝对一致，故在使用时可随意增加发射和接收组件， 以组成所需的功能系统。本方案克服了方案一稳定性较差，易受其它连续光源干扰的缺 点，并且价格适中。 综上所述，TX315系列中的nRF24L01还是比较适合本方案的。 图 2-7 NRF24L01 无线传输模块 图 2-8 NRF24L01 无线传输模块电路图 NRF24L01 的性能参数： 小体积 QFN20 4x4mm 封装 宽电压工作范围：1.9V3.6V输入引脚可承受 5V 电压输入 工作温度范围：-40+80 工作频率范围：2.400GHz2.525GHz 发射功率可选择为 0dBm、-6dBm、-12dBm 和-18dBm。 数据传输速率支持 1Mbps、2Mbps。 低功耗设计，接收时工作电流 12.3mA0dBm 功率发射时 11.3mA掉电模式时仅为 900mA 126 个通讯通道,6 个数据通道,满足多点通讯和调频需要。增强型“ShockBurst”工作模式， 硬件的 CRC 校验和点对多点的地址控制 。 数据包每次可传输 132Byte 的数据。 4 线 SPI 通讯端口，通讯速率最高可达 8Mbps，适合与各种 MCU 连接，编程简单。 可通过软件设置工作频率、通讯地址、传输速率和数据包长度，MCU 可通过 IRQ 引脚 快判断是否完成数据接收和数据发送。 2.6 液晶显示模块液晶显示模块 图 2-7 1602 液晶显示电路 本次设计采用单色液晶显示屏（LCD）作为系统显示界面，其具体型号为 LCD1602， 其主要技术参数如下表所示9： 表 2-1 主要技术参数说明 显示容量：16X2 个字符模块最佳工作电压：5.0V 工作电压：4.85.2V字符尺寸：4.95X7.95mm 工作电流：2.0mA工作温度： 0+50摄氏度 背光源颜色：黄绿储存温度：-20+70 摄氏度 背光源电流：150mA 表 2-2 接口信号说明 编号 符号 引脚说明 编号符号引脚说明 1 D7 Data I/O 9 E 使能信号 2 D6 Data I/O 10 R/W 读写控制信号（H/L） 3 D5 Data I/O 11 RS 数据/命令选择端（H/L） 4 D4 Data I/O 12 V0 LCD偏压输入 5 D3 Data I/O 13 VDD 电源正极 6 D2 Data I/O 14 VSS 电源地 7 D1 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D0 Data I/O 16 BLK 背光源负极 2.7 PROTEL99 制版制版 无线温室环境监测系统硬件电路的设计已经完成，接下来便是根据前面的设计用软 件画出其原理图并生成 pcb 板。PROTEL99SE 是一个全 32 位的电路板设计软件，使用 该软件可以容易地设计电路原理图、画元件图、设计电路板图、画元件封装图和电路仿 真。 在这里主要用它来绘制电路原理图和生成印制电路板。原理图的设计步骤如下： (1)设置原理图设计环境。 (2)放置元件，将电气和电子元件放置在图纸上。 (3)原理图布线。元件一旦放置在原理图上，不需要用导线将元件连接起来， 连接时一定要符合电气规则。 (4)编辑和调整。编辑元件的属性。包括元件名、参数、封装图等。调整元 件和导线的位置等操作。 (5)检查原理图。使用电气规则功能(ERC)检查原理图的连接是否合理和正确。 给出检查报告，若有错误则要根据错误进行改正。 (6)生成网络表。所谓网络表就是元件名、封装、参数及元件之间的连接表， 通过该表可以确认各个元件和它们之间的关系。 对 pcb 板的设计主要分为以下几个步骤； (1) 使用原理图编辑器设计原理图，进行电气检查(ERC)并生成原理图的网络表。 (2) 进入电路板(PCB)环境，使用电路向导确定电路板的层数、尺寸等电路板参数。 (3) 使用 Design/Netlist 菜单，调入网络表。如果在前面的元件封装不规范，这里面会出 现许多错误，需要花时间慢慢改，直到没有错误时将元器件导入到 pcb 板上。 (4) 布置元件，就是将元件合理地分布在电路板上。自动布置元件或人工布置元件，多 次布置直到自己满意为止。 (5) 完成参数设置工作，比如焊盘大小、孔径大小、线宽、安全距离等等。设置完成后 覆铜打印，完成整个电路板的设计。 接下来是焊接的工作，这部分相对来说并不陌生，在大二时曾进行过电子课程的实 习，主要就是完成收音机的焊接。还有就是暑假在医院设备科实习，焊接技术有很大的 改进。焊接通常要求：焊点接触良好，尤其避免虚焊、短接的产生；焊点要有足 够的机械强度以保证被焊点不致滑落；焊点表面应美观，有光泽。 第第 3 章章 系统软件部分设计系统软件部分设计 本系统对温室环境信息的采集和传输必须通过软件来实现，包括上位机的软件设计 和下位机的软件设计。 3.1 系统总流程图系统总流程图 开始 温湿度采集 系统初始化 光照强度采集 液晶显示 无线发送无线接收 液晶显示 结束 图 3-1 系统总流程图 单片机上电后，温湿度传感器和光敏电阻采集当前环境的温湿度和光照强度信息并 且通过无线传输模块传输到上位机上进行液晶显示，液晶屏马上显示当前的温湿度及光 照强度，若按下复位按键，则调用复位子程序，否则液晶屏就一直显示当前的温湿度及 光照强度的数值，直到电源断开。 3.2 数据采集及无线传输流程图数据采集及无线传输流程图 开始 主机设置为 输入模式 等待 10us 高电平 结束 DHT11 响应 Y/N N跳出 Y 接收数据 拉低总线 延时 10us 释放总线 结束 图 3-2 DHT11 温湿度传感器采集流程图 开始 光敏电阻采集 光照信息 启动 ADC0832 INT0=1? Y 开始转化 延时 取转化后的数值 结束 N 图 3-3 光照强度采集流程图 这是数据采集子程序的流程图，数据采集子程序需要执行 2 个功能：对环境温湿度 以及光照强度数据采集和无线发送。DHT11 与单片机的 P10 口相连用于将采集到的环 境温湿度信息输入到单片机，让单片机对其进行处理。光敏电阻则是用来进行光照强度 信息采集的，因为光敏电阻采集的数据为模拟信号，不能直接用来显示，所以必须先对 其进行 A/D 转化，ADC0832 就是用来对数据进行 A/D 转化的，光敏电阻采集的信息经 过 A/D 转化后再交由单片机处理，最后用来液晶显示10。 开始 初始化 处理器 配置 L01 为 PTX 产生发送中断？ 写发送数据，并 开启发射 Y 结束 N 图 3-4 无线发送模块流程图 无线发送模块用来将传感器采集到的数据发送到上位机的无线模块中，达到远程无 线传送的目的。 开始 初始化 处理器 配置 L01 为 PRX，开启接收 产生接收中断？ Y 向液晶传数 结束 N 图 3-5 无线接收模块流程图 无线接收模块用来接收下位机无线模块发送而来的数据，将其显示在液晶显示屏上， 能使本系统使用者远程监控温室中的环境信息。 3.3 液晶显示流程图液晶显示流程图 开始 初始化液晶 设置写数据 地址 向地址中写入 数据 检测是否忙 Y 延时 显示N 图 4-6 液晶显示流程图 LCD 是整个程序的最后一个模块，是人机交互界面。优秀直观的液晶显示可以是 系统更便于人们操作。本系统采用 1602 液晶显示屏，LCD1602 是一个简单的反射式显 示设备，即外界有光强是才能显示，所以显示必须加背光。LCD 共有 216 个单元的显 示单位。 第第 4 4 章章 系统调试结果系统调试结果 4.1 实物调试实物调试 硬件调试系统实物图 4-1 图 4-1 系统实物图 DHT11 光敏电阻 发 射 模 块 接 收 模 块 液晶显示 液晶显示 A/D 转化模块 小系统 4.2 数据采集结果数据采集结果 图 4-2 数据采集结果 传感器采集环境的信息后经单片机处理后，显示当前温度为 24 摄氏度，湿度为百分之 26，光照强度等级为 5。 图 4-3 无线接收后的结果 数据经传感器采集后，经过无线模块传输后，液晶上上显示与下位机同步的数据，温度 为 24 摄氏度，湿度为百分之 26，光照强度等级为 5。 第第 5 5 章章 结论与展望结论与展望 5.1 结论结论 本文实现了一种基于单片机的无线温室环境监测系统的设计，该系统具有功耗低、 操作简便、远程通讯等特点。 对于温室，我们要监测的环境因素除了本文介绍的温湿度和光照强度外，本来还有 二氧化碳含量等因素。出于毕设的成本和学生的能力等各方面的考虑，最终选择只监测 温湿度和光照强度这三个环境因素。 在设计该系统时，首先要考虑的就是传感器这个因素，因为传感器的好坏直接关系 到数据测量结果的准确性以及系统的稳定性。 所以在温湿度测量方面我选择了 DHT11 温湿度传感器，因为该传感器具有品质卓 越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。而且该传感器稳定性高，信号传输 距离远，很适合这个系统的设计和开发。 在光照强度信号的采集方面，因为出于对毕设成本的考虑，所以我就选用了，光敏 电阻来代替光照强度传感器，由于光敏电阻采集到的是模拟信号，所以还需要对其进行 信号的转化，这里选用了 ADC0832 对其进行信号的转化，进行信号转化之后把信号的 强度分为 5 个等级来表示光照强度。 在单片机系统处理和无线发射模块的设计中，综合能力要求比较高，对 C 语言编程 要有很好的掌握，无线通讯技术又有深刻的了解，最后通过多次的调试还是实现了无线 监测的功能。 随着现代科学技术的发展，农业也必将进入现代化阶段。农业生产追求的就是高产 出，而农业又高度依赖自然环境，所以实现对农作物的生长条件的实时监测是实现高产 出的前提。而传统的环境监测手段过程繁琐，并且系统很不稳定，所以很难得到推广和 应用。而本设计则正好解决了这一问题，既能实现远程实时监控，又方便。所以本设计 能很好的为现代农业服务。 5.2 不足之处和展望不足之处和展望 由于时间的仓促和实验条件的有限，本设计还存在着一些不足： 1.光照强度数据的采集上还不够精确，所以应该讲光照的亮度等级在多分出几个等 级。 2.环境信号采集时节点还不够多，造成采集的结果不够准确，所以应该多加几个采 集节 点，是结果更加准确。 3.无线传输的距离还不够远，所以应该对无线收发模块进行优化，使传输距离更加 远。 参考文献 1 王宝芹, 范长胜, 郭艳玲. 基于单片机的温室温湿度控制系统设计J. 林业机械与木 工设备,2008,25-32. 2 王 秀. 基于无线传输的远程环境监控系统J. 通 信 技 术 ,2011,32-36. 3 程 雪 h，王 彬岫，贾北平. 基于无线通信的多点温湿度采集系统的设计J. 农机化 研究,2009,40-25. 4 赵 凯, 杨淑连 . 温室大棚环境参数无线监控系统J. 山东理工大学学报(自然科学 版),2010,33-40. 5 卢 超, 温室大棚无线温湿度监测装置的设计J. 农机化研究,2011,28-33. 6 姚传安,季宝杰. 温室环境监控无线传感器系统的设计 J. 工业仪表与自动化装置, 2008,30-40. 7 夷文玉,陈 维. 无线环境远程监控系统J. 现代电子技术,2010,22-32. 8 刘士光,等. 无线通信技术在温室测控系统中的应用研究 J. 农业工程学报,2006,32- 44. 9 李鸿主编. 单片机原理及应用. 湖南大学出版社,2003,32-45. 10 李强，唐铭卓，杨桂芹. 无线收发模块设计实现J.江西通信科技,2010,(4):38-40. 致谢致谢 经过一个多学期的设计，终于要告一段落了，其实，这个设计的完成并除了个人的研究 外，离不开很多人的帮助。首先，要衷心感谢我的导师张理兵老师，是张老师给了我设 计的思路，让我有计划地开始研究，并在后期的设计过程中给予指导。其次，在设计的 过程中我的同学也给了我很大的帮助，每当我在实验室对一个问题百思不得其解的时候， 旁边的的同学总能给我提供思路或者给我其他方面的帮助。 在整个的设计中，同寝室的室友也给了我很大的帮助，每每在夜深人静的时候，还能看 到一寝室的人围在一起为我研究一个个我解决不了的问题。在这个发现问题和解决问题 的过程中，我不仅提升了自己，也获得了很多的乐趣。 在即将毕业之际，再次感谢所有关心我的老师和同学。 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃 蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃 袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆袆袂肀薅虿袈