基于单片机的温室大棚系统

基于单片机的温室大棚系统GreenhousesystembasedonMicrocontroller目录TOC\o"1-3"\u摘要： 基于单片机的温室大棚系统摘要：随着技术的快速发展，微机技术越来越多地用于农业[1]。而温室大棚数量不断增多,温室大棚的温湿度控制成为一个难题。作物生长的过程中，有两个重要影响因素——温度和湿度。本文设计以C52SCM为控制端的温湿度自动控制系统，实时监测农作物的生长环境同时对温湿度数据做分析，以期实现自动调节温度和湿度并加入报警功能，营造最适合农作物生长的环境，为农业带来更高的收成。温室大棚；温湿度；单片机GreenhousesystembasedonMicrocontrollerAbstract:Withtherapiddevelopmentoftechnology,microcomputertechnologyisincreasinglyusedinagriculture[1].However,thenumberofgreenhousesisincreasing,andthetemperatureandhumiditycontrolofgreenhousesbecomesaproblem.Intheprocessofcropgrowth,therearetwoimportantfactors-temperatureandhumidity.ThispaperdesignsatemperatureandhumidityautomaticcontrolsystemwithC52SCMasthecontrolend,whichmonitorsthegrowthenvironmentofcropsinrealtimeandanalyzesthetemperatureandhumiditydatainordertoachieveautomaticadjustmentoftemperatureandhumidityandaddanalarmfunctiontocreatethemostsuitableenvironmentforcropgrowth.toahigherharvest.Keywords:greenhouse;temperatureandhumidity;microcontroller1引言本章节介绍了温室大棚技术的研究背景，实现温室大棚种植的意义和相关技术。1.1研究背景几千年前，我国的历史资料记录了有关水果和蔬菜栽培的知识，农业种植在我国古代经济中更是发挥重要作用[2]。但是中国北部寒冷的环境对水果、蔬菜的生长有很大的影响。20世纪30年代以来，中国北部一些人带头在温室里种植水果和蔬菜。20世纪70年代，一些尖端温室设备从国外引进中国。但是仅仅引入设备是远远不够的。例如，大棚作物栽培和管理方式，以及各个地区、各方水土、各地气候以及自然资源的差异也应当加以考虑。另外，进口温室的能耗较大，投入了很多资金的进口设施基本上处于经营亏损状态。直至20世纪80年代，中国在温室大棚方面做了很多探索[3]，经过系统性学习西方国家的温室技术后，类似的温室大棚和气候室方才逐渐进入人们的视野。1.2研究意义温室栽培对于中国很多地区来说，是蔬果种植的主要途径。温室能够对生物生长的气候条件进行拟合，实现人造的气象环境和条件，以减少外部环境对作物生长的温度限制[4]。在信息化和数字化的大背景之下，农业正从传统的手工农业走向以数字化为特征的数字农业[5]。在过去的半个世纪里，温室系统在世界先进国家方兴未艾，以自动化、计算机技术等高科技技术为特征的数字技术与温室的融合所形成的温室系统，进一步迎来了通过大棚进行栽培的热情[6]。温室冲破以传统人工方式进行生产的束缚，提高了农作物生长的时间和空间自由度，由于温室条件下种植的作物的具有反季节的特点，因此能够更好地解决我国果蔬作物供应不足的局面。温室能给农业产生相当大的利润，因此温室在中国很多地区得到了广泛普及，温室大棚为主的种植方式已成为了农民增加收入的重要手段。如今，由于中国复杂的地理、环境、气候变化等诸多外部因素，尽管我国对温室状态下的环境监测系统进行了相关研究，但是,谈及可靠性和可操作性,温室在这一方面仍然不尽如人意，很难在大范围实现普及[7]。依据人工经验评判作物生长的方式会产生误差大和周期长的问题，因此，开发出一种能够实现较强稳定性、低开销、便于普及的环境监测系统，改善人民的生活水准，是温室课题研究的主要方面。大棚应用在以下方面需要改善[8]:温室里以人工方式手动调节温室的温度，需要很长时间，而且耗费了人力物力，同时，也不能给作物创造最佳的环境。另外，因为技术成本很高，这就限制了这些农民在生产质量方面的竞争力[9]。因此，必须提供新的、低成本的替代办法，以便收集和处理数据，以获得具有附加价值的信息，从而提高农业生产力。本文所提到的基于SCM技术的温室温湿度监测系统能够解决上面所提及的问题。微机和数字控制的最大便利就是很大程度上提高整体设计各方面的性能。以单片机为内核的大棚温室系统不仅造价低廉，还可以在食品加工及其他相关行业得到广泛应用。本文设计的系统采用DHT11温湿度元器件和C52单片机，能够实现精准测量、兼具功耗低和易于维护的优点，能提高整体系统的稳定程度[10]。1.3研究方法资料分析法：通过翻阅大量与开发温室大棚系统有关的书籍，学习并掌握相关知识。对各个流程进行分析和研究。2整体设计 2.1单片机温度湿度监控系统的设计要求就本主题的总体设计，我们可以提出如下系统设计要求[11]：首先，应确保在温度和湿度收集中测量到的数据准确，具备一定的抗干扰能力和自我纠正能力，能实现准确的温度和湿度数据收集，以便能够及时控制温室中的自动控制设备。其次，硬件电路设计应当合理，需要与软件程序配合以更好地工作，相关程序需要模块化，标准化，确保软件系统的管理工作和维护易于进行。2.2整个系统的设计思路和流程按照系统架构和设计要求，将思路做如下总结：温度和湿度传感器以实时的方式获取温室大棚内的温湿度相关数据，这些数据为分布式集合点。传感器实时获取的数据，将传送至单片机芯片中，然后在液晶屏上显示当前数值。如果所测得的温湿度数值偏移初始化的设定值，单片机将载入预先设置好的阈值，自动控制温湿度调节模块，并打开温度调节设备，调节电流至适当大小，然后切断电源，以节省电力。2.2.1核心控制元件的选择系统控制核心将数据载入到单片机中，以处理温湿度传感器DHT11的传感器（温度传感器和湿度传感器）的，从而达到控制的目的[12]。下面，介绍一下进市场主流的几种控制芯片，以比较主要的单片机型号，挑选出模块化相对全面，集成度高的元器件。（1）MSP430：MSP430微控制器系列是由全球半导体公司TI所研发的，其亮点在于功耗极小，计算能力卓越，执行速度迅速。其指令集经简化，强化后更加易于使用。主要应用场所为自动化控制，数字-模拟型号转换，高计算需求以及要求超低功耗的领域。（2）STC系列：经过很长一段时间的发展，STC单片机逐渐成为了被广泛接受和认可的微控制器。宏晶科技所研制的这款单片机是单时钟周期，就其功能和机制的角度，STC以51单片机为核心，结合了AVR单片机的功能特点，代码运行快，低功耗，兼具抗干扰能力和其它特点，其核心系统基于51单片机，因此，指令和代码兼容8051系列单片机，从而降低了程序开发的成本。（3）PIC单片机：美国微芯片公司成立以来，PIC单片机的产品的销售增长速度已经大大加快。PIC是精简指令集的高速单片机，根据性能需求分为三个类别。该系统架构采用哈佛双总线方式，工作方式如下：在指令周期内，一方面，执行芯片指令，另一方面直接从存储器读入后面的指令。从外部看，程序通过节省“读取”这一过程从而确保程序有效地运行。（4）富士通MCU：富士通有三种MCU，其位数分别是8位，16位和32位。8位MCU的主要产品为3伏和5伏电压的产品。其中3伏的产品在消费电子和便携设备领域广泛使用，如空调，洗衣机，冰箱，家电等设备。5伏产品则主要在工业和汽车电子领域普及使用。其中8位单片机的8L系列和8FX系列是市场上最广为人知的两种单片机。对于16位单片机，市场主流使用了64引脚或100引脚的QFP封装单片机，如MB90F387，MB90F462，MB90F428和其他型号，可应用在电梯和工业控制扩展等领域。富士通的这一32位微控制器基于精简指令集结构，100脚QFP封装的产品——MB91101A，凭借其极低的成本的可扩展总线的功能，成为了电力和工业控制领域的翘楚；而MB91F362GA更是凭借208脚QFP封装，CAN总线广泛应用于供电和工业控制；丰富的通信接口（MB91F364GA，120英尺的LQFP封装，CAN总线，I2C等）支持保障在线仿真技术（AccemiCMDE），广泛应用于各类高性能低成本的领域。2.2.2温度和湿度传感器首先，数字化、功能集成式的温湿度传感器已渐渐成为未来的发展和使用的主流，按照传感器的发展和应用趋势，本论文使用DHT11温湿度传感器，这一传感器已经在市场上广泛使用，趋于成熟，能够实现在降低成本的同时提供技术支持；再次，这一温湿度传感器兼具温湿度测量的模块，所以使用这一型号的温湿度传感器能同时并行收集两组数据。此外，修正后的预设参数经设置后无需担心精度问题。本温度和湿度传感器是复合式的传感器，能够将温湿度信号输出，同时校准这些信号[13]。DHT11湿度温度传感器能够以数字通信同选择的控制模块进行数据通信。保障了数据的稳定和可靠，同时还有助于设计相关驱动程序。传感器内部的数据收集元件包括温度数据和湿度数据两类。其中，收集温度模块通过使用温敏小探头用于测量温度，采用了NTC（负温度系数）技术，能够满足所要求的测量精度。湿度模块的原理是用一个电阻分量对湿度敏感测量，湿度特性是不同的，并且湿度收集精度高。2.3本章总结本章主要介绍了以SCM为基础的温室大棚监测系统，具体到设计要求、思路和目标。进一步分析了相关控制模块的选择和传感器模块的选择，最后采用了最为适合的STC89C52RC型号单片机作为核心控制模块，DHT11型数字温湿度传感器作为采集相关数据模块，这些为下一步介绍硬件设计和软件设计提供了保障。3硬件设计和湿度监测系统3.1引言对于一整套兼具温湿度采集和数据处理现实功能的系统来说，整个系统可以分成两个主要模块，分别是数据收集模块和数据显示模块。上一章介绍的数字温湿度传感器用于收集模块数据和处理数据。内核处理器在接收到该数据后，经过分析数据，将其发送至控制显示的相关部分。通过这一功能，整个系统可划分为五个模块，它们分别是：主控制模块电路，电源模块电路，温度和湿度收集模块传感器电路，温湿度数据显示电路以及控制电路。3.2核心控制模块3.2.1概述STC89C52RC单片机SCM最小系统有两个部分，分别是时钟电路和复位电路[14]。时钟电路对于电路时序来说至关重要，时序使得电路能够有序运作。微处理器内部的振荡器是由反相放大器构成的，这一振荡器能产生时钟，时钟兼具内、外两种工作方式[15]。通过内部振荡器，时钟电路能与电容组成一个自激振荡器，该电容同时与11Mhz晶振通过引脚实现连接，与XTAL1、2两个引脚外接形成并联谐振电路。系统复位电路的复位只需上电即可复位。系统通电后，根据电容特性，系统两侧的电容会保持原有状态，即，复位端能保持短暂的高电平[16]。然后，电阻R经过电容的充电，原来的高电平变为低电平，这样就能够确保复位端的复位。本论文所选用的单片机是由宏晶科技制造的，具有功耗低、可靠、成本低、具有稳定抗干扰的的能力，能够实现ISP系统编程、远程升级，是性能较高的兼具半导体特点的单片机，不过，能够可存储电源信息和用户数据的量比较小。本文所用的单片机模块体积不大，重量很轻，能够实现模块扩展，方便地集成其他控制模块，来满足各行各业的自动化需求。满足高性能和低成本的要求。如图1，微控制器C52总共有40个引脚，具有不同功能种类的输入输出端口。2个输入输出端口中可作外部中断，3个16位的可编程定时器/计数器，4个用作输入/输出端口的输入输出端口，两个全双工串行端口，两个读/写端线。为了克服编入程序和编程升级过程中的大量步骤，C52单片机能够使用内嵌的闪存，从而简化了在线编程程序升级的过程，节约了编程时间。图1C52单片机引脚图Fig1C52MCUpindiagram3.2.2STC89C52RC单片机特性和模式C52功能特性:(1)增强型8051微机，有两种模式可供选择，分别为：每机器周期6时钟和每机器周期13时钟，另外指令模块同之前的8051完全兼容；(2)电压：5.5伏至3.3伏（5伏单片机）/3.8伏至2.0伏（3伏单片机）；(3)工作频率：0-40MHz，与传统8051型号的0-80MHz相一致，实际频率可达48MHz；(4)单片机内有512字节RAM存储空间；(5)通用输入输出口（32个），经过复位：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉端口以总线方式做模块扩展，无需增添上拉电阻，但是作为输入输出口用时，必须加入一个上拉电阻；(6)ISP/IAP，不需要额外的编程器和专门仿真工具，能够以串口（RxD/P3.0和TxD/P3.1）的方式载入程序，几秒之内便能完成程序下载过程；(7)具有带电可擦可编程只读存储器，能实现掉电信息存储，兼具看门狗功能和用户扩展；(8)内置三个定时/计数器，配置为16位；(9)外部中断共有4个，通过下降沿中断/低电平中断；(10)UART，通过定时器，可以将多个UART一同使用；(11)耐高温范围：-40至+85℃（工业级）/0至75℃（0商业级）；(12)PIDP双列直插封装。C52的工作模式：(1)掉电模式：该模式下，典型的功耗小于0.1uA，可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序；(2)正常工作模式下，典型的功耗为4-7mA；(3)空闲模式下，典型功耗为2mA；3.3热湿度传感器模块3.3.1DHT11模块概述DHT11数字温湿度传感器采用了将内部模拟输出转换为数字信号输出并进行调整的技术。这是一种内部复合温湿度传感器，使用了专业的温湿度传感器和数字信号收集技术，由8位单机控制电阻型感湿元件和NTC测温元件所组成。DHT11也使用单总线协议，但此协议与DS18B20的单总线协议略显不同。DHT11能测量温度和湿度，但精度和测量范围均不如DS18B20元件。内部传感器有能进行NTC感应温度测温元件和湿度感应的电阻式元件，搭载了8位的单片机元件。根据这一结构设计，DHT11兼备感应迅速，抗干扰的良好性能，在模块生产前，DHT11传感器全部在特定环境下进行测试，严格测定每一块设备的校正系数，最后，DHT11传感器采用单线串行端口，可在与其他系统集成后减少I/O需求，并简化连接。具有功耗较小，体积轻巧，信号传输范围广等优点。3.3.2模块接口说明DHT11温湿度传感器和C52SCM的内部电路如图2所示。图2DHT11模块应用电路Fig2DHT11moduleapplicationcircuit在上图中，温湿度检测模块使用DATA数据线与C52进行通信，打开驱动后，DATA线与5K的上拉电阻相连接，以确保低电平的有效值，提高电路的稳定性，避免电压值的干扰同时兼具限流作用。另外3个引脚则保持接地，悬挂，连接电源，根据说明书，将电压设置为5V。温湿度检测模块的引脚使用方法如表1所示。表1DHT11的引脚说明Table1pindescriptionofDHT11引脚PIN名称说明1VDD供电3-5.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，悬空4GND接地，电源负极3.3.3模块通信进行温湿度检测模块与C52微机通信时，DATA以单总线方式传输数据，一个4ms就是一个完整的数据传输周期，传送的数据位占40位。上位32位高低变化水平表示的数据是读取的湿度数据和温度数据，分别为16位，其中8位表示整数部分，8位表示小数部分的数据。最后的8位则是数据验证位，为了调整温度和湿度的数据，采用了求和验证方式，这样可以提高数据读取的正确性，避免数据误读。驱动模块的过程如下:首先，当模块接收到单片机发送来的起始信号时，工作方式从低耗电状态转变为高功耗状态，一旦起始信号结束时，这一模块会将收集到的温湿度数据传送至控制模块，同时在过程内部解析出40位的有效数据。在此模式下，温湿度检测模块在开始收集温度和湿度数据之前，会非主动地接收首个采样的命令信号。数据传输完成后，将以低功耗运行，并等待下一个启动信号。其1次通信过程的时间序列图如图3所示。图3DHT11模块通讯过程Fig3communicationprocessofDHT11moduleDHT11工作在低功耗时——处于等待状态，数据总线会拉至高电平，因而，在这一通信过程中，按照拉低总线电平和释放总线的时间长短来传输不同的信号。起始信号：主机拉低18毫秒之后释放总线所产生的信号；响应信号：由温湿度检测模块先拉低总线80微秒之后再拉高，经过80微秒，开始发送数据位；数据“1”：50微秒后低电平+70毫秒高电平；数据“0”：50微秒后低电平+26—28毫秒高电平；终止信号：50微秒后低电平后拉高主线；图4DHT11模块通信开始示意图Fig4SchematicdiagramofDHT11modulecommunicationstart通信过程首先由主机发送起始信号，当温湿度检测模块检测到起始信号时，发送数据响应起始信号。主机在发送起始信号后的20-30us中，读取本模块的响应信号，并在确认后将I/O端口切换至数据输入状态。当开始数据发送，以上述格式发送“0”与“1”时，数据位合计为40bit，主机通过DATA总线检测电平变化，并保留每一次的记录数据。温湿度检测模块发送所有数据后，最后发送终止信号以结束数据请求，并进入低功耗状态，等待主机数据请求。3.4显示模块实际的大棚中，虽然向用户显示出了温湿度数据，但由于数据应以更直观的方式显示，满足单独的温湿度显示。我们将LCD1602作为显示元件，显示温度和湿度的检测数值与温度的预先设定值[17]。点阵式液晶显示元件是用于显示数字，字母，符号等文字类符号的显示元器件，有4比特和8比特两种传送数据的方式。3.4.1液晶显示原理应用液晶的物理特性来实现液晶显示。用电压控制液晶的显示区域，如果有电，则可以出现显示内容，显示图案。液晶显示器采用超薄设计，可直接驱动大型集成电路，具有彩色显示的优点，现在已应用于便携式电脑，数码相机和移动通信工具等多个领域。3.4.2液晶显示器分类液晶显示的分类方式很多，按照显示方式来看，可将其分为段式、字式，点阵等不同类型。不仅能够黑白显示，液晶显示器具有多灰度多颜色显示。根据不同液晶驱动方式不同的原理，可以将液晶分成三种:静态驱动类，活动矩阵驱动器和单纯矩阵驱动类三种类别。3.4.3线段显示的相关原理点阵图案类的液晶共有AxB个显示单元，液晶显示器共占64行，每行占128列，每8列1字节的8比特，即每行16字节共有128个点。此时，屏幕上显示的64x16个显示单元与随机存储器1024个字节恰好对应。每字节的内容与液晶上的位置的明暗相对。譬如，屏幕第一行的亮度依赖于随机存取存储器区中000H到00FH的16字节内容，而（000H）=FFH会在屏幕左上方出现一条亮线，占八个点位；如果（3FFH）=2FFH，液晶的右下方会出现一条亮线；同理，（000H）与FFH，（001H）与00H，（002H）与00H，（00EH）与00H，(OOFH)与00H，屏幕顶部就会出现8条亮线和8条暗线。这就是液晶屏LCD的基本原理。3.4.4显示字符液晶屏上显示的单个字符由6x8或8x8个像素组成，相对来说较为复杂，因为我们不仅要查找并显示与屏幕上的某些位置相对应的显示随机存取存储器区域中的8个字节，而且也要设置每个字节的不同位保持为“0”。“1”则亮，“0”则不亮。这样就可以构成一个字符。但是，对于内置文字生成器的来说，显示文字相对液晶屏显示就很简单，因此我们可以使控制器以文本方式动作，根据CD上显示的行列号和每行的列数，找出与显示随机存取存储器对应的地址，在光标位置处发送与该文字相互对应的代码就能够达到要求。LCD1602显示屏能显示两行内容，长度限制为16个字符，但它可以达到显示要求，显示出温度和湿度。该液晶模块在动作时需要供给5伏电压，其余电路及驱动电路如图5图5LCD1602与C52单片机连接电路图Fig5circuitdiagramofconnectionbetweenLCD1602andC52MCU液晶模块的引脚如下：(1)源极电源电压：共地；(2)源极电源电压：接5V正极；(3)VL：通过改变电压值，可以调节屏幕的对比度，这里接一个电位器；(4)RS：控制模块内部寄存器写入，选择发送的数据为命令或者是显示数据；(5)读写：与数据的写和读有关；(6)E：用于模块使能，只有拉成高电平时，才可以读入数据；(7)D0-D7：全双工数据传输端口；(8)BLA：背光的正极，按照实际情况选择；(9)BLK：背光的负极。3.5执行控制模块在设计时选择的控制模块包括相对较大的自动电动机装置，如自动喷水装置和泵。本系统的单片机通过输入/输出接口连同三极管，通过三极管的通断进一步控制继电器所构成的开关电路，实现间接控制自动化步进电机，来控制和调节大棚温度湿度指数。3.6报警模块报警模块使用现在广泛应用的声光报警元件。蜂鸣器会当检测数据不在配置范围时产生声信号，分为有源和无源两种类型[18]。如果蜂鸣器正常工作，那么P33端口输入高水平，蜂鸣器无声音，二极管灭；但是，如果将P33端口的输入从高转变为低电平，则基极低电平将三极管连通，蜂鸣器产生警报，二极管亮。报警电路的工作原理是:若系统各控制参数均在正常范围内波动，那么芯片会输出高电平，连通发光二极管；当控制参数不在可控制范围内时，单片机以低电平输出，接通红色发光二极管，蜂鸣器发出声信号。有源蜂鸣器的电路图如图6所示。图6有源蜂鸣器电路图Fig6activebuzzercircuitdiagram通过连接硬件模块电路，并在整个电路中集成5伏的USB电源电路和5伏标准电源电路，就可以实现以PC机供电的目的。3.7本章总结本章进行了各硬件模块的电路设计，详细地对主要模块和DHT11模块的驱动原理做了介绍，同时也考虑到实际应用，选取各模块的参数，为设计相关软件程序做出保障。硬件电路设计是否得当直接与实现真正的温湿度检测系统功能有关。4温室塑料大棚温度湿度监测系统软件设计一个系统整体的核心就是软件程序的编写，软件程序的编写是系统稳定，无错误运行的重要保证。我们编程的一般要求是，功能正常，程序框架易懂明确，函数设计易于理解，容易维护。4.1温室温度湿度监测系统软件的设计要求在硬件初始化后，温湿度数据的处理显示及执行部件控制等任务。为方便软件维护，软件设计过程中必须明确流程，确保模块功能完整以及足够明确的模块接口。4.2单片机程序4.2.1初始化程序初始化是整个系统的起始点，其主要完成的任务是：初始化中断和串行中断，初始化温湿度阈值，初始化输入/输出（保证电动机连接的三端切断状态）以及初始化必要工作数值，最后启动程序。其中部分代码如下:voidSysInit(void){ PCON=Ox00；SCON=0x50；//8位数据位TMOD=0x21；//方式2，8位自动装载TH1=Oxfd//波特率9600TL1=Oxfd；ES=1；//串口中断打开EA=l；//总中断打开TRl=1；//定时器1运行}4.2.2读取温湿度数据的子程序温湿度检测模块与C52微型计算机通信时，使用一条DATA总线传输数据。在我们的程序中，有必要模拟与温湿度模块进行通信的通信时序，驱动温湿度模块元件的过程中，首先需要发送起始信号，确保模块开始工作，接收应答信号后，就可以从模块中读出相关的温湿度数据。其中，C52模块读取温度和湿度数据的子程序例程如下所示:voidDHT_Read(void){SetDTHPinOut()；ClrDHTPin()；Delay(14)；//拉低总线18msSetDHTPin()；//放开总线Delay10us()；Delayl0us()；SetDHTPin()；DTHPinResp()；//读取响应信号if(!GetDHTPin()){whlie(!GetDHTPin())；DataRead()；//读取8位数据WH_data=tempData；//湿度整数DataRead()；WL_data=tempData；//湿度小数DataRead()；TH_data=tempData；//温度整数DataRead()；TL_data=tempData；//温度小数DataRead()；checkSum=tempData；//校验和SetDTHPinOut()；//主机输出SetDHTPin()；}}4.2.3温湿度模块程序温湿度调节模块子例程可以实现以下功能：判定程序内收集到的温湿度值是否在阈值之内，根据比较结果进一步改变I/O端口输出的高电平和低电平，间接地利用继电器自动洒水装置和泵等大型的机械机器，以实现温室大棚内温湿度的控制。4.2.4报警功能编程根据警报电路硬件设计，蜂鸣器的声响有无取决于温湿度传感器发送的信号。当单片机所接收到温度传感器温度高8位和温度低8位不在温度阈值所在范围内时；当单片机所接收到湿度传感器湿度高8位和湿度低8位不在湿度阈值所在范围内时，单片机都会发送低电平至蜂鸣器的I/O端口，使绿色LED警报灯瞬间变为红色，蜂鸣器间歇性地发出警报。图7报警功能程序流程图Fig7flowchartofalarmfunctionprogram4.2.5软件总体流程图下图是整个软件的流程图。由图可知，程序内的计时器中断用来收集温湿度数据。这一中断使用计时器0中断，工作方式为方式一[19]。其中周期置位标志的时间定为5分钟。由于12M晶振在工作方式一条件下最多可定时时间是65536微秒，因此我们需要设置变量统计进入中断次数达到定时300功能。图8软件系统流程图Fig8softwaresystemflowchart5系统精度测试系统精度测试能够测试系统测量的数据与实际符合的相关程度以及能否满足生产所需的基本精度要求。试验系统方法是在棚内做对照试验，本试验选取了用于测验系统性能的塑料大棚。并在温室内部放置温度湿度传感器DHT11，放置在距离地面1.3M的高度，同时，将加热、喷雾装置和风扇适当放置，对称地在四个角分别安放四个温湿度检测器，进行实际温度湿度值测量工作。表2系统11时至13时温湿度测试数据（单位：℃、%）Table2temperatureandhumiditytestdataofthesystemfrom11:00to13:00(unit:%)名称10:4511:0011:1011:2011:3011:4011:50测量温度10.125.925.027.426.427.126.7实际温度10.825.727.325.8测量湿度86564955555J60实际湿度8359475855536212:0012:1012:2012:3012:4012:5013:00测量温度24.825.025.626.326.924.926.5实际温度24.424.124.926.126.625.427.1测量湿度46516058594654实际湿度51536360584847图9系统11时至13时温度数据曲线图Fig9temperaturedatacurveofsystemfrom11:00to13:00图10系统11时至13时湿度数据曲线图Fig10humiditydatacurveofsystemfrom11:00to13:00图11加热装置、加湿装置和风扇状态时序图Fig11timesequencediagramofheatingdevicehumidifyingdeviceandfanstatus表3测量温湿度与实际平均温湿度误差（单位：%）Table3errorbetweenmeasuredtemperatureandhumidityandactualaveragetemperatureandhumidity(unit:%)1234567891011121314温度-1.92.8-1.1-2.0-2.2湿度3.6-5.14.2-5.20-3.8-3.2-9.8-3.8-4.7-3.31.7-4.214.8试验分析根据如上图表可知，11时开始整个系统渐渐稳定，DHT11测得的温湿度数据也分别落在设定范围之内，并在阈值范围内上下波动。试验过程中，系统整体正常，外设处于开启模式、状态稳定。

6总结整篇文章首先介绍温湿度传感器的发展，就目前温湿度检测系统存在较难维护，稳定性差，功耗大等不足之处，设计了一整套能够在线进行温湿度控制的系统。本设计大致可分为硬件装置的选择，硬件电路的设计，相关软件程序的设计三个层次。就硬件元件的选择来看，本文采用了DHT11，因为它在耗电、稳定、简易等方面优于其他传感器。主控制模块使用了宏晶公司的的89C52RC单片机。启动系统后，主控制模块可获得温湿度传感器收集的大棚温湿度数据，首先凭借液晶显示元件对温湿度数据进行显示。然后，将温度和湿度的相关数据发至温度和湿度调控装置，并分析有无必要进行进一步的自动调控。该系统有效避免了大棚培育过程过于依赖于人的缺点，提供了一整套兼具自动和智能的监测系统，能够灵活而有效地监控农作物生长的整个过程[20]。不足之处：由于本人水平有限，这一系统不甚完善，许多部分仍可提高。例如，在电路设计，软件层面都可以进一步设计和优化。本论文只解决了与温湿度控制系统的相关问题，并没有解决所有问题。例如，传统的温室补光校正会在光线强度不足情况下也进行校正，因此无法调整亮度。这不仅浪费了电能，而且根据农作物的不同，所需的光强度也不同，光强度超过植物的光饱和点时，会产生相反的效果[21]。在这一点上，希望将来能得到完善。

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