基于单片机的温室温湿度控制系统的设计毕业论文含全部源程序(编辑修改稿)

基于单片机的温室温湿度控制系统的设计毕业论文含全部源程序(编辑修改稿)内容摘要：

感器的研发领域取得了很大的进步。 湿敏传感器正从简单的湿敏元件走向智能化、集成化和多参数检测。 国内外存在的湿度传感器产品质量相差很大，水平不一，价格也是相差甚远。 对于湿度测量最主要的是湿敏电容技术，但是这项技术在国内还不是很成熟，大部分都是来自国外的。 课题研究的意义 单片机是用于控制的一个常见芯片，它也是一个小型的计算机。 单片机有很多的优点，比如它体积很小，有着很高的可靠性、很强的功能、我们用起来很灵活方便。 单片机的使用 给人们带来了巨大的方便，使人们的生活更加美好、多姿多彩。 在整个控制系统中，单片机是我们控制的核心。 单片机操作起来简单，价格较低，非常适合做一些设计使用。 我们这个系统主要用来采集温室内的温湿度信息，及时的反映出温湿度的变化，以便及时的对温室内的温湿度做出调整，保证一个良好的温湿度环境。 在超过温度上下限范围时通过多种控制方式来实现温度的上升或者下降，从而保证在一定范围内的温度。 对于湿度的控制也是同样的道理。 将系统应用到温室中来控制温室内的一个温湿度，无疑为温室内植被生长提供了更加适宜的温湿度环境。 有些植被必须 在某些特定环境下才可以生长的很好，这样的情况下安装温湿度装置对其进行监控就是非常有必要的。 像温室大棚种植蔬菜、水果、花卉等，我们能够用单片机来实现对温室的一个控制，显而易见会给我们带来很大的一个方便。 我们设计的这个系统可以及时、精确地反映温室内的温度以及湿度的变化，保证温室内温湿度的控制要求。 温室温湿监控制系统的设计是一个对实际生产生活非常实用，可行性很高的一个设计，对学生在单片机知识的运用上也是非常好的锻炼课题。 课题研究的主要内容 本课题的核心在于我们对温室内温湿度控制，为温室提供一个适宜的温湿 度环境。 在此设计中我们选择了 STC89 系列的单片机。 温湿度的采集是这个设计中很重要的模块，我们要选择合适的传感器来采集信息，再将采集到的温湿度信息及时有效地传送给单片机，然后单片机处理数据后发送到到液晶显示屏。 如果温室内当前的温度和湿度值超过我们设定的极限值时，蜂鸣器会报警。 与此同时单片机控制继电器工作，实现继电器的开关闭合，从而控制空调设备的启动以来升高（或降低）温度。 对于湿度的控制，也是如此。 通过这样一个温室大棚温湿度天 津 **大学本科生毕业设计（论文） 4 控制系统，确保适当的温度和湿度环境。 本课题的设计要求是： （ 1）非常人性化的设计。 当 系统上电后，我们可以通过矩阵键盘设置我们所需要的温湿度限值范围，用来控制温室内的温湿度保持在一定的合适范围内。 （ 2）在 12864 液晶显示屏上，我们可以看到当前的温度和湿度数据。 而且这些数据的更新要及时，可以比较准确地反映出温室内当前的值。 （ 3）系统不仅可以显示出来温室内的温湿度当前值。 同时，当温湿度值不在我们预先设置的范围内时，系统也应该自动做出调整，以实现我们系统的一个智能化。 具体操作就是系统会根据我们最初设置的温湿度限值来判断是否要启动报警装置以及继电器是否工作以便采取有效方案进行调整温室内的温湿度。 （ 4）在这个设计中，我们加了一个时钟的功能。 可以显示时间和年月日。 一来方便工作人员及时的得到时间的一个信息。 二来也可以很好的知道不同季节或不同时间段应该要有不同的一个温湿度控制要求。 课题研究的实现原理 本课题最重要的就是温湿度采集模块以及如何将温湿度的信息显示出来。 在本文中，我们选择了 STC89C52 单片机。 在之前的学习中我们知道 STC 单片机对工作环境的要求比较低，但是执行指令的速度却非常快。 在传感器模块中，我们选择的是 DHT11 智能温湿度传感器。 该传感器能够同时采集温度和湿度的当前值，它告别 了过去要同时控制温度传感器和湿度传感器两个传感器的测量，集两个传感器于一身，实现对温湿度的同时测量。 这样可以使我们的系统更加方便、简洁。 这样我们的温湿度采集模块就完成了。 采集好的数据要传送给单片机主控模块。 在多次衡量后，我们最终还是选择了我们最为熟悉的 STC89C52 单片机。 在温湿度控制模块，我们选择了 DHT11 这个数字温湿度传感器来采集温室内的温湿度信息，然后将采集到的温湿度信息传送给单片机进行处理，然后再交给12864 液晶显示屏。 这样我们就看到了当前的一个温湿度值。 显示模块也就成功完成了。 对于报警模块 蜂鸣器无疑成为我们的最佳选择。 当系统工作时，我们首先要设置温湿度的限值（一个上限值，一个下限值）。 当温室内的当前温湿度值超越我们的限制范围时，蜂鸣器会报警。 在这个系统中无论是温度还是湿度超过我们所需要的界限值时，蜂鸣器发出的声音是一样的。 我们是通过控制部分的指示灯报警方式来显示出温度还是湿度的一个报警，以加以区别。 控制模块我们选择的是用继电器来实现我们所要达到的一个控制。 当温湿度出现异常时，继电器工作。 我们都知道继电器其实就是个开关的作用。 当不同的情况下，不同继电器工作，实现开关的一个闭合。 从而控制我们的空 调或者其他设备工作，用来控制温湿度的一个及时调整。 在这里我们用的是几个不同颜色的 LED 灯来代表不同的行为，以便有效地调整温室内的温湿度，从而实现了简单控制。 大体来说我们的硬件电路还算相对简单。 我们在这个系统中多加了一个功能天 津 **大学本科生毕业设计（论文） 5 就是时钟的功能。 通过 DS1302 来显示一下当前时间和年月日。 相当于一个万年历，也是对这个系统的一个完善。 给温室内工作人员一个提示和对温湿度控制的一个完善。 工作人员可以及时的知道不同时间段内温湿度的一个变化情况。 天 津 **大学本科生毕业设计（论文） 6 第二章 系统总体方案设计 功能要 求 关于我们的课题“基于单片机的温室温湿度控制系统”具体要求如下 : （ 1） 采用适合的主控芯片单片机、传感器以及液晶显示屏等。 （ 2） 系统要实现以下功能：单片机接收来自传感器的数据进行处理和分析，把得到的温度和湿度值通过液晶显示屏显示出来，完成温湿度数据显示； （ 3） 温湿度的限值是可以通过电路板上的矩阵键盘来进行设置和修改，以便随时做出调整。 （ 4） 当温湿度不合适的时候应发出报警信息； （ 5） 根据系统分析的不同结果，对温室内的温湿度进行控制。 在本课题中也就是进行升温、降温、加湿、去干的一个操作。 （ 6） 系统的一个完善改进，即加入时钟芯片，可实 现时间的一个显示。 方便工作人员对时间的一个把握以及系统本身功能的一个完善。 设计思路 对于本课题的设计，我们的硬件电路组成部分如下： （ 1） 单片机主控模块 （ 2） 温湿度控制模块 （ 3） 液晶显示模块 （ 4） 矩阵键盘模块 （ 5） 报警模块 （ 6） 继电器控制模块 （ 7） 时钟模块 要想完成温室内的温湿度自动控制，首先必须要有搜集温湿度信息的模块。 综合考虑各方面的要素，我们选取 DHT11 来作为这个模块的芯片。 它是个数字温湿度传感器。 将 DHT11 采集到的温湿度信息传送给主控模块，在这个课题中我们将单片机作为我们的主控模块。 然后单片机将来自传感器的温湿度信息 进行分析和处理，最终通过 12864 这个液晶显示屏显示出来。 LCD12864 液晶显示屏能够显示 4 行的汉字，为了增加我们系统的一个功能，我们又加了个时钟芯片 DS1302。 DS1302 用来显示当前的一个时间和年月日。 对于温室里的一个液晶显示器来说，这样子信息更加充足，人们能够得到更多的相关信息，以便更好地控制温湿度。 当温湿度发生异常的时候我们就要及时的采取措施来改善当前的这么一个温湿度状态。 但是在我们的这个课题中不可能买个空调或者加湿器等，也没必要。 所以在这个系统中我们用几个不同颜色 LED 灯来表示不同的功能行为， 如升温、降温、加湿、去干等。 如天津工业大学毕业设计（论文） 天 津 **大学本科生毕业设计（论文） 7 何来控制这些动作的发生呢。 在这个设计中我们选用继电器来实现这个功能。 如果温室内的当前温度或者湿度超过我们最初设置的这个温湿度限值时，我们通过编程来控制不同的继电器去工作，然后不同的电路导通，使得不同颜色 LED 灯亮。 在这里的不同颜色灯代表了不同的行为解决方案。 不同情况下，蜂鸣器都会响，然后不同的灯亮。 温湿度在这正常的范围内时，白色 LED 灯是始终保持亮的。 而那些温湿度的范围以及如何控制继电器、蜂鸣器等的工作都通过软件编程来实现。 方案选择 不同模块的功能不同，而且每个模块 都很多不同的实现方法。 但是我们在实际运用中，要选择最优的方案来进行我们的课题设计。 在方案的选择中，不仅仅要实现方案的高要求、高标准，也要考虑方案的可行性，对环境的要求以及方案中元器件在市场的价格，要综合各种因素选择最佳的那个方案，实现高性价比并且经济可行。 （ 1）方案一：选择 温湿度传感器 SHT10 或者温湿度传感器 SHT11 作为温度检测模块。 在这里我们用 SHT11 来说明。 SHT11 数字温湿度传感器是一体化的。 它是由瑞士研制的。 它的核心部件采用的是湿敏电容，所以精度和稳定性都很高。 虽 然性能很高，但是价格要远远高于 DHT11 的价格。 SHT11 的一些参数： 温度测量标准： 40℃ — +℃； 湿度测量标准： 0— 100%RH； 温度测量精度： 177。 ℃ 湿度测量精度：177。 %RH （ 2）方案二：选择 DHT11 作为温湿度检测模块的传感器。 DHT11 是我国生产的。 它是一款集成型的传感器。 当然它也是个数字温湿度传感器。 它采用了湿敏电阻这个核心部件，湿敏电阻的稳定性不好，但是成本很低。 所以 DHT11 的价格相对较低。 在我们这个设计中对温湿度要求不是很高，所以可以采用这个传感器作为采集 温湿度的元件。 DHT11 的一些参数： 温度测量标准： 0℃ — 50℃ 湿度测量标准： 20%相对湿度 — 90%相对湿度， 温度测量精度：177。 2℃ 湿度测量精度：177。 5%RH 经上述分析，方案一虽然精度更精确、稳定性更好，但是价格极高，在此课天 津 **大学本科生毕业设计（论文） 8 题设计中不是很经济。 方案二虽然没有方案一可以实现那么高精度高稳定性的一个测量。 但是它也能实现我们所需要的功能，满足设计要求，且简便易行，价格相对较好。 具有非常好的的性价比，经济实用性很高所以故选择方案二即用 DHT11作为温湿度采集模块的传感器。 （ a） （ b） 图 21 LCD12864 与 LCD1602 液晶显示屏实物图 （ 1）方案一：选择 LCD12864 液晶。 LCD12864 液晶显示屏的构成是： 1）行驱动器； 2）列驱动器； 3） 128*64 全点阵液晶显示器。 它是一个点阵型的液晶，屏幕为 4 行。 LCD1602 仅仅可以显示数字和字符，不能显示中文汉字。 和它相比， LCD12864 可以实现 32（ 8*4）个汉字、字符、数字、图形显示，唯一 的缺点就是价格相对来说比较贵。 （ 2）方案二：选择 LCD1602 液晶。 LCD1602 是一个字符型的液晶。 它的屏幕有 2行。 只能现实数字和字符，不能显示汉字。 和方案一相比价格相对便宜。 综上述分析，我们这个系统的显示模块最终就选择了 LCD12864 液晶显示屏。 这是因为 LCD12864 液晶显示屏不仅可以显示字符、数字，还可以显示汉字、图形。 而且和 LCD1602 相比，它可以显示的字符更多，更美观。 在我们的这个课设中，加入了时钟的功能。 考虑到 LCD12864 液晶显示屏可以显示更多的信息，于是我们就在这个课题设计中选择 了它。 单片机（ SingleChipMicroputer）又称为单片微型计算机、微控制器。 它的结构特点是在一个半导体芯片上将微型计算机的的基本功能部件如中央处理天 津 **大学本科生毕业设计（论文） 9 器 (Central Processing Unit,CPU)、存储器（随机存取存储器 Random Access Memory,RAM 和只读存储器 Read Only Memory,ROM）、输入接口电路（ Input）、输出接口电路（ Output）、定时 /计算器及终端系统等集成起来，构成一个小而完善的微型计算机。 在本课题设计的温湿度测控系统中，我们采用的是主控芯片是 STC 系列的单片机。 我们之所以选择 STC 系列的单片机，主要是因为它的独特之处，它的功耗比较低，并且有着很强的抗干扰能力，而且它与 MCS51 系列单片机是完全兼容的。 除此之外它内置有 MAX810 专用复位电路，而且能够进行远距离升级 ,也有廉价，基于这种种的优点，我们选择我们最常用的 STC 系列单片机来作为我们课题所用的芯片。 系统总体设计组成及框图 系统 主要是由一下几个模块组成的 （ 1） 矩阵键盘：用来设置温湿度的上下限制。 （ 2） 电平转换模块：方便电脑与系 统的连接，以便能够顺利下载程序。 （ 3） 电源模块：可以通过 USB 来给电源供电。 （ 4） 液晶显示模块：用来显示温湿度实时信息以及当前的时间，日历。 （ 5） 温湿度采。