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1、 基于单片机的温室多路温湿度检测系统设计 姓姓 名：名： XXX 专业班级：专业班级： 自动化自动化201102 指导教师：指导教师：XXX 系统设计原理图系统设计原理图 系统软件设计系统软件设计系统硬件设计系统硬件设计系统整体设计系统整体设计选题的背景和意义选题的背景和意义目录目录选题背景和意义选题背景和意义 近几年来，我国温室产业发展迅速，我国东北华北等北方地区，出现了很多农业温室大棚，为人们提供了大量反季节作物。但是，我国的温室自动控制技术远远跟不上温室数量的增长。对温室环境自动控制，就是根据生物生长特性，自动对温室内各项环境因素如温度、湿度、光照、CO 浓度等进行调节的总称。而温室环境
2、控制中两个重要的因素便是是温度和湿度。选题背景和意义选题背景和意义 本文拟研究的温湿度监测系统硬件部分由上位机与下位机两部分组成。上位机由微型计算机组成，与下位机通过RS-485相连，实现对温室内温湿度监测数据的分析和处理。下位机的核心部件是AT89S51单片机和温湿度复合传感器SHT11，由它们完成对温湿度参数的采集、预处理、显示、超限报警等任务，并且实现与上位机之间的信息通讯，具有实时性高、精度高，能够综合处理多点温湿度信息的优点。系统整体设计系统整体设计1、系统设计所要实现的功能： 本系统设计所实现的功能为：对温室内不同地点的温湿度参数，通过多个温湿度混合传感器SHT11对温室内一些关键
3、点或者敏感点进行测量，然后通过单片机对测量的数据进行基本处理和显示，实现温室内多节点的温湿度测量。当测定的数据超过设定限定值时及时给予报警提示。同时测量值由单片机传给上位机。 系统整体设计系统整体设计2、系统设计主要内容 系统硬件部分主要为数字传感器 SHT11、AT89S51 单片机和微型计算机。单片机与PC机通过总线RS-485相连，以实现远距离多节点的通信，进而完成对温室内多点温湿度数据的监测。上位机管理系统软件编程及界面设计利用VB语言开发，实现数据分析处理及报表打印等功能。下位机以AT89S51单片机为核心，单片机软件编程采用C51编写，完成各个测量点数据的测量、显示、超范围报警等工
4、作。系统整体设计系统整体设计 3、系统总体模式图 在系统中，上位计算机通过 RS-485 串行接口，按照一定的周期向各个监控点发送控制命令，并接收各监控点采集的数据，对采集到的数据进行处理并显示，同时供用户进行打印等。系统整体设计系统整体设计 4、智能监控点原理图 智能监控点以 AT89S51 单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、为一体的系统，其原理框图如图所示。数据采集通过温湿度混合数字传感器 SHT11 实现，如果采集的数据值超过限定值时，由蜂鸣器进行报警以及闪烁灯予以提醒，供用户进行相应处理。测量得到的温度和湿度数据通过LCD液晶显示器进行显示。通过总线 RS-485 接收上
5、位机发送的控制命令，并把采集到的数据传到上位机。系统硬件电路设计系统硬件电路设计 1、单片机的选择 本系统设计选用的是AT89S51单片机，其主要性能特点为：4kB ROM；128 bytes的RAM；32个外部双向I/O口；2个16位可编程定时/计数器；两个串行通信口；WDT电路；与MCS-51完全兼容。系统硬件设计系统硬件设计 2、系统复位电路与时钟电路 （1）单片机的所有工作必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路为单片机工作提供基本时钟。 （2）在单片机刚上电及发生故障时都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。系统中电源电路与复
6、位电路图如下所示： (1)时钟电路 （2）复位电路系统硬件设计系统硬件设计3 、单片机电源电路 本设计采用 220V 交流电降压、整流滤波、稳压的电源方案。电源电路图如下：系统硬件电路设计系统硬件电路设计 4 系统键盘接口电路 在单片机应用系统中，键盘用于向单片机应用系统输入数据或控制信息，本系统设计采用4*4行列式键盘，主要有10个数字键与6个功能键。键盘电路图如下：系统硬件电路设计系统硬件电路设计5、声光报警电路 当温度不在预先设定的正常范围内时，需进行声光报警，本系统设计的声光报警电路图如下:系统硬件电路设计系统硬件电路设计6、LCD1602 本系统设计采用LCD1602液晶显示器来对测
7、量数据进行显示，其与单片机连接电路如下：系统硬件电路设计系统硬件电路设计7、RS-485通信设计（1）AT89S51通过 P3.0 和 P3.1 两个引脚提供了一个异步串行输入输出口，通过该口可实现数据的传送。 （2）由于系统中总线采用的是RS-485，因此在系统中采用了 RS-232/ RS-485 转换器，及芯片MAX485 来实现计算机和 AT89S51 之间的通讯。串口电平转换电路如下：系统硬件电路设计系统硬件电路设计8、SHT11传感器（1）SHT11传感器将温湿度传感器、信号放大电路、A/D转换器及串行口均集成在一块芯片上。其优点在于输出信号直接为数字信号，可靠性及稳定性高。（2）
8、SHT11主要通过SCK与DATA两个引脚实现与单片机的通信，利用引脚SCK实现AT89S51与 SHT11的同步，利用引脚DATA实现AT89S51与 SHT11的数据传输。（3）SHT11 测量的过程由传输启动，发送测量命令，等待完成测量与读取测量结果四个部分组成。AT89S51 首先通过一组“传输启动”时序信号进行初始化传输数据。系统硬件电路设计系统硬件电路设计 在“传输启动”时序之后，单片机向 SHT11 发送指令。（4）在本系统设计中由于要对多个点进行温湿度的测量，因此AT89S51与SHT11的连接方式为:各个传感器的SCK引脚都连接至单片机的同一引脚，DATA引脚连接至单片机不同
9、的引脚。单片机与多个SHT11连接电路图如下：系统软件设计系统软件设计 本系统采用分模块化的设计方法对监测端软件进行设计，模块程序由键盘识别模块、温湿度检测模块、LCD 液晶显示模块、声光报警模块与串行通信模块几个部分构成。系统流程图如下所示：系统软件设计系统软件设计 1、键盘子程序 键盘扫描任务流程图如图所示：系统软件设计系统软件设计2 温湿度超限报警模块 该程序模块的功能是：将从传感器的到得温度湿度数据转换成十进制数，然后由进行码管显示，若温度湿度值大于设定的上限值或者小于设定的下限值，则进行声光报警提示。 系统软件设计系统软件设计3 温湿度测量程序数据测量程序流程图如图：系统软件设计系统软件设计4、从机的通信程序下位机发送与接收程序流程图如图所示：系统软件设计5、上位机监控软件设计 上位机主要功能为参数设置、数据分析处理、及报表打印等。 上位机监控软件设计部分主要利用VB语言编写，上位机软件设计主要需要进行的操作包括通信模块设计、用户界面设计及数据库设计三个方面。 系统设计原理图 祝老师身体健康，祝老师身体健康， 工作愉快！工作愉快！