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西华大学毕业设计说明书目录1.前言............................................................41.1设计背景...................................................41.2实施计划...............................................52总体方案设计....................................................62.1方案比较...................................................62.1.1方案一...............................................62.1.2方案二...............................................72.2方案论证...................................................82.3方案选择...................................................83单元模块设计....................................................93.1各单元模块功能介绍及电路设计...............................93.1.1主控制器设计.........................................93.1.2温度检测模块设计....................................103.1.3湿度检测模块设计....................................113.1.4光照检测模块........................................123.1.5二氧化碳浓度检测模块设计............................133.1.6键盘模块设计........................................143.1.7DS1302时钟电路设计................................153.1.8显示电路设计........................................163.1.9继电器控制电路设计..................................173.1.10电源电路设计.......................................183.1.11I/O口扩展电路.....................................193.1.12MAX232通讯电路设计................................203.2电路参数的计算及元器件的选择..............................213.2.1555振荡电路........................................213.2.2电源电路............................................223.2.3时钟电路............................................243.3特殊器件的介绍............................................243.3.1DS18B20.............................................243.3.2HS1101..............................................263.3.3LCD1602.............................................29西华大学毕业设计说明书3.3.4BH1750FVI..........................................314.软件设计.......................................................354.1软件设计原理及设计所用工具................................354.2软件结构图................................................364.3软件流程框图..............................................374.3.1总体流程图..........................................374.3.24x4矩阵键盘的软件设计：............................384.3.3DS18B20的软件程序设计..............................404.3.4二氧化碳浓度传感器6004程序设计.....................414.3.5上/下位机程序设计...................................425.系统调试......................................................435.1硬件调试..................................................435.2软件调试..................................................455.3软硬件整体调试............................................456结论...........................................................497总结与体会.....................................................518谢辞...........................................................529参考文献.......................................................53附1系统的原理电路图.............................................54附2系统的相关软件...............................................57西华大学毕业设计说明书西华大学毕业设计说明书1.前言温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度,解放生产力。温室中比较重要的环境参数包括有：温度、湿度、光照、CO2浓度等，这几个环境参数都对植物的生长起到了比较关键的作用。温室监控系统基于现代科技技术对温室环境参数的监测与控制，使得环境参数符合既定要求。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温室控制技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温室控制技术的基础上，才掌握了人工气候室内微机控制技术，该技术仅限于温度、湿度和CO2浓度等单项环境因子的控制。90年代中后期，在对国外温室设备配置、温室栽培品种、栽培技术等各个方面进行研究的基础上，我国自主开发了一些研究性质的环境控制系统。利用现代科技技术将原来的人工种植与管理到现在的自动化的过渡。现在的温室管理系统在利用计算机技术及现代控制理论对温室的内部和外部的各种环境因素的监控，包括温度、湿度、光照、CO2以及养料等，并且进行自动的控制和调节。利用各种传感器将数据采集，监控系统的实时检测环境变化及控制执行机构的动作，良好的人机效果使得操作过程简便。本设计主要以单片机为核心来实现温室监控系统。以STC12C5A60S2芯片为核心的单片机小系统，用它来实现整个温室监控系统的逻辑控制。传感器将采集到的信号传送到单片机中，单片机将采集的信号处理后由LCD1602液晶实时显示，便于观察。用户可以通过键盘输入环境参数的阀值，单片机根据采集的数据自动控制外围设备状态，例如继电器的开合，加热、加湿器的开始和停止，使得环境参数符合既定要求。1.1设计背景现代农业中较为重要的一个环节就是对环境参数的检测和控制，例如：温西华大学毕业设计说明书度、湿度、光照、二氧化碳的浓度等。传统的方法是用毛发温度表等简易器材和经验来对温室大棚环境参数的检测，这种人工测控的方法费时费力，并且无法保证测量的连续性，测量的误差大、随机性大，为了克服以上的几点不足，我们基于市场因素和价格成本的因素设计了温室监控系统，用于解决在农业上的技术落后与成本高的问题。1.2实施计划1月—2月，查阅和收集文献资料；2月20日—3月15日，提出设计方案并对方案进行比较和论证，并最终确定方案。3月16日—3月30日，进行硬件电路设计；4月1日—4月20日，进行程序的编写；4月21日—5月10日，进行整机调试；5月10日—5月24日进行报告的撰写，并准备毕业设计答辩。西华大学毕业设计说明书2总体方案设计2.1方案比较2.1.1方案一图2-1方案一的原理框图方案一：本方案采用STC89S52单片机为控制器，处理由传感器传回的数据并根据键盘输入的环境参数阀值来控制外部控制器的开启和关闭，通过液晶实时显示出环境参数数据。在温度传感器的选择上我们选择采用AD590温度传感器，AD590性能描述：测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃。湿度传感器采用HOS-201湿敏传感器，该传感器为高湿度开关传感器，工作电压在交流1V以下频率为50HZ～1KHZ，测量范围为0%～100%RH，工作温度为0～50℃，阻抗在75%RH(25℃)时为1MΩ。光照传感器采用M124749，该光照度传感器采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境光照度的测量，输出标准的电压及电流信号。二氧化碳浓度检测传感器采用红外二氧化碳传感器6004。控制部分采用继电器控制加热、加湿、通光窗、排风扇等外围电器。温度湿度光照强度二氧化碳浓度检测系统单片机89S52键盘LCD液晶显示加热加湿光照释放CO2控制系统西华大学毕业设计说明书传感器将采集到的数据传送到单片机中，单片机根据预先由键盘设定的阀值作出相应的控制动作，控制外围电器的开启和关闭，并且LCD液晶显示屏将实时显示环境参数。其原理框图如图2-1所示。2.1.2方案二图2-2方案二的原理框图上位机RS-232人机交互系统控制系统检测系统温度湿度二氧化碳光照强度报警LED时钟液晶排风通光加热加湿下位机（STC12C5A60S2）键盘西华大学毕业设计说明书方案二：本方案中采用上位机与下位机通讯的方式，将下位机的数据实时传回上位机中，上位机也可以将控制命令传递下位机。在下位机的设计中采用STC12C5A60S2单片机作为中央处理器。温度传感器采用DS18B20温度传感器，可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，只有一根信号线作为单总线与CPU连接。湿度