基于单片机恒温恒湿控制系统设计

摘要随着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境越来越严格。特别在温室大棚中，对温湿度要求更为严格。基于单片机的温湿度监测控制统设计，将对环境的温湿度监测控制系统做详细的设计与实现。采用高性能的控制芯片89C51，高精度数字温湿度传感器AM2301。向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。本文利用89C51单片机设计一个温室大棚的温湿度检测控制系统，对湿室内的温湿度进行检测控制并实时显示。其中温湿度传感器采用AM2301数字温湿度传感器，通过89C51单片机的处理把温湿度值显示在1602液晶上。并实时判断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，若超出设定范围，通过89C51启动温湿度控制系统，达到恒温恒湿的目的。关键词89C51单片机AM2301传感器1602液晶控制系统1目录第1章绪论................................................................31.1课题背景............................................................31.2立题的目的和意义....................................................31.3国内外的研究现状和发展趋势..........................................41.4系统主要研究内容....................................................4第2章系统总体设计........................................................62.1系统设计技术要求....................................................62.2系统设计原则........................................................62.2.1可靠性........................................................62.2.2操作维护方便..................................................62.2.3性价比........................................................72.3系统的组成和工作原理................................................72.3.1系统的组成....................................................72.3.2系统的工作原理................................................8第3章系统硬件设计........................................................103.1单片机外围电路设计.................................................103.1.1AT89C51单片机...............................................103.1.2时钟电路.....................................................103.1.3复位电路.....................................................113.1.45V稳压电源电路..............................................113.2传感器的选型和接口电路设计.........................................123.2.1传感器的基本特性.............................................123.2.2AM2301数字温湿度传感器......................................133.3人机接口电路设计...................................................183.3.1液晶显示电路设计.............................................183.3.2按键电路的设计...............................................233.4光声报警电路与温湿度控制电路设计...................................243.4.1光声报警电路.................................................243.4.2温湿度控制电路...............................................25第4章软件系统设计........................................................284.1初始化模块.........................................................284.2温湿度检测模块....................................................294.3温湿度控制模块.....................................................304.41602液晶显示模块..................................................304.5按键识别模块.......................................................314.6报警模块...........................................................32总结.......................................................................33参考文献...................................................................34附录1.....................................................................352基于单片机的恒温恒湿控制系统设计3第1章绪论1.1课题背景随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植被也要求越来越严格，如何种植出品种优良的植物，一直是人们研究的话题。而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄膜温室出现后，植被生产出现了划时代的变化。现在人们可以根据自己的意愿，随时生产出所需要的各种植被。可以说，这是“设施栽培”的功劳。以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。1.2立题的目的和意义环境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。由于应用的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系统有着广泛的4应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施加以调整和一步步的提高系统的性能。89C51单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用89C51单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且89C51单片机易于学习、掌握，性价比高。使用89C51型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。这对我国的农业生产，实现农业现代化，提高国民生产总值，改善人民生活水平起到了非常重要的作用。1.3国内外的研究现状和发展趋势目前，我国绝大部分自主开发的大棚温湿度控制或者进口的国外设备都属于这种系统。虽然这种自动控制系统实现了自动化，适合规模化生产，提高了劳动生产率，通过改变大棚温室度的设定目标，可以自动的对大棚内温湿度进行调节，但是这种调节对作物的生长来说还是相对滞后的，难以介入作物生长的内在规律。所以在这种自动控制系统和实践的基础上，温湿度自动控制向着适合不同作物生长的智能化控制发展。国外大棚业正致力于高科技发展，遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和控制中。为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必须有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法，而且其应用十分广泛。近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化，大众化，大规模，无人化的方向发展的思路也更加完善和成熟。采用高性能的控制芯片89C51，高精度数字温湿度传感器AM2301，向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。1.4系统主要研究内容本系统所要完成的任务是：(1)人性化的设计。根据植物的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。5(2)能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。(3)通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相应的控制方案。(4)能够根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机更改温度及湿度值，以满足用户不同的需求。6第2章系统总体设计2.1系统设计技术要求系统要完成的设计功能是：(1)实现对温室大棚温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度，由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能检测。(2)并能根据实际所需要的温湿度值通过独立按键设定，已达到更加理想的温室大棚条件。(3)实现超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。(4)现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。要求达到的技术指标要求：测温范围：-10～70℃测温精度：±0.4℃测湿范围：0～90﹪RH测湿精度：±3%RH2.2系统设计原则要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。2.2.1可靠性高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措