基于單片機的溫度大棚設計

成盛 張文濤 皮季驊 朱貴鴻

摘 要：溫室大棚作為一種高效的農業生產方式，與傳統農業生產方式相比具有很大的優點。溫室農業生產可以獲得高產和優質的蔬菜、花卉、瓜果，不僅可改變這些產品按自然季節供應的模式，延長其供應期，而且可在不同地方進行種植，達到所謂“地不分東西南北，食不分春夏秋冬”。溫室農業可以改變傳統農業勞動力冬閑夏忙的安排，以小面積獲得高產，減輕大面積的土地壓力。溫室農業采用適時適量供水的優化用水同時配以微灌和高濕環境，可達到農業用水高效高產，按產品的數量平均計算，節省水分量是很大的。這種設施系統可以從簡易到全自動控制，適宜各種狀況下的選擇，特別是對于日光溫室、塑料大棚，相對投資較少。若能降低成本、采用經久耐用的低成本采光材料，發展前景將更為廣闊，即使在一些偏遠地區的農村、場所，也可以修建單個的溫室和塑料大棚，進行環境控制下的蔬菜和瓜果的生產，改變這些地區的生活條件。

關鍵詞：STC89C52RC;DHT11;I2C總線;獨立式鍵盤;溫濕度自動控制

1引言

本設計是基于STC89C52RC單片機的大棚溫濕度自動控制系統，采用DHT11作為溫濕度傳感器，LCD1602液晶屏進行顯示。DHT11使用類似于I2C總線的時序與單片機進行通信，由于它高度集成，已經包括A/D轉換電路，所以使用方便，而且準確、耐用。LCD1602能夠分兩行顯示數據，第一行顯示溫度，第二行顯示濕度。這個控制系統能夠測量溫室大棚中的溫度和濕度，將其顯示在液晶屏LCD1602上，同時將其與設定值進行對比，如果超出上下限，將進行報警并啟動溫濕度調節設備。此外，還可以通過獨立式鍵盤對設定的溫濕度進行修改。通過設計系統原理圖、用Proteus軟件進行仿真，證明了該系統的可行性。

2單片機最小系統

圖3.1 單片機最小系統

單片機最小系統包括單片機、電源電路、時鐘電路和復位電路。

時鐘電路用于產生單片機工作時候所必須的時鐘信號，單片機在時鐘信號的節拍下逐條地執行指令。單片機有兩種時鐘信號產生方式，一種是內部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。外部時鐘方式是把已有的時鐘信號從XTAL1或XTAL2送入單片，一般用于有多個單片機的情況，所以本設計中時鐘電路采用內部時鐘方式，選用12M的晶振和兩個22pF的電容與片內的高增益反相放大器構成一個自激振蕩器。

電源電路后面的模塊中會單獨提到，用5V的直流電源。下面著重論述一下復位電路。

3液晶顯示模塊

測量到的溫濕度值將顯示到液晶屏LCD1602上，它可以顯示2行，每行16個字符。LCD1602共有三個存儲器，它們是CGROM、CGRAM和DDRAM。CGROM用來保存LCD1602內部固化的一些字符的字模，比如英文的26個字母的大小寫;CGRAM用來保存用戶自己取的字模，比如，如果要顯示漢字，就必須自己去漢字字模，在這里我們都用英語字母，故不用CGRAM;DDRAM用來存儲要顯示的字符的字模，它和屏幕上的位置是對應的，第一行為00H到0FH，第二行為40H到4FH。在這里需要注意的是，在向LCD1602寫入顯示數據存儲器地址時，根據控制指令的格式，最高位D7為1，所以寫入的數據為，第一行80H到8FH，第二行C0H到CFH。

4 系統軟件設計

系統的工作流程是，操作人員在計算機上輸入需要設定的溫濕度限定值，當設定的溫濕度值與檢測溫濕度值不同時，單片機控制系統則會采取相應的調節動作。此程序流程包括五個部分，第一部分是主程序，其描述總體結構;第二部分是DHT11溫度采集程序，其功能是通過DHT11傳感器采集溫濕度值，并進行修正;第三部分是LCD1602顯示子程序，對LCD1602進行初始化，將溫濕度進行顯示;第四部分是輸出控制子程序，對設定值和實際值進行判斷以決定是否進行溫濕度的調節;第五部分是按鍵輸入電路，用來修改溫濕度上下限值。

5系統調試

本文已完成基于單片機的溫濕度檢測儀的整體設計。本章節將就已設計好的系統進行系統調試。本設計中選用KEIL公司的uVision4開發環境作為單片機程序的編譯器，因此任然使uVision4進行程序的調試。在程序下載到單片機后，要對整個硬件電路做調試，使得軟件和硬件能按照設計正常運行。

6系統功能分析

該大棚溫濕度自動控制系統能通過獨立式鍵盤設置溫濕度上下限，通過LCD1602顯示溫濕度，并在超限的情況下報警、啟動調節設備。

其中輸出控制和通過鍵盤設置上下限都是通過調用子程序實現的。鍵盤的工作方式分兩種，一種是查詢方式，一種是中斷方式。中斷方式比較節省系統資源，只有當有按鍵按下時才會進入鍵盤中斷子程序，進一步掃描是那些鍵被按下;而查詢方式則是在主程序中調用鍵盤掃描子程序，不管有沒有鍵按下，每次程序循環中都要一一判斷每個鍵是否按下，故這種方式占用的單片機的處理時間更多。但是由于本次設計用到的按鍵不多，只有五個，功能比較簡單，而且單片機工作比較空閑，因此使用的是查詢方式來處理鍵盤的輸入。

參考文獻：

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