基于單片機(jī)的大棚溫濕度光強(qiáng)監(jiān)測(cè)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目：基于單片機(jī)的無線溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： </p><p>　　專 業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)工程 </p><

2、;p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)老師： xx 職稱： 助理研究員 </p><p>　　成 績(jī)：

3、 </p><p>　　基于單片機(jī)的無線溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著改革開放的發(fā)展，中國(guó)的現(xiàn)代化程度不斷提高，中國(guó)的農(nóng)業(yè)的發(fā)展必然走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)研究和應(yīng)用越來越受到重視?，F(xiàn)如今溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，如何提高大棚溫室作

4、物的產(chǎn)量成為急需解決的問題?？茖W(xué)監(jiān)控大棚內(nèi)各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用STC89C52單片機(jī)、DHT11溫濕度傳感器、光敏電阻、nRF24L01無線通信模塊設(shè)計(jì)了溫度、濕度、光照信息采集顯示系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)用無線通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。實(shí)現(xiàn)了溫室大棚中溫度、濕度、光照強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)。解決了溫室大棚人工經(jīng)驗(yàn)評(píng)判的誤差大、反應(yīng)周期長(zhǎng)等問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞:STC89C52單片機(jī)，nRF2

5、4L01無線通信模塊，環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè) </p><p>　　Environmental Monitoring System Based on Single-chip Wireless Greenhouse</p><p>　　Abstract:With the development of reform, opening up, and modernization of China'

6、;s increasingly, agriculture and modernization of China's agricultural development must go this road, along with the rapid development of the national economy, China is a agricultural country, agricultural research a

7、nd the application of more and more attention, particularly greenhouse has become an important component of efficient agriculture. How to increase greenhouse greenhouse crop production become pressing prob</p><

8、;p>　　Keywords:STC89C52 microcontroller，nRF24L01 radiocommunication，environmental monitoring </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論6</b></p><p>　　1.1.1 課

9、題背景6</p><p>　　1.1.2 選題的現(xiàn)實(shí)意義6</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)7</p><p>　　1.2.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀7</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀7</p><p>　　1.3 課題設(shè)計(jì)目標(biāo)8</p><p>　　1.4

10、論文主要內(nèi)容8</p><p>　　第2章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1 總體設(shè)計(jì)方案9</p><p>　　2.2 電源電路的設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.3 數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.3.1 溫濕度模塊設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.3

11、.2 光照強(qiáng)度模塊元器件選擇及電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.6液晶顯示模塊14</p><p>　　2.7 PROTEL99制版15</p><p>　　3.1 系統(tǒng)總流程圖17</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集及無線傳輸流程圖18</p><p>　　3.3 液晶顯示流程圖22</p&g

12、t;<p>　　第4章 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果23</p><p>　　4.1 實(shí)物調(diào)試23</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集結(jié)果24</p><p>　　第5章 結(jié)論與展望25</p><p><b>　　5.1 結(jié)論25</b></p><p>　　5.2 不足之處和展望

13、25</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義</p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)?/p>

14、生活中越來越需要利用科學(xué)技術(shù)來服務(wù)于自己和解放自己。當(dāng)然農(nóng)業(yè)也不例外，而農(nóng)業(yè)是高度依賴環(huán)境的，所以要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)出，我們就得對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)條件進(jìn)行檢測(cè)以確保其處于一個(gè)最佳的生產(chǎn)條件中，所以需要研究設(shè)計(jì)一種可以遠(yuǎn)程檢測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.1 課題背景</p><p>　　在人類的生活環(huán)境中，溫度和濕度扮演著極其重要的角色，無論你生活在地球的哪一個(gè)角落，在你的

15、日常生活中都要與溫度和濕度打著交道。現(xiàn)代工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展也與溫濕度有著密切的聯(lián)系。溫濕度對(duì)工業(yè)的影響已經(jīng)深入到各種各樣的工業(yè)部門，可以說近百分之80的工業(yè)部門都不得不考慮著溫濕度的因素。工業(yè)這樣，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也是這樣。更何況，我國(guó)的耕地面積本來就很少。所以，要解決我國(guó)那么多人吃飯的問題，想單方面的增加耕地來解決是不可能的，我們要從增加單位面積上的糧食產(chǎn)量上動(dòng)腦筋，溫室大棚技術(shù)就是一個(gè)可行的辦法。除此之外，溫室還能種植出許多反季節(jié)的作物

16、，這對(duì)促進(jìn)農(nóng)民增收是非常有效的，所以這項(xiàng)技術(shù)才得到這么廣泛的推廣。</p><p>　　隨著大棚技術(shù)的普及,為了使大棚技術(shù)能更好的服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),溫室大棚的環(huán)境監(jiān)測(cè)便成為一個(gè)十分重要的課題。而以前的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)太過于人工，這就造成操作很不方便，并且誤差較大，就拿溫濕度監(jiān)測(cè)來說，以前都是靠在溫室里掛個(gè)溫度計(jì)和濕度計(jì)，然后靠人工去讀取數(shù)值來確定溫濕度的。另外俗稱氣肥的二氧化碳對(duì)農(nóng)作物影響是雙面的，過高過低都會(huì)使作

17、物生長(zhǎng)受到影響，傳統(tǒng)大棚種植經(jīng)驗(yàn)缺乏對(duì)二氧化碳的關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，顯然以前的這些方法已經(jīng)不適用于現(xiàn)在的要求了，迫切需要一種更好更新的技術(shù)來解決這一問題。</p><p>　　在現(xiàn)在這個(gè)信息時(shí)代，我們的生活可以說和電腦息息相關(guān)，除了日常我們常見的電腦外，其實(shí)還有一種被稱為單片機(jī)的小型電腦也在為我們的生活服務(wù)著，它在個(gè)個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。利用單片機(jī)作為溫室監(jiān)測(cè)的控制核心有著多方面的優(yōu)點(diǎn)，比如：控制方便，

18、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)。也正因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有上述的這些優(yōu)點(diǎn)，它也很適合在溫室大棚的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)上發(fā)揮大作用，因此，本課題就圍繞單片機(jī)對(duì)溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1.2 選題的現(xiàn)實(shí)意義</p><p>　　現(xiàn)在單片機(jī)和無線技術(shù)發(fā)展的越來越快，他們也在溫室大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著越來越大的作用。但是，傳統(tǒng)的應(yīng)用于溫室大棚的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體太過龐大，安裝和拆卸很不方便，同

19、時(shí)易受干擾和損耗，測(cè)量誤差也比較大。另外目前的監(jiān)測(cè)設(shè)施的人機(jī)界面都設(shè)在溫室大棚附近，從而造成查看數(shù)據(jù)不方便不便于集中管理。為了克服這些缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字傳感模塊采集數(shù)據(jù)、通過單片機(jī)處理后經(jīng)無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸達(dá)到“遙感”的目的解決了上述問題[4]。</p><p>　　本系統(tǒng)能夠?qū)厥掖笈飪?nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度進(jìn)行采集。利用溫濕度傳感器、光敏電阻采集溫室大棚內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度信息，再使用無線收發(fā)

20、模塊將信息發(fā)送出去并且進(jìn)行顯示。這種溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)</p><p>　　在現(xiàn)代溫室測(cè)控技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際方面，國(guó)內(nèi)跟國(guó)外還是存在不少的差距的，總的來說是國(guó)外起步早，所以發(fā)展的相對(duì)快，技術(shù)成熟，領(lǐng)先。國(guó)內(nèi)由于起步的交晚，所以在技術(shù)方面還有很多值

21、得提高的地方。</p><p>　　1.2.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家因?yàn)樗麄兊目萍及l(fā)展的較早，所以在這方面的研究也是走在我們的前面的，1949年，美國(guó)建成了第一個(gè)植物人工氣候室，開展了植物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和抵抗能力的基礎(chǔ)及應(yīng)用的研究。70年代日本等國(guó)家的相關(guān)技術(shù)也陸續(xù)發(fā)展起來，并且取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?，F(xiàn)在，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到非?？焖俚陌l(fā)展，溫室監(jiān)

22、測(cè)技術(shù)也隨著它的發(fā)展而得到進(jìn)一步的提高。</p><p>　　目前，西方的那些發(fā)達(dá)國(guó)家的溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了比較完備的地步，并且形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，在他們的溫室中不僅能對(duì)像溫度、濕度、光照和二氧化碳等常規(guī)的環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。還能對(duì)像植物營(yíng)養(yǎng)液的濃度等關(guān)乎植物生長(zhǎng)的因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)告。在他們的溫室中各類的傳感器都已經(jīng)發(fā)展到了比較完備的地步，還有就是傳感器與控制器結(jié)合程度非常高。更有甚者，有些國(guó)家在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的

23、基礎(chǔ)上更是更進(jìn)一步，朝著無人化和智能化發(fā)展。</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在中國(guó)，相關(guān)的技術(shù)開始的較晚，1970年以前我國(guó)的農(nóng)業(yè)還基本停留的人工作業(yè)的階段。70年代以后，國(guó)家大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國(guó)的溫室大棚已經(jīng)具有規(guī)?；?、專業(yè)化、管理水平高的特點(diǎn)。但是受到我國(guó)經(jīng)濟(jì)條件的限制，我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)根本不夠智能，說是說走科學(xué)種植的道路，但是

24、卻還要靠人工實(shí)現(xiàn)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，雖然現(xiàn)在有很多這方面的廠家，但是我國(guó)農(nóng)民的總體文化水平不是很高，所以這些技術(shù)很難得到普及。</p><p>　　總的來說，在溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)這方面，國(guó)內(nèi)的水平跟國(guó)外的水平還是存在很大的距離的，國(guó)內(nèi)的技術(shù)還只是停留在對(duì)單個(gè)環(huán)境因素的監(jiān)測(cè)和控制階段，但是實(shí)際上呢，溫室中各種環(huán)境因素都是互相影響的。各種因素的變化也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。所以當(dāng)當(dāng)監(jiān)測(cè)單個(gè)因素是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以在這方面，我們國(guó)家還是任重

25、道遠(yuǎn)的</p><p>　　1.3 課題設(shè)計(jì)目標(biāo)</p><p>　　本文設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制器，DHT11和光敏電阻作為數(shù)據(jù)采集部分的元器件，因?yàn)楣饷綦娮璨杉降氖悄M信號(hào)，所以還需要進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化，本設(shè)計(jì)采用ADC0832作為信號(hào)轉(zhuǎn)化器，數(shù)據(jù)采集之后在利用無線傳輸模塊NRF24L01將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行液晶顯示，從而達(dá)到無線遙感的功能。</p>

26、<p><b>　　1.4論文主要內(nèi)容</b></p><p>　　本論文的具體構(gòu)成及主要內(nèi)容安排如下：</p><p>　　第一章 “緒論” 簡(jiǎn)要介紹了本課題研究的背景及意義、國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。</p><p>　　第二章 “系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)” 介紹了系統(tǒng)各部分的硬件組成及各硬件的性能介紹。</p>&l

27、t;p>　　第三章 “系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)” 介紹了組成系統(tǒng)的各部分軟件的工作流程。</p><p>　　第四章 “系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果” 只要展示了整個(gè)系統(tǒng)完成后調(diào)試的結(jié)果。</p><p>　　第五章 “結(jié)論與展望” 著重介紹了整個(gè)畢設(shè)坐下來之后得出的結(jié)論，并且對(duì)這個(gè)畢設(shè)的 不足之處做出說明，最后對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的未來做了一些展望。</p><p>　　第2章 系

28、統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　圖2-1 無線溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.2 電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次的設(shè)計(jì)中，要供電給小系統(tǒng)和LCD顯示模塊兩部分，所以選擇了一個(gè)變壓器(220V轉(zhuǎn)9V)經(jīng)過橋堆整流后輸入到LM7805轉(zhuǎn)為5V供電及對(duì)充電器進(jìn)行充電，下

29、面就一個(gè)電源電路給出設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　圖2-2 5V電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3 數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集部分設(shè)計(jì)的成功與否可以說直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗，因?yàn)檫@部分?jǐn)?shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否順利的完成對(duì)溫室環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)，所以這方面的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)非常重要。</p><p>　

30、　2.3.1 溫濕度模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　在溫濕度采集部分，本設(shè)計(jì)采用的是DHT11溫濕度傳感器，該傳感器有性價(jià)比高，測(cè)量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都事先在校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過程中

31、要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。</p><p>　　圖2-3 DHT11溫濕度傳感器</p><p>　　DHT11溫濕度傳感器集成了溫度傳感器、濕度傳感器，集成度更高，使用方便并且成本 較低。出于對(duì)種種優(yōu)點(diǎn)的考慮，因此本方案

32、選用DTH11溫濕度傳感模塊[5]。</p><p><b>　　DHT11性能： </b></p><p>　　供電電壓：3.3~5.5V DC </p><p>　　輸 出：?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào) </p><p>　　測(cè)量范圍：濕度20-90%RH 溫度0~50℃ </p><p>　　測(cè)

33、量精度：濕度+-5%RH 溫度+-2℃ </p><p>　　分 辨 率：濕度1%RH 溫度1℃ </p><p>　　互 換 性：可完全互換  </p><p>　　長(zhǎng)期穩(wěn)定性：<±1%RH/年 </p><p>　　相對(duì)濕度和溫度測(cè)量，全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出，卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，無需額外部件，超 長(zhǎng)的信號(hào)

34、傳輸距離 ，超低能耗。 </p><p>　　引腳安裝： 完全互換 </p><p>　　圖2-4 DHT11溫濕度傳感器電路圖</p><p>　　DHT11溫濕度一共有4個(gè)引腳，引腳1用來接電源來給傳感器供電；引腳2與單片機(jī)的P10口相連用來與單片機(jī)進(jìn)行通訊和同步；引腳3要懸空；引腳4接地。</p><p>　　2.3.2 光照強(qiáng)度模

35、塊元器件選擇及電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)因?yàn)橹皇潜究飘厴I(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間和經(jīng)費(fèi)都非常有限，在光照強(qiáng)度的采集方面，由于一般的光照強(qiáng)度傳感器都非常貴和復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)采用了光敏電阻來代替光照強(qiáng)度傳感器。因?yàn)楣饷綦娮璨杉降氖悄M信號(hào)，所以需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在信號(hào)轉(zhuǎn)換方面，本設(shè)計(jì)選用了ADC0832來將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　圖2-5 光照采集電路</p>

36、<p>　　由光敏電阻采集光照信息，再經(jīng)0832把光照信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再傳入單片機(jī)，由單片機(jī)將采集到的光照信號(hào)分為5個(gè)等級(jí)，5為最高等級(jí)，依次遞減。</p><p>　　2.4單片機(jī)處理系統(tǒng)</p><p>　　圖2-6 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　前面已經(jīng)介紹了這么通過傳感器采集到溫室環(huán)境中的溫濕度和光照強(qiáng)度信息，接下去是

37、要將溫濕度傳感器DHT11連接到單片機(jī)的P10口以及將信號(hào)轉(zhuǎn)化器ADC8032連接到單片機(jī)的P11，P12，P13口，將剛剛采集到的溫濕度以及光照強(qiáng)度信息輸入到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)采用中斷方式對(duì)信息進(jìn)行處理，并且進(jìn)行顯示以及來驅(qū)動(dòng)無線發(fā)送模塊。單片機(jī)都要設(shè)計(jì)一個(gè)最小系統(tǒng)[9]，所謂單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以MCS-52為基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，使其能夠更方便地運(yùn)用于測(cè)試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度地提高被測(cè)試的技術(shù)目

38、標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。一個(gè)基本的MCS-52單片機(jī)通常包括中央處理器、ROM、RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和I/O口等各功能部件。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要有電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分組成。</p><p>　　STC89C52具體介紹如下： </p><p>　?、?#160;主電源引腳（2根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源 GND(

39、Pin20)：接地線 </p><p>　?、谕饨泳д褚_（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p><p>　?、劭刂埔_（4根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) PS

40、EN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。</p><p>　　④可編程輸入/輸出引腳（32根） STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。 PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/

41、O口線，名稱為P0.0～P0.7 P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7  P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7  P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7 。</p><p>　　2.5無線數(shù)據(jù)傳輸模塊</p><p>

42、;　　在做這部分的無線模塊的時(shí)候出現(xiàn)了兩個(gè)方案：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　紅外線收發(fā), 紅外線發(fā)射機(jī)和紅外線接收機(jī)正常工作情況下。使用窄角度紅外發(fā)射管時(shí)，遙控距離大于8m，角度小于30度[10]。紅外線收發(fā)的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差，易受其他連續(xù)光源干擾。</p><p><b>　　方案二：<

43、/b></p><p>　　TX315系列模塊電路，其中含有RF、DATA、TF等高頻、中頻、數(shù)字處理電路。從而使用高頻收發(fā)電路就如使用三極管一樣簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于無線遙控，數(shù)據(jù)傳送、自動(dòng)抄表系統(tǒng)，無線鍵盤操作系統(tǒng)、警戒系統(tǒng)。TX315A由TX315A-T01發(fā)射組件和TX315A-R01接收組件兩部分組成，因其頻率絕對(duì)一致，故在使用時(shí)可隨意增加發(fā)射和接收組件，以組成所需的功能系統(tǒng)。本方案克服了方案一穩(wěn)定性較差

44、，易受其它連續(xù)光源干擾的缺點(diǎn)，并且價(jià)格適中。</p><p>　　綜上所述，TX315系列中的nRF24L01還是比較適合本方案的。</p><p>　　圖2-7 NRF24L01無線傳輸模塊 圖2-8 NRF24L01無線傳輸模塊電路圖</p><p>　　NRF24L01的性能參數(shù)：</p><p><b>　

45、　小體積</b></p><p>　　QFN20 4x4mm封裝 </p><p>　　寬電壓工作范圍：1.9V~3.6V輸入引腳可承受5V電壓輸入 </p><p>　　工作溫度范圍：-40℃~+80℃ </p><p>　　工作頻率范圍：2.400GHz~2.525GHz </p>&l

46、t;p>　　發(fā)射功率可選擇為0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm。 </p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸速率支持1Mbps、2Mbps。 </p><p>　　低功耗設(shè)計(jì)，接收時(shí)工作電流12.3mA0dBm功率發(fā)射時(shí)11.3mA掉電模式時(shí)僅為 900mA</p><p>　　126個(gè)通訊通道,6個(gè)數(shù)據(jù)通道,滿足多點(diǎn)通訊和調(diào)頻需要。

47、增強(qiáng)型“ShockBurst”工作模式，硬件的CRC校驗(yàn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的地址控制 。 </p><p>　　數(shù)據(jù)包每次可傳輸1~32Byte的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　4線SPI通訊端口，通訊速率最高可達(dá)8Mbps，適合與各種MCU連接，編程簡(jiǎn)單。 </p><p>　　可通過軟件設(shè)置工作頻率、通訊地址、傳輸速率和數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，MCU可通過IRQ引腳快判斷是否

48、完成數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。</p><p><b>　　2.6液晶顯示模塊</b></p><p>　　圖2-7 1602液晶顯示電路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用單色液晶顯示屏（LCD）作為系統(tǒng)顯示界面，其具體型號(hào)為L(zhǎng)CD1602，其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示[9]：</p><p>　　表2-1 主要技術(shù)參數(shù)說明<

49、;/p><p>　　表2-2 接口信號(hào)說明</p><p>　　2.7 PROTEL99制版</p><p>　　無線溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，接下來便是根據(jù)前面的設(shè)計(jì)用軟件畫出其原理圖并生成pcb板。PROTEL99SE是一個(gè)全32位的電路板設(shè)計(jì)軟件，使用該軟件可以容易地設(shè)計(jì)電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計(jì)電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。</p>

50、<p>　　在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。原理圖的設(shè)計(jì)步驟如下：</p><p>　　設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境。</p><p>　　放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。</p><p>　　原理圖布線。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導(dǎo)線將元件連接起來，連接時(shí)一定要符合電氣規(guī)則。</p><p>　　編輯和調(diào)整

51、。編輯元件的屬性。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。調(diào)整元件和導(dǎo)線的位置等操作。</p><p>　　檢查原理圖。使用電氣規(guī)則功能(ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。給出檢查報(bào)告，若有錯(cuò)誤則要根據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行改正。</p><p>　　生成網(wǎng)絡(luò)表。所謂網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認(rèn)各個(gè)元件和它們之間的關(guān)系。</p><p>　　對(duì)pcb

52、板的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟；</p><p>　　使用原理圖編輯器設(shè)計(jì)原理圖，進(jìn)行電氣檢查(ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表。</p><p>　　進(jìn)入電路板(PCB)環(huán)境，使用電路向?qū)Т_定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。</p><p>　　使用Design/Netlist菜單，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表。如果在前面的元件封裝不規(guī)范，這里面會(huì)出現(xiàn)許多錯(cuò)誤，需要花時(shí)間慢慢改，直到?jīng)]有

53、錯(cuò)誤時(shí)將元器件導(dǎo)入到pcb板上。</p><p>　　布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。自動(dòng)布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。</p><p>　　完成參數(shù)設(shè)置工作，比如焊盤大小、孔徑大小、線寬、安全距離等等。設(shè)置完成后覆銅打印，完成整個(gè)電路板的設(shè)計(jì)。</p><p>　　接下來是焊接的工作，這部分相對(duì)來說并不陌生，在大二時(shí)曾進(jìn)行過電子課程的

54、實(shí)習(xí)，主要就是完成收音機(jī)的焊接。還有就是暑假在醫(yī)院設(shè)備科實(shí)習(xí)，焊接技術(shù)有很大的改進(jìn)。焊接通常要求：①焊點(diǎn)接觸良好，尤其避免虛焊、短接的產(chǎn)生；②焊點(diǎn)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證被焊點(diǎn)不致滑落；③焊點(diǎn)表面應(yīng)美觀，有光澤。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)對(duì)溫室環(huán)境信息的采集和傳輸必須通過軟件來實(shí)現(xiàn)，包括上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)。</p>

55、;<p>　　3.1 系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　單片機(jī)上電后，溫濕度傳感器和光敏電阻采集當(dāng)前環(huán)境的溫濕度和光照強(qiáng)度信息并且通過無線傳輸模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上進(jìn)行液晶顯示，液晶屏馬上顯示當(dāng)前的溫濕度及光照強(qiáng)度，若按下復(fù)位按鍵，則調(diào)用復(fù)位子程序，否則液晶屏就一直顯示當(dāng)前的溫濕度及光照強(qiáng)度的數(shù)值，直到電源斷開。</p>

56、<p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集及無線傳輸流程圖</p><p>　　圖3-2 DHT11 溫濕度傳感器采集流程圖</p><p>　　圖3-3 光照強(qiáng)度采集流程圖</p><p>　　這是數(shù)據(jù)采集子程序的流程圖，數(shù)據(jù)采集子程序需要執(zhí)行2個(gè)功能：對(duì)環(huán)境溫濕度以及光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集和無線發(fā)送。DHT11與單片機(jī)的P10口相連用于將采集到的環(huán)境溫濕度信息輸入到單片機(jī)

57、，讓單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理。光敏電阻則是用來進(jìn)行光照強(qiáng)度信息采集的，因?yàn)楣饷綦娮璨杉臄?shù)據(jù)為模擬信號(hào)，不能直接用來顯示，所以必須先對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，ADC0832就是用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化的，光敏電阻采集的信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化后再交由單片機(jī)處理，最后用來液晶顯示[10]。</p><p>　　圖3-4 無線發(fā)送模塊流程圖</p><p>　　無線發(fā)送模塊用來將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)的

58、無線模塊中，達(dá)到遠(yuǎn)程無線傳送的目的。</p><p>　　圖3-5 無線接收模塊流程圖</p><p>　　無線接收模塊用來接收下位機(jī)無線模塊發(fā)送而來的數(shù)據(jù)，將其顯示在液晶顯示屏上，能使本系統(tǒng)使用者遠(yuǎn)程監(jiān)控溫室中的環(huán)境信息。</p><p>　　3.3 液晶顯示流程圖</p><p>　　圖4-6液晶顯示流程圖</p><

59、p>　　LCD是整個(gè)程序的最后一個(gè)模塊，是人機(jī)交互界面。優(yōu)秀直觀的液晶顯示可以是系統(tǒng)更便于人們操作。本系統(tǒng)采用1602液晶顯示屏，LCD1602是一個(gè)簡(jiǎn)單的反射式顯示設(shè)備，即外界有光強(qiáng)是才能顯示，所以顯示必須加背光。LCD共有2×16個(gè)單元的顯示單位。</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果</b></p><p><b>　　4.1 實(shí)物

60、調(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試系統(tǒng)實(shí)物圖4-1 </p><p><b>　　圖4-1系統(tǒng)實(shí)物圖</b></p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集結(jié)果</p><p>　　圖4-2數(shù)據(jù)采集結(jié)果</p><p>　　傳感器采集環(huán)境的信息后經(jīng)單片機(jī)處理后，顯示當(dāng)前溫度為24攝氏度，

61、濕度為百分之26，光照強(qiáng)度等級(jí)為5。</p><p>　　圖4-3 無線接收后的結(jié)果</p><p>　　數(shù)據(jù)經(jīng)傳感器采集后，經(jīng)過無線模塊傳輸后，液晶上上顯示與下位機(jī)同步的數(shù)據(jù)，溫度為24攝氏度，濕度為百分之26，光照強(qiáng)度等級(jí)為5。</p><p>　　第5章 結(jié)論與展望</p><p><b>　　5.1 結(jié)論</b&g

62、t;</p><p>　　本文實(shí)現(xiàn)了一種基于單片機(jī)的無線溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有功耗低、操作簡(jiǎn)便、遠(yuǎn)程通訊等特點(diǎn)。</p><p>　　對(duì)于溫室，我們要監(jiān)測(cè)的環(huán)境因素除了本文介紹的溫濕度和光照強(qiáng)度外，本來還有二氧化碳含量等因素。出于畢設(shè)的成本和學(xué)生的能力等各方面的考慮，最終選擇只監(jiān)測(cè)溫濕度和光照強(qiáng)度這三個(gè)環(huán)境因素。</p><p>　　在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，首先

63、要考慮的就是傳感器這個(gè)因素，因?yàn)閭鞲衅鞯暮脡闹苯雨P(guān)系到數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　所以在溫濕度測(cè)量方面我選擇了DHT11溫濕度傳感器，因?yàn)樵搨鞲衅骶哂衅焚|(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。而且該傳感器穩(wěn)定性高，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，很適合這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。</p><p>　　在光照強(qiáng)度信號(hào)的采集方面，因?yàn)槌鲇趯?duì)畢設(shè)成本的考慮，所以我就選用了，光

64、敏電阻來代替光照強(qiáng)度傳感器，由于光敏電阻采集到的是模擬信號(hào)，所以還需要對(duì)其進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)化，這里選用了ADC0832對(duì)其進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)化，進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化之后把信號(hào)的強(qiáng)度分為5個(gè)等級(jí)來表示光照強(qiáng)度。</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)處理和無線發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)中，綜合能力要求比較高，對(duì)C語言編程要有很好的掌握，無線通訊技術(shù)又有深刻的了解，最后通過多次的調(diào)試還是實(shí)現(xiàn)了無線監(jiān)測(cè)的功能。</p><p>　

65、　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也必將進(jìn)入現(xiàn)代化階段。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)追求的就是高產(chǎn)出，而農(nóng)業(yè)又高度依賴自然環(huán)境，所以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)出的前提。而傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段過程繁瑣，并且系統(tǒng)很不穩(wěn)定，所以很難得到推廣和應(yīng)用。而本設(shè)計(jì)則正好解決了這一問題，既能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，又方便。所以本設(shè)計(jì)能很好的為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)。</p><p>　　5.2 不足之處和展望</p><p>　　

66、由于時(shí)間的倉促和實(shí)驗(yàn)條件的有限，本設(shè)計(jì)還存在著一些不足：</p><p>　　光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集上還不夠精確，所以應(yīng)該講光照的亮度等級(jí)在多分出幾個(gè)等級(jí)。</p><p>　　環(huán)境信號(hào)采集時(shí)節(jié)點(diǎn)還不夠多，造成采集的結(jié)果不夠準(zhǔn)確，所以應(yīng)該多加幾個(gè)采集節(jié) </p><p>　　點(diǎn)，是結(jié)果更加準(zhǔn)確。</p><p>　　無線傳輸?shù)木嚯x還不夠遠(yuǎn)，所以

67、應(yīng)該對(duì)無線收發(fā)模塊進(jìn)行優(yōu)化，使傳輸距離更加遠(yuǎn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王寶芹, 范長(zhǎng)勝, 郭艷玲. 基于單片機(jī)的溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2008,25-32.</p><p>　　[2] 王 秀. 基于無線傳輸?shù)倪h(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 通 信 技 術(shù) ,

68、2011,32-36.</p><p>　　[3] 程 雪h，王 彬岫，賈北平. 基于無線通信的多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2009,40-25.</p><p>　　[4] 趙　凱, 楊淑連 . 溫室大棚環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,33-40.</p><p>　　[5] 盧　超, 溫室大棚無線溫濕度監(jiān)

69、測(cè)裝置的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2011,28-33.</p><p>　　[6] 姚傳安,季寶杰. 溫室環(huán)境監(jiān)控?zé)o線傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2008,30-40.</p><p>　　[7] 夷文玉,陳　維. 無線環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù),2010,22-32.</p><p>　　[8] 劉士光,等. 無線通信技術(shù)在溫室

70、測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,32-44.</p><p>　　[9] 李鴻主編. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 湖南大學(xué)出版社,2003,32-45.</p><p>　　[10] 李強(qiáng)，唐銘卓，楊桂芹. 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].江西通信科技,2010,(4):38-40.</p><p><b>　　致謝</b><

71、/p><p>　　經(jīng)過一個(gè)多學(xué)期的設(shè)計(jì)，終于要告一段落了，其實(shí)，這個(gè)設(shè)計(jì)的完成并除了個(gè)人的研究外，離不開很多人的幫助。首先，要衷心感謝我的導(dǎo)師xx老師，是xx老師給了我設(shè)計(jì)的思路，讓我有計(jì)劃地開始研究，并在后期的設(shè)計(jì)過程中給予指導(dǎo)。其次，在設(shè)計(jì)的過程中我的同學(xué)也給了我很大的幫助，每當(dāng)我在實(shí)驗(yàn)室對(duì)一個(gè)問題百思不得其解的時(shí)候，旁邊的同學(xué)總能給我提供思路或者給我其他方面的幫助。</p><p>