基于單片機的大棚溫濕度光強監(jiān)測畢業(yè)設計

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設計）</p><p>　　題 目：基于單片機的無線溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計</p><p>　　學 院： </p><p>　　專 業(yè)： 生物醫(yī)學工程 </p><

2、;p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導老師： xx 職稱： 助理研究員 </p><p>　　成 績：

3、 </p><p>　　基于單片機的無線溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計</p><p>　　摘要：隨著改革開放的發(fā)展，中國的現(xiàn)代化程度不斷提高，中國的農(nóng)業(yè)的發(fā)展必然走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路。我國是農(nóng)業(yè)大國，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)研究和應用越來越受到重視。現(xiàn)如今溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分，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監(jiān)控大棚內(nèi)各項環(huán)境參數(shù)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。本設計運用STC89C52單片機、DHT11溫濕度傳感器、光敏電阻、nRF24L01無線通信模塊設計了溫度、濕度、光照信息采集顯示系統(tǒng)，同時運用無線通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠距離傳輸。實現(xiàn)了溫室大棚中溫度、濕度、光照強度的監(jiān)測。解決了溫室大棚人工經(jīng)驗評判的誤差大、反應周期長等問題。</p><p>　　關鍵詞:STC89C52單片機，nRF2

5、4L01無線通信模塊，環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測 </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)實意義6</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀及趨勢7</p><p>　　1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀7</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀7</p><p>　　1.3 課題設計目標8</p><p>　　1.4

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

11、.2 光照強度模塊元器件選擇及電路設計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)代科學技術的發(fā)展，人們在

14、生活中越來越需要利用科學技術來服務于自己和解放自己。當然農(nóng)業(yè)也不例外，而農(nóng)業(yè)是高度依賴環(huán)境的，所以要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)出，我們就得對農(nóng)作物的生產(chǎn)條件進行檢測以確保其處于一個最佳的生產(chǎn)條件中，所以需要研究設計一種可以遠程檢測農(nóng)作物生長環(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角落，在你的

15、日常生活中都要與溫度和濕度打著交道?，F(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，我國的耕地面積本來就很少。所以，要解決我國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)量上動腦筋，溫室大棚技術就是一個可行的辦法。除此之外，溫室還能種植出許多反季節(jié)的作物

16、，這對促進農(nóng)民增收是非常有效的，所以這項技術才得到這么廣泛的推廣。</p><p>　　隨著大棚技術的普及,為了使大棚技術能更好的服務于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),溫室大棚的環(huán)境監(jiān)測便成為一個十分重要的課題。而以前的溫室環(huán)境監(jiān)測技術太過于人工，這就造成操作很不方便，并且誤差較大，就拿溫濕度監(jiān)測來說，以前都是靠在溫室里掛個溫度計和濕度計，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農(nóng)作物影響是雙面的，過高過低都會使作

17、物生長受到影響，傳統(tǒng)大棚種植經(jīng)驗缺乏對二氧化碳的關注。隨著科學技術的發(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來解決這一問題。</p><p>　　在現(xiàn)在這個信息時代，我們的生活可以說和電腦息息相關，除了日常我們常見的電腦外，其實還有一種被稱為單片機的小型電腦也在為我們的生活服務著，它在個個領域都發(fā)揮著重要的作用。利用單片機作為溫室監(jiān)測的控制核心有著多方面的優(yōu)點，比如：控制方便，

18、組態(tài)簡單和靈活等優(yōu)點。也正因為單片機具有上述的這些優(yōu)點，它也很適合在溫室大棚的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測上發(fā)揮大作用，因此，本課題就圍繞單片機對溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進行研究和設計。</p><p>　　1.1.2 選題的現(xiàn)實意義</p><p>　　現(xiàn)在單片機和無線技術發(fā)展的越來越快，他們也在溫室大棚環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著越來越大的作用。但是，傳統(tǒng)的應用于溫室大棚的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)整體太過龐大，安裝和拆卸很不方便，同

19、時易受干擾和損耗，測量誤差也比較大。另外目前的監(jiān)測設施的人機界面都設在溫室大棚附近，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，本設計采用數(shù)字傳感模塊采集數(shù)據(jù)、通過單片機處理后經(jīng)無線收發(fā)模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠距離傳輸達到“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、光照強度進行采集。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)送出去并且進行顯示。這種溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，適于大力推廣。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀及趨勢</p><p>　　在現(xiàn)代溫室測控技術應用于實際方面，國內(nèi)跟國外還是存在不少的差距的，總的來說是國外起步早，所以發(fā)展的相對快，技術成熟，領先。國內(nèi)由于起步的交晚，所以在技術方面還有很多值

21、得提高的地方。</p><p>　　1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　西方一些發(fā)達國家因為他們的科技發(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，美國建成了第一個植物人工氣候室，開展了植物對自然環(huán)境的適應性和抵抗能力的基礎及應用的研究。70年代日本等國家的相關技術也陸續(xù)發(fā)展起來，并且取得了長足的進步。現(xiàn)在，由于計算機技術在世界范圍內(nèi)得到非?？焖俚陌l(fā)展，溫室監(jiān)

22、測技術也隨著它的發(fā)展而得到進一步的提高。</p><p>　　目前，西方的那些發(fā)達國家的溫室監(jiān)測技術已經(jīng)達到了比較完備的地步，并且形成了一系列的標準，在他們的溫室中不僅能對像溫度、濕度、光照和二氧化碳等常規(guī)的環(huán)境信息進行監(jiān)測。還能對像植物營養(yǎng)液的濃度等關乎植物生長的因素進行監(jiān)測和報告。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，有些國家在已經(jīng)實現(xiàn)現(xiàn)代化的

23、基礎上更是更進一步，朝著無人化和智能化發(fā)展。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在中國，相關的技術開始的較晚，1970年以前我國的農(nóng)業(yè)還基本停留的人工作業(yè)的階段。70年代以后，國家大力發(fā)展設施農(nóng)業(yè)。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國的溫室大棚已經(jīng)具有規(guī)模化、專業(yè)化、管理水平高的特點。但是受到我國經(jīng)濟條件的限制，我國的設施農(nóng)業(yè)根本不夠智能，說是說走科學種植的道路，但是

24、卻還要靠人工實現(xiàn)。隨著時代的進步，雖然現(xiàn)在有很多這方面的廠家，但是我國農(nóng)民的總體文化水平不是很高，所以這些技術很難得到普及。</p><p>　　總的來說，在溫室監(jiān)測技術這方面，國內(nèi)的水平跟國外的水平還是存在很大的距離的，國內(nèi)的技術還只是停留在對單個環(huán)境因素的監(jiān)測和控制階段，但是實際上呢，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?shù)膹碗s。所以當當監(jiān)測單個因素是遠遠不夠的，所以在這方面，我們國家還是任重

25、道遠的</p><p>　　1.3 課題設計目標</p><p>　　本文設計采用STC89C52單片機作為核心控制器，DHT11和光敏電阻作為數(shù)據(jù)采集部分的元器件，因為光敏電阻采集到的是模擬信號，所以還需要進行信號轉(zhuǎn)化，本設計采用ADC0832作為信號轉(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)送至上位機進行液晶顯示，從而達到無線遙感的功能。</p>

26、<p><b>　　1.4論文主要內(nèi)容</b></p><p>　　本論文的具體構成及主要內(nèi)容安排如下：</p><p>　　第一章 “緒論” 簡要介紹了本課題研究的背景及意義、國內(nèi)外的現(xiàn)狀和要實現(xiàn)的目標。</p><p>　　第二章 “系統(tǒng)硬件部分設計” 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)軟件部分設計” 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” 著重介紹了整個畢設坐下來之后得出的結(jié)論，并且對這個畢設的 不足之處做出說明，最后對這個系統(tǒng)的未來做了一些展望。</p><p>　　第2章 系

28、統(tǒng)硬件部分設計</p><p>　　2.1 總體設計方案</p><p>　　圖2-1 無線溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體設計方案</p><p>　　2.2 電源電路的設計</p><p>　　在本次的設計中，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供電及對充電器進行充電，下

29、面就一個電源電路給出設計方案。</p><p>　　圖2-2 5V電源電路的設計</p><p>　　2.3 數(shù)據(jù)采集部分設計</p><p>　　數(shù)據(jù)采集部分設計的成功與否可以說直接關系到整個系統(tǒng)的成敗，因為這部分數(shù)據(jù)采集的準確與否直接關系到整個系統(tǒng)能否順利的完成對溫室環(huán)境的有效監(jiān)測，所以這方面的設計對整個系統(tǒng)非常重要。</p><p>　

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

31、要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為給類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。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。出于對種種優(yōu)點的考慮，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：單總線數(shù)字信號 </p><p>　　測量范圍：濕度20-90%RH 溫度0~50℃ </p><p>　　測

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>　　長期穩(wěn)定性：<±1%RH/年 </p><p>　　相對濕度和溫度測量，全部校準，數(shù)字輸出，卓越的長期穩(wěn)定性，無需額外部件，超 長的信號

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個引腳，引腳1用來接電源來給傳感器供電；引腳2與單片機的P10口相連用來與單片機進行通訊和同步；引腳3要懸空；引腳4接地。</p><p>　　2.3.2 光照強度模

35、塊元器件選擇及電路設計</p><p>　　本設計因為只是本科畢業(yè)設計，時間和經(jīng)費都非常有限，在光照強度的采集方面，由于一般的光照強度傳感器都非常貴和復雜，所以本設計采用了光敏電阻來代替光照強度傳感器。因為光敏電阻采集到的是模擬信號，所以需要對信號進行轉(zhuǎn)換。在信號轉(zhuǎn)換方面，本設計選用了ADC0832來將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。</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，再傳入單片機，由單片機將采集到的光照信號分為5個等級，5為最高等級，依次遞減。</p><p>　　2.4單片機處理系統(tǒng)</p><p>　　圖2-6 STC89C52單片機最小系統(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度信息，接下去是

37、要將溫濕度傳感器DHT11連接到單片機的P10口以及將信號轉(zhuǎn)化器ADC8032連接到單片機的P11，P12，P13口，將剛剛采集到的溫濕度以及光照強度信息輸入到單片機內(nèi)，單片機采用中斷方式對信息進行處理，并且進行顯示以及來驅(qū)動無線發(fā)送模塊。單片機都要設計一個最小系統(tǒng)[9]，所謂單片機最小系統(tǒng)是在以MCS-52為基礎上進行擴展，使其能夠更方便地運用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度地提高被測試的技術目

38、標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。一個基本的MCS-52單片機通常包括中央處理器、ROM、RAM、定時器、計數(shù)器和I/O口等各功能部件。單片機最小系統(tǒng)主要有電源、復位、振蕩電路以及擴展部分組成。</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>　　③控制引腳（4根） RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PS

40、EN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。</p><p>　?、芸删幊梯斎?輸出引腳（32根） STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有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位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7  P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7  P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向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候出現(xiàn)了兩個方案：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　紅外線收發(fā), 紅外線發(fā)射機和紅外線接收機正常工作情況下。使用窄角度紅外發(fā)射管時，遙控距離大于8m，角度小于30度[10]。紅外線收發(fā)的缺點是穩(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單，可應用于無線遙控，數(shù)據(jù)傳送、自動抄表系統(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，因其頻率絕對一致，故在使用時可隨意增加發(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，并且價格適中。</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>　　低功耗設計，接收時工作電流12.3mA0dBm功率發(fā)射時11.3mA掉電模式時僅為 900mA</p><p>　　126個通訊通道,6個數(shù)據(jù)通道,滿足多點通訊和調(diào)頻需要。

47、增強型“ShockBurst”工作模式，硬件的CRC校驗和點對多點的地址控制 。 </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8Mbps，適合與各種MCU連接，編程簡單。 </p><p>　　可通過軟件設置工作頻率、通訊地址、傳輸速率和數(shù)據(jù)包長度，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>　　本次設計采用單色液晶顯示屏（LCD）作為系統(tǒng)顯示界面，其具體型號為LCD1602，其主要技術參數(shù)如下表所示[9]：</p><p>　　表2-1 主要技術參數(shù)說明<

49、;/p><p>　　表2-2 接口信號說明</p><p>　　2.7 PROTEL99制版</p><p>　　無線溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)硬件電路的設計已經(jīng)完成，接下來便是根據(jù)前面的設計用軟件畫出其原理圖并生成pcb板。PROTEL99SE是一個全32位的電路板設計軟件，使用該軟件可以容易地設計電路原理圖、畫元件圖、設計電路板圖、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。原理圖的設計步驟如下：</p><p>　　設置原理圖設計環(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，不需要用導線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(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。給出檢查報告，若有錯誤則要根據(jù)錯誤進行改正。</p><p>　　生成網(wǎng)絡表。所謂網(wǎng)絡表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認各個元件和它們之間的關系。</p><p>　　對pcb

52、板的設計主要分為以下幾個步驟；</p><p>　　使用原理圖編輯器設計原理圖，進行電氣檢查(ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡表。</p><p>　　進入電路板(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)絡表。如果在前面的元件封裝不規(guī)范，這里面會出現(xiàn)許多錯誤，需要花時間慢慢改，直到?jīng)]有

53、錯誤時將元器件導入到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)設置工作，比如焊盤大小、孔徑大小、線寬、安全距離等等。設置完成后覆銅打印，完成整個電路板的設計。</p><p>　　接下來是焊接的工作，這部分相對來說并不陌生，在大二時曾進行過電子課程的

54、實習，主要就是完成收音機的焊接。還有就是暑假在醫(yī)院設備科實習，焊接技術有很大的改進。焊接通常要求：①焊點接觸良好，尤其避免虛焊、短接的產(chǎn)生；②焊點要有足夠的機械強度以保證被焊點不致滑落；③焊點表面應美觀，有光澤。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件部分設計</p><p>　　本系統(tǒng)對溫室環(huán)境信息的采集和傳輸必須通過軟件來實現(xiàn)，包括上位機的軟件設計和下位機的軟件設計。</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>　　單片機上電后，溫濕度傳感器和光敏電阻采集當前環(huán)境的溫濕度和光照強度信息并且通過無線傳輸模塊傳輸?shù)缴衔粰C上進行液晶顯示，液晶屏馬上顯示當前的溫濕度及光照強度，若按下復位按鍵，則調(diào)用復位子程序，否則液晶屏就一直顯示當前的溫濕度及光照強度的數(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個功能：對環(huán)境溫濕度以及光照強度數(shù)據(jù)采集和無線發(fā)送。DHT11與單片機的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

57、，讓單片機對其進行處理。光敏電阻則是用來進行光照強度信息采集的，因為光敏電阻采集的數(shù)據(jù)為模擬信號，不能直接用來顯示，所以必須先對其進行A/D轉(zhuǎn)化，ADC0832就是用來對數(shù)據(jù)進行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)送到上位機的

58、無線模塊中，達到遠程無線傳送的目的。</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是整個程序的最后一個模塊，是人機交互界面。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是一個簡單的反射式顯示設備，即外界有光強是才能顯示，所以顯示必須加背光。LCD共有2×16個單元的顯示單位。</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果</b></p><p><b>　　4.1 實物

60、調(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試系統(tǒng)實物圖4-1 </p><p><b>　　圖4-1系統(tǒng)實物圖</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)單片機處理后，顯示當前溫度為24攝氏度，

61、濕度為百分之26，光照強度等級為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同步的數(shù)據(jù)，溫度為24攝氏度，濕度為百分之26，光照強度等級為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>　　本文實現(xiàn)了一種基于單片機的無線溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計，該系統(tǒng)具有功耗低、操作簡便、遠程通訊等特點。</p><p>　　對于溫室，我們要監(jiān)測的環(huán)境因素除了本文介紹的溫濕度和光照強度外，本來還有二氧化碳含量等因素。出于畢設的成本和學生的能力等各方面的考慮，最終選擇只監(jiān)測溫濕度和光照強度這三個環(huán)境因素。</p><p>　　在設計該系統(tǒng)時，首先

63、要考慮的就是傳感器這個因素，因為傳感器的好壞直接關系到數(shù)據(jù)測量結(jié)果的準確性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　所以在溫濕度測量方面我選擇了DHT11溫濕度傳感器，因為該傳感器具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。而且該傳感器穩(wěn)定性高，信號傳輸距離遠，很適合這個系統(tǒng)的設計和開發(fā)。</p><p>　　在光照強度信號的采集方面，因為出于對畢設成本的考慮，所以我就選用了，光

64、敏電阻來代替光照強度傳感器，由于光敏電阻采集到的是模擬信號，所以還需要對其進行信號的轉(zhuǎn)化，這里選用了ADC0832對其進行信號的轉(zhuǎn)化，進行信號轉(zhuǎn)化之后把信號的強度分為5個等級來表示光照強度。</p><p>　　在單片機系統(tǒng)處理和無線發(fā)射模塊的設計中，綜合能力要求比較高，對C語言編程要有很好的掌握，無線通訊技術又有深刻的了解，最后通過多次的調(diào)試還是實現(xiàn)了無線監(jiān)測的功能。</p><p>　

65、　隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也必將進入現(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，所以實現(xiàn)對農(nóng)作物的生長條件的實時監(jiān)測是實現(xiàn)高產(chǎn)出的前提。而傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段過程繁瑣，并且系統(tǒng)很不穩(wěn)定，所以很難得到推廣和應用。而本設計則正好解決了這一問題，既能實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，又方便。所以本設計能很好的為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務。</p><p>　　5.2 不足之處和展望</p><p>　　

66、由于時間的倉促和實驗條件的有限，本設計還存在著一些不足：</p><p>　　光照強度數(shù)據(jù)的采集上還不夠精確，所以應該講光照的亮度等級在多分出幾個等級。</p><p>　　環(huán)境信號采集時節(jié)點還不夠多，造成采集的結(jié)果不夠準確，所以應該多加幾個采集節(jié) </p><p>　　點，是結(jié)果更加準確。</p><p>　　無線傳輸?shù)木嚯x還不夠遠，所以

67、應該對無線收發(fā)模塊進行優(yōu)化，使傳輸距離更加遠。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王寶芹, 范長勝, 郭艷玲. 基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)設計[J]. 林業(yè)機械與木工設備,2008,25-32.</p><p>　　[2] 王 秀. 基于無線傳輸?shù)倪h程環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 通 信 技 術 ,

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溫濕度采集系統(tǒng)的設計[J]. 農(nóng)機化研究,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]. 山東理工大學學報(自然科學版),2010,33-40.</p><p>　　[5] 盧　超, 溫室大棚無線溫濕度監(jiān)

69、測裝置的設計[J]. 農(nóng)機化研究,2011,28-33.</p><p>　　[6] 姚傳安,季寶杰. 溫室環(huán)境監(jiān)控無線傳感器系統(tǒng)的設計 [J]. 工業(yè)儀表與自動化裝置,2008,30-40.</p><p>　　[7] 夷文玉,陳　維. 無線環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代電子技術,2010,22-32.</p><p>　　[8] 劉士光,等. 無線通信技術在溫室

70、測控系統(tǒng)中的應用研究 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,2006,32-44.</p><p>　　[9] 李鴻主編. 單片機原理及應用. 湖南大學出版社,2003,32-45.</p><p>　　[10] 李強，唐銘卓，楊桂芹. 無線收發(fā)模塊設計實現(xiàn)[J].江西通信科技,2010,(4):38-40.</p><p><b>　　致謝</b><

71、/p><p>　　經(jīng)過一個多學期的設計，終于要告一段落了，其實，這個設計的完成并除了個人的研究外，離不開很多人的幫助。首先，要衷心感謝我的導師xx老師，是xx老師給了我設計的思路，讓我有計劃地開始研究，并在后期的設計過程中給予指導。其次，在設計的過程中我的同學也給了我很大的幫助，每當我在實驗室對一個問題百思不得其解的時候，旁邊的同學總能給我提供思路或者給我其他方面的幫助。</p><p>