温湿度控制-设计说明书
编号：
CP-51-2021-045-LW
设计摘要：
温湿度的测量在很多领域内都有相关的应用,对温控系统的研究也具有重要意义，高科技农业技术的重要组成之一就是温室控制技术，在当今全球研究的高科技农业技术里占有一席之地。由于科技发展和社会的不断进步，蔬菜温室大棚所种植的反季节蔬菜已成为了民众如今离不开的的食物，因此对温室大棚技术的研究是很有必要的。
目前，全世界都在关注着温控系统的发展情形，并时刻贡献着自己的一点绵薄之力，并且集思广益，探索到了当今的温湿度类检测系统存在的主要问题并且对这些问题进行了深入研究，以此为基础，设计研发出了一种基于单片机的温湿度控制系统。让这种系统在一些特定的情况下工作，比如说对于温度和湿度准确控制的条件相对严苛的情况下，这个系统就会帮助我们快、准、稳且自主的识别和处理这一类情况。本设计最主要的是软件电路，借助温湿度检测模块，把搜集到的温湿度信号输送给单片机，然后由单片机作为一个中转站，去处理这些搜集到的温湿度信号，最后在LCD1602显示器上显示。温湿度一旦出现异常情况，超过正常的设置范围，报警电路就会发出提示声音提醒，与此同时，采取相应的控制方式，在模拟设备的过程中，将温湿度控制在我们要求的范围内。
这个设计由STC89C52单片机为设计的主体，辅助器件为DHT11温湿度传感器,意在实现智能又便捷的控制系统。这个设计系统包括：单片机最小系统、温湿度检测电路、LCD显示电路、键盘电路、报警电路和恒温恒湿控制电路等关键的6个部分和其余一些器件组成。设计实施性强，抗干扰等级高、损耗低，对温湿度控制仪器的高性能和商品化提供了很好的参考。
关键词：单片机；温湿度；液晶；智能控制
字数：17000+
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目 录
摘 要
Abstract
1 绪论
1.1 概述
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
2 系统总体方案设计
2.1 设计要求
2.2 方案选择
2.2.1 传感器的选择
2.2.2 单片机的选择
3 系统硬件设计
3.1 整体方案设计
3.1.1 系统概述
3.1.2 系统框图
3.2 最小系统模块
3.2.1 STC89C52简介
3.2.2 8051单片机的引脚图
3.2.3 最小系统电路
3.3 DHT11传感器电路
3.3.1 DHT11简介
3.3.2 接口说明
3.3.3 DHT11模块电路图
3.4 液晶显示电路
3.4.1 1602液晶简介
3.4.2 液晶引脚说明
3.4.3 指令介绍
3.4.4 液晶显示模块电路
3.5 蜂鸣器模块
3.6 按键输入模块
3.7 继电器电路
4 软件设计
4.1 程序语言及开发环境
4.2 程序流程图设计
4.2.1 总体程序流程图设计
4.2.2 1602液晶程序设计
4.2.3 温湿度DHT11传感器程序设计
5 系统的仿真与调试
5.1 仿真软件介绍
5.2 仿真与调试
5.2.1 仿真准备工作
5.3 仿真调试过程
5.3.1 仿真调试结果
6 总结
致 谢
参考文献
附 录
1 绪论
1.1 概述
现如今人类的生活与温湿度有着极大的联系。温湿度控制是组成近些年来检测技术的关键部分，它的重要作用主要体现在提高产品质量和产量，不浪费资源和生产安全等方面。所以，这种保证能更快、更准的测量温湿度的技术及其装备受到国内外的一致重视，都想将这类最新的技术运用到自己国家的农业发展上。在信息化时代的飞速发展以及工业化的不断进步下，温度和湿度控制的实用性已经远远超过了我们的预想，它的功能也就一步步地被挖掘了出来。已经直接或间接触及到人类的基本生活，多多少少会左右我们的生活水平，主要表现在生物用品、医疗卫生、科学研究、国家建设等方面。拿最基本的来说，我们身体的健康也多少会受到温湿度高低的影响，并且在一些方面影响到我们的正常生活。对于以上情况的分析，实现对温湿度的自由把控是农业生产方面的重中之重，若想快速发展，这就是必经之路。近年来，人类利用智能化数字式温湿度传感器以及研发温湿度信息的在线检测技术正在以一天一个新样貌进步，已成为大势所趋。
近年来，在国家全面建成小康社会的条件下，反季节农作物的需求量变得越来越大，越来越普遍，温室的控制系统越来越先进，温室的建造成本越来越贵，温室的性能及自动化程度状况越来越与时俱进。这些条件的推陈出新，得到的结果是农作物的质量越来越符合我们的可用标准。相信在不久的将来，随着各类电子器件的飞速发展还有性价比的提高，所有相关的展望都能被实现。毫无疑问的，在农业范围内，温度与湿度也会或多或少决定各种植物生长发育的快慢，此次设计的最初想法也由于此。
植物的生长和发育受到不止一种环境因素的影响，为了使这些环境因素变得更为可控，温室大棚温湿度控制系统的现世就将堵在这条道路上的大石头搬开了。温棚农业能够让植物在最适宜的环境中成长并且尽可能的免受原生态复杂多变环境因素的影响，对高科技农业技术的发展有里程碑式的意义。最初的蔬菜大棚只是借助于人工力量，没有人为操纵就会使这一想法落空，而且大多是通过在大棚内悬挂温度计观察温度计显示的示数，还要根据先前的经验去处理才能达到我们想要的目的。但是这种办法不仅耗费不少的时间和精力，而且很大可能会造成不小的损失，比如测控准确度不高、劳动要求高，再比如不能及时测控等情况。因而这种传统的做法很难达到预期的效果，大大增加了成本不说，还浪费了很多人力物力。当代科技温室大棚控制系统，以传统人工温室大棚的发展经验为基础，再结合许多高科技技术建立而来。它可以在不需要耗费过多劳动力的情况下实现传统温室大棚的所有功能。在传统温室大棚的层面上，它更能符合零污染、高产、高品质等相关要求。农业研究方向一定要确保是正确的，这是首要的事情。工欲善其事必先利其器，最先要动用可支配的人力物力大力发展农业技术工程和相关的农业基础设备。做到严谨合理地控制温度、湿度等环境因素。这就要求开发价格相对低廉的、自动化效率高的自动化控制设备。塑料日光温室大棚很符合现在国家提倡的节能减排等标准，目前在我国温室设施的结构类型中脱颖而出。在1997年，我国的蔬菜温室大棚面积已达16.7万公顷，紧随其后出现的节能型的日光蔬菜温室大棚，平均每年能为我们节省大约20吨燃煤每亩地[1]。因此，对现代化智能温室大棚的研究和学习是非常有必要的。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国外研究现状
智能温室大棚检控系统的初始应用是以西方先进国家为主，特别是美国。国外对此技术的研究相比我国较早，于20世纪70年代就有了这一方面的进步和发展，外国的关于传统温室应用的起源比我国早了很长时间。然而在我国农业发展方面，相关使用却不多，这就造成了与发达国家相比有较大差异的局面。模拟式的组合仪表和分布式控制系统在国外被先后研发出来。二十世纪七十年代，利用虚拟的模拟器，对现场环境因素输入的信号进行收集，以此为基础建立数据库，成功控制温室。在1889年，慢慢变成了分布式的温控系统。现在全世界各处的智能化蔬菜大棚温室技术的发展都呈现上升趋势，比如说美国、加拿大等，都是温室科技发展领域的领头羊，亚洲此类技术的发展也是指日可待[3]。
美国：在这方面有很高的技术水平。是最先将智能化技术和植物温湿度管理系统结合起来的的国家之一，对温室外界的环境因子起到监测和控制的作用。
荷兰：他们将鲜花生产技术作为温室系统研究的方向之一。荷兰当地生产出的农作物质量上乘的原因主要可分为两个：一是农作物基本出自温室，二是技术水平掌握娴熟。因此他们的此类产物在全世界很受欢迎。荷兰温室大棚面积占比超过了全世界的五分之一，实际操作都由计算机完成。
亚洲：是国内外温室技术发展起步最迟的区域。但中国、日本与韩国的技术都较为发达。日本由于自身恶劣的环境条件，加紧了其温室控制技术的飞速发展。
温室自动控制科技技术的快速发展给我们带来了不少益处，现在国内外的温湿度测控技术发展正朝着我们预想的方向一步步走向更好，一些国家在实现基本自动化的情况下，追求更高的技术水平，向着完全智能化的方向拼搏。
1.2.2 国内研究现状
现代社会随着各行各界的努力，科学技术的发展已经是造福了整个人类。特别是民以食为天，所以尤其是农业方面，就投入了更多技术。农业生产方面的的研究和开发利用在人民眼里占有举足轻重的地位，任何风吹草动都会引起农业界的轩然大波，温控系统更是这一领域内的敏感神经。每个人都应该了解和明白，现代温室大棚的发展与现代高新经济型农业这二者是完全唇齿相依的关系，发展也紧密相连，并发挥着潜在作用。现代化的温室控制系统是一种改善调节大棚内部环境的科学系统，是一条促进现代化农业进步的主干道，若要保证整个系统的正常运行，还得需要一些能发挥感应作用的器件来协助完成。智能控制系统创立的初衷就是要将科学技术与农业发展有效地“捆绑”起来，达到双赢的过程。系统的软硬件互相配合工作，按设定的指令控制完成智能化的管理工作。运用计算机技术和自动控制技术来达到农业生产和管理自动化的目标，成为农业发展的主要标志。随着电子信息技术的快速进步，也导致了大棚温室控制技术领域的一场大变动。在很多方面都起到一定作用，农业发展的无限推进也给人民带来了可观的经济效益，毫无疑问会引发一系列的社会效应。温室大棚得到认可和推广的原因就是它能够给植物的快速生长提供一个良好的外界条件，就算是温湿度对植物生长产生影响，也阻碍不了植物的正常生长。温室大棚还能够让植物生长不受到季节问题的干扰，和大自然做“斗争”，让很多农作物在本身不适合生长的季节和环境中成长已经不只是一个想法，不用一定是应季才能吃到想吃的瓜果。为人民生活谋福利，这一发展也可以一定程度上帮助农民增加收益。我国工程技术人员兢兢业业，持之以恒，不故步自封，勇于承认自己的短板，不断突破自己，取得了不小的成绩。可是该技术有一定的局限性，它只能对温湿度的单项环境因子进行掌控，所以没有达到预想的效果，还需我们细细研究。采用现代化控制系统也不在少数，但是，结果却不尽人意，归根结底，一个重要的原因是严重缺乏足够的专业管理经验和技术支撑，创造不了更多经济效益，另一个原因是它的本身的价格昂贵，不能被大多相关行业所接受，这就在国内推广大受限制。结合我国的基本国情，利用便宜但不影响使用功能的电子产品，使价格能够被广大用户所接受，加以使用，才能使智能温室大棚控制系统在农业中发挥巨大作用。在技术上，与发达国家确有差距，但这并不能阻挡我们前进的脚步，只会激发我们的斗志。我国温湿度控制系统的发展要想达到更高的覆盖面式的利用率，还有很长一段路要走。实际上还是有不少困难阻碍着我们，比如说主要的装备设施不够全面，产业化水平低，控制技术不先进，资源共享完成度差和可控性差等劣势。
二十世纪九十年代初期，我国科学家在研究学习了许多温室大棚建造经验的基础上，分析利弊，研发出了更为先进的控制管理系统，由此开发出了在电脑上可供使用的控制软件。
1999年，河北职业技术学院研制出了新型蔬菜大棚温室控制系统。它可以对大棚里不利的环境因素进行监测与控制。但是由于建造成本太大并且对工作人员的技术要求太高等原因，这种刚出世的现代化温室技术并没有得到想象中该有的发展。
本文的目的意在探寻蔬菜大棚温室环境自动控制系统在实践中的应用，并且推动温室温湿度控制系统的发展进程。
