基于单片机农业大棚控制监测系统,1,改-基于单片机农业大棚控制检测系统
来源：银行从业 发布时间：2020-11-14 点击：
目
录 摘 摘
要 ........................................................................................................................................ 1
Abstract ..................................................................................................................................... 2
1
引
言 .............................................................................................................................. 3
1.1
研究背景及意义 ................................................................................................................. 3
1.2
设计思想及基本功能 ......................................................................................................... 4
2
系统总体设计 ...................................................................................................................... 5
2.1
设计要求 ............................................................................................................................. 5
2.2
方案选择 ............................................................................................................................. 5
2.2.1 温湿度传感器的选择 ...................................................................................................... 5
2.2.2 光照传感器的选择 .......................................................................................................... 5
2.2.3 单片机的选择 .................................................................................................................. 5
3 系统硬件设计 ........................................................................................................................ 7
3.1
整体方案设计 ..................................................................................................................... 7
3.1.1 系统概述 .......................................................................................................................... 7
3.1.2 系统框图 .......................................................................................................................... 7
3.2
最小系统模块 ..................................................................................................................... 7
3.2.1 STC89C52 简介 ................................................................................................................ 7
3.2.2 最小系统电路 .................................................................................................................. 9
3.3
DHT11 传感器电路 ........................................................................................................... 10
3.3.1 DHT11 简介 .................................................................................................................... 10
3.3.2 DHT11 模块电路 ............................................................................................................ 10
3.4
光照采集电路 ................................................................................................................... 12
3.4.1 光照传感器简介 ............................................................................................................ 12
3.4.2 bh1750fvi 简介 ............................................................................................................... 12
3.4.3 光照传感器模块电路 .................................................................................................... 13
3.5
液晶显示电路 ................................................................................................................... 13
3.5.1 1602 液晶简介 ................................................................................................................ 13
3.5.2 液晶显示模块电路 ........................................................................................................ 14
2 3.6
蜂鸣器模块 ....................................................................................................................... 15
3.7
按键输入模块 ................................................................................................................... 16
3.8
LED 显示电路 ................................................................................................................... 16
4 软件设计 .............................................................................................................................. 18
4.1
程序语言及开发环境 ....................................................................................................... 18
4.2
程序流程图设计 ............................................................................................................... 18
4.2.1 总体程序流程图设计 .................................................................................................... 18
4.2.2 1602 液晶程序设计 ........................................................................................................ 19
4.2.3 温湿度 DHT11 传感器程序设计 .................................................................................. 20
4.2.4 光照模块程序设计 ........................................................................................................ 21
5 仿
真 .............................................................................................................................. 22
6 结
论 .............................................................................................................................. 24
谢 谢
辞 ................................................................................................................................ 25
参 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 26
录 附录 A 主程序代码 ................................................................................................................ 27
录 附录 B 系统设计原理图 ........................................................................................................ 29
录 附录 C
系统仿真总图 .......................................................................................................... 30
1 基于单片机的农业大棚检测采集系统设计 摘
要 ：农业的生产当中经常要用到的基本的参数有湿度以及温度，这两者对农作物的品质与产量会产生很大程度的影响。本次设计方案采用的是把单片机、计算机技术以及传感器三者结合到一起从而设计得出一套完整的现代化温室大棚所需要的温湿度数据的采集系统。
这个设计的关键部分是要使用到单片机最小应用系统。设计里检测的部分则是用的bh1750fvi 光照检测型传感器、一种有已校准数字信号输出的温湿度传感器（DHT11）以及使用 1602 液晶的显示设备。拥有这几种传感器，检测部分就能够同时显示出系统检查出的具体的湿度、温度以及光照的强度等项目。除此之外本次设计的系统里还包含有蜂鸣器电路、发光二极管（LED）灯电路以及键盘电路等，这些电路结合形成了此次设计里的超限报警版块。运用到上述技术设计出的整个结构功耗不高、简单而紧凑、有较强的抗干扰能力，总体上来说性能较好，是一类可以将便捷与智能结合的能完成湿度、温度加上光照在内的具体测量的一个系统。
关键词：温室大棚；温度和湿度传感器；单片机
2 The design of detection and collection system for agricultural greenhouse based on single chip microcomputer Abstract：
Basic parameters commonly used in agricultural production are humidity and temperature, both of which have a great influence on the quality and yield of crops. This design combines single chip microcomputer, sensor and computer technology to design a complete set of modern greenhouse for the temperature and humidity data acquisition system . This design key part is must use the monolithic integrated circuit minimum application system. The detection part of the design is the bh1750fvi light detection sensor, a temperature and humidity sensor with calibrated digital signal output (Dht11) and a display device using 1602 LCD. With these sensors, the inspection section can simultaneously display the specific humidity, temperature, and intensity of light detected by the system. In addition to the design of the system also contains a buzzer circuit, light-emitting diode circuit and keyboard circuit, these circuits combined to form the design of the ultra-limit alarm board. The whole structure designed by using the above technology has low power consumption, is simple and compact, has strong antiinterference capacity, and generally has a good performance.It is a convenient and intelligent combination of humidity, temperature and light can be completed specific measurement system. Keywords：Greenhouse; emperature and humidity sensor；MCU
3 基于单片机的农业大棚检测采集系统设计
1
引
言 1.1 研究背景及意义 我国一直对农业生产都是极为重视的，每一年政府都会给很多的农业产业提供补助，但到目前为止，农业这一块还是存在着很多的问题。目前农业上具体表现出的问题有如下几个方面：首先是中国的人口众多；再则是我国国内的资源十分匮乏；还有就是我国的农业生产耗费的资金十分高而技术却不见得十分好，还缺乏比较大规模类型的工业企业。想要解决这几个难题，关键就在于要让中国的传统落后的农业发生改变，使其变为现代化的科学技术类型的农业。如果能实现这个，粮食的安全性就能得到很好的保障，且农业生产的质量、效率以及产量都能得到提高。通过运用设备齐全的可以实现农业高生产力以及高质量的技术来精准把控农业生产的整个过程，将十分有利于加快我国农业向现代化转变的进程。
作为农业生产里常见到的基本参数，湿度与温度会对农作物的品质以及产量产生很大程度的影响。基于现代科学的快速发展以及计算机技术的爆发式推进，这两者在提升农业的生产力上表现出了重要的作用。我们可以借助单片机程序，设计系统来精准的把控湿度与温度，做到温度和湿度动态的存储、显示以及监测。这是一种可以满足国内产品的质量、生产的体系以及节能方面的标准的温度控制采集系统。而此次的设计就是要把计算机技术、传感器以及单片机等技术结合在一起从而设计制造出一套完整的符合现代化温室大棚的温度和湿度采集的系统。
国外温室控制技术以美国的技术最为先进，原因是美国的计算机技术发展十分迅猛，而计算机技术的发展也让以计算机为核心部分的温室环境的控制技术得到快速发展。温室大棚的内部控制项目包含对土壤及整个室内的温度、二氧化碳的浓度、酸碱度以及通风口的状况等的控制；外部控制则包含对大气的湿度、光照的强度以及风向和风速等的控制。通过使用温室系统，农业的生产和发展能到非常大的帮助，效率也会得到提高，还能做到在减低劳动量的同时得到更加多的、质量更加好的产品。上世纪八十年代的时候荷兰这个国家就已经着手于通过计算机自主控制温室的系统的研究开发，且一直都在
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4 研究和模拟控制软件。这个系统可以通过一个交互式的界面传达出一些必要的信息，从而设置好参数并且绘制出具体的曲线，还能直接从设定好的时间数据库里调用测量数据曲线以及修正值曲线。使用这个系统能够以一种非常便捷的方式直接对计算机串行端口的数据进行查询，还能实现上下位机彼此间的信息沟通。除此之外，它还具备控制和显示信息、设置参数设置、监控温室环境以及对数据做出调整等众多功能。
1.2 设计思想及基本功能 对于我国存在的蔬菜大棚方面的这些问题，做出具体的分析以及调查之后才对本次的设计目的做出具体的计划。此次的设计应该要能完成这样一件事，即通过对光照度以及做出数据采取之后把结果输送进单片机，随后数据会被单片机进一步处理，最后是把处理过的数据输送至显示模块以使其得以显示。在这个过程中，如果采集的结果比系统起先设好的报警限值要大就会触发警报。解除警报的做法是用一些按键对报警阈值的大小做出调整。
本次设计的系统可以全面且及时的对温室环境中的温湿度进行采集与监测，并且还可以将以前的采集结果记录保存，让人们更加方便及时地对数据进行查看和做出对比。除此之外系统还包含显示模块。显示模块通过图形的方式使得参数得到更加直接的显示，体现了智能远程的监测温度和湿度的思想。
5 2
系统总体设计 2.1 设计要求 (1)对 51 型的单片机具体的开发环境要进行了解，同时要掌握 C 语言的具体运用然后对工程文件进行编写；
(2)对于设计需用单片机的内部的具体结构包括设计中要用的资源都要熟悉。除此之外还要会对软件以及硬件设备进行基本的调试；
(3)独立完成最小系统的构建并且建立与之有关的硬件的具体电路结构；
(4)对湿度、温度和光照强度进行检测的原理以及方法要熟练。
2.2 方案选择 2.2.1 温湿度传感器的选择 方案一：选 dht11 作湿度和温度的检测模块。作为一种数字输出的复合型传感器，DHT11 包含有 NTC 式温度检测和电阻式干事两种元件，能够检测 20%—90%RH 湿度，有±5%RH 的误差，检测的温度为 0 到 50℃，有±2℃的误差。
方案二：选择 SHT11 作温度和湿度的检测模块。SHT11 作为一种精度比较高的元件，湿度测量范围为 0—100%RH，测量精度为 0.1%RH；温度测量范围为-40-123.8℃，精度为±0.01℃。价格较高。
本次是大棚监测，对精度要求不高，应选择方案一。
2.2.2 光照传感器的选择 选用光照传感器用 bh1750fvi 作为例子，它具有极灵敏的模块与极广泛的测量范围，且其几乎不用依赖光源。传感器使用 iic 接口做到与单片机之间数据的传输，跳过 ad 转换，直接输出当前环境下的光照强度的具体结果，输出结果选用勒克斯作为其单位。
2.2.3 单片机的选择 选择单片机作系统控制器是因为它具备许多优点，比如性价比极高、低功耗以及非常可靠等。正是因为它具有的这些优点使得它快速发展壮大。单片机有着强大的计算能力，能够完成逻辑功能的各种运算，因而在编程上非常灵活。另一方面它带有计数器和定时器，因此能被用于计数和定时。此外，单片机的体积也不大，成本又较为低廉，这
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6 些也是使其得到广泛运用的优势。单片机的选择有以下三种方案。
方案一：选择德州仪器（TI）公司生产的 STM32 作主芯片，数字信号处理芯片（DSP）是一种非常专业的运算型芯片。这款芯片具有超高的运行速度以及极为稳定的性能，适合用于进行复杂的运算，但相对的这款芯片的成本比较高。
方案二：选择 STC89C51 型号的单片机作主芯片。STC89C51 是一款入门级的单片机，它的价格比较低，适用面广泛，可以较好的应对多种状况，而且比较容易对它进行后期的维护与升级。
方案三：选择 ATML 公司的 AT 型号的单片机。这一款价格比较便宜，但缺点是芯片的运行速度不高且只能做简单的运算。
经过分析，最终选择方案二，这个方案选择的单片机价格比较合适，且性能又稳定，其后期的维护和升级也比较容易进行。
7 3 系统硬件设计 3.1 整体方案设计 3.1.1 系统概述 系统以 stc89c2 型号的单片机作核心器件，并且把电容和晶振等器件组合构建出最小系统。在最小系统的周围是其他的模块。这里面，温度和湿度采集器选择的是 DHT11型号的传感器，用来把采取好的湿温度数据输送进单片机。输入设置版块选用的按键是轻触型按键。报警板块用的是发光二极管与蜂鸣器。gy-30 把对光照强度采取到的结果输送至单片机。显示设备用的是 1602 型液晶。电源的选择则是 USB 5V。
3.1.2 系统框图
图 3-1 系统框图 3.2 最小系统模块 3.2.1 STC89C52 简介 （1）简要描述 stc89c52 是一种性能高和电压低的八位单片机型号。它有只读储存器以及二百五十六字节的随机储存器（ram）。它使用 ATMEL 公司的非易失性和高密度的存储技术生产的、可以兼容标准的 mcs-51 指令系统的器件内部有通用的 FLASH 存储单元以及八位中央处理器。可以看出，拥有强大的功能 stc89c52 型单片机可以提供许多的比较复杂的系统对应用场合进行控制。
（2）8051 型单片机具备的引脚功能 mcs-51 系列的单片机一般会使用四十个引脚，封装方式是双列直插式，制造运用的1602 型液
单片机的
最小系统
dht11 型温湿度一体的传感器 蜂鸣器 集成的光照 传感器 发光二极管指示灯 按键的设置输入
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8 是 hmos 工艺。它的外部的引脚排列如下图 3-2 所示。
3-2 STC89C52 引脚图 其中，各个引脚的功能如下: ① 主电源引脚 vcc（40 脚），接在＋5V 电源的正端； gnd（20 脚），接在＋5V 电源的地端； ② 外部振荡器或者外接晶体引脚 xtal1（19 脚），用来连接外部晶振的引脚之一。它在单片机的内部是作为反相运算放大器的输入端。运用外部振荡器的时侯，这个引脚要接地。
xtal2（18 脚），用来连接外部振荡器的另一个引脚。它在单片机的内部是作为时钟电路的内部输入端以及反相运算放大器的输出端。运用外部振荡器的时侯，这个引脚要接外部晶振输出端。
③ 控制信号线 reset（9 脚）：复位信号的输入端。即掉电时的内部 ram 的备用电源的输入端。
ale（30 脚）：地址锁存允许。运用 ale 锁存从 P0 端口输出来的低八位地址。在对片内 eprom 进行编程的时候，编程脉冲就是经由此输入。
psen（29 脚），外部程序储存器读取和选择通信号。
ea（31 脚）,编程电压输入。ea 是高电平的时候，访问的是内部储存器；是低电平的时侯，访问的是外部储存器。
④ 多功能的 I/O 口引脚 8051 型号的单片机设置有四个双向的 I/O 口（P0、P1、P2、P3）。每组 I/O 口都能够单独作输入或者输出口，其中：
p0 口（32 脚-39 脚）——是一个双向口，可以用作输入口也可以作为输出口，能驱动八个 lsttl 门电路。在实际运用里常常作分时使用的地址或者数据的总线口。在对外部P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40
9 的程序或是数据储存器进行寻址的时候时，要低八位地址然后和数据总线分时的使用 p0口。
p1 口（1 脚-8 脚）——是一个准双向口，能够驱动四个 lsttl 门电路。当它作为输入线的时侯，锁存器必须要先由单片机写入“1”。每一位都可以编程成为输入线或者是输出线。
p2 口（21 脚-28 脚）——是一个准双向口，能够驱动四个 lsttl 门电路。用它作输入口或者输出口的时候，在实际运用里一般是作地址总线里的高八位，和 p0 口相结合构成十六位的地址总线，然后用来寻址外部储存器接口电路 p3 口（10 脚-17 脚）——是一个准双向口，能够驱动四个 lsttl 门电路。p3 口是一个双功能口，当它作第一功能用的时侯，和 p1 口用法一样；当它作为第二功能用时，则每一位都有其特定的用途。
3.2.2 最小系统电路 stc89c52 的最小系统如下图 3-3。这个最小系统由复位电路、电源电路以及晶振电路这三个部分构成。其中晶振电路包含着有两个三十皮法的电容 c2 与 c3 以及 12m 的晶振 x1。电容在这里的作用是起振，也就是能让晶振更加容易的起振，它的取值范围在十五皮法到三十三皮法之间。晶振也可以取 24m，取的值越高，那么单片机执行的速度就会越快。在设计电路的时候，让晶振这一部分更加靠近单片机得到的效果会更好。
单片机的复位电路就像是电脑重启的那部分。使用电脑的过程中发生死机现象时，只需要摁下重启键，那么电脑里面的程序就会重新从头开始执行。单片机和电脑相似，在运行过程中单片机系统因为环境的干扰发生程序跑飞时，只要摁下复位键，那么单片机的内部程序就会重新从头开始执行。
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图 3-3 单片机最小系统 3.3 DHT11 传感器电路 3.3.1 DHT11 简介 （图 3-4）型号的数字温度和湿度传感器是一种复合型传感器。此传感器运用专门的温度和湿度传感技术以及数字模块采取收集技术，以保障产品拥有极高的稳定性和可靠性。它包含有 ntc 测温与电阻式感湿元器件，还和一个具有高性能的八位单片机连接。dhT11 这个产品因而具备极优秀的品质质量，且还用非常灵敏的反应，性价比超高。
图 3-4 数字温湿度传感器 3.3.2 DHT11 模块电路 dht11 具有的模块电路图如下：
P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U2VCCGNDC210uFR510KVCCGND12X112MC330pFC430pFGND123456789R3103P00P01P02P03P04P05P06P07KEY1KEY2KEY3TXDRXDVCCDHTBEEPRSENRWLED1LED2LED3LED4LED5LED6SDASCL
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图 3-5 dht11 模块连接图 （1）接口的说明
建议在连接线的长度低于二十米的时侯用五千兆的上拉电阻,超过二十米的时侯则依据实际的情况配合使用合适阻值的上拉电阻。
（2）引脚的具体的说明 Pin1 (vdd)，是电源的引脚，供电的电压范围在三到五点五伏之间。
Pin2（data），是串行数据，注意使用单总线。
Pin3（nc），注意悬浮。
Pin4（vdd），是接地端。
（3）串行的接口
data 被用在 dht11 和微处理器两者间的通讯以及同步,采用的是单总线的数据格式,一次的通讯时长在四微秒左右,数据分为整数和小数两部分,具体的格式会在下面作出说明。现在的小数部分被用在以后扩展,因此现在的读数零。
数据格式是四个八位的湿度整数部分、湿度小数部分、温度小数部分与温度整数部分此外还要再加一个八位的校验和。没有错误的话，校验和的数据应该是和前面四个八位的湿度整数部分、湿度小数部分、温度小数部分与温度整数部分加出来的结果一致。用户单片机在发送出一次开始的信号以后,dht11 会转变它的模式，由低功耗变为高速模式。在主机的开始信号结束之后，dht11 就会发出响应的信号,并把 40bit 的数据传送出去,同时触发一次信号的采取收集,这时用户可以选择只读取其中的一部分数据.在从模式下,dht11 在接收到开始信号的时候会触发一次温读和湿度数据采集。如果没有收到主机发送出来的开始信号,则不会触发温度和湿度的数据采集.当它采集完数据之后又将会由高速模式切换至低速模式。
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12 3.4 光照采集电路 3.4.1 光照传感器简介 光照传感器，一种是可以测量与感知环境当中某一点的具体的光照强度的敏感元器件。它把环境当中的光照以及其他和光照有关的参量信息转变为电信号，从这些电信号的强弱程度就可以得出被监测的那一点在环境当中的具体的光照度信息，然后就能够做到检查、监测和报警。光照传感器还能够用接口电路和计算机构成一个可以自主检测、监控和报警的系统。
3.4.2 bh1750fvi 简介 （1）与产品相关的一些介绍
作为数字型的传感器集合而成的电路，bh1750fvi 可以使用高分辨率这个功能来对光强度的大范围的变化做出探测。具体的实物图详见 3-6。
图 3-6 bh1750fvi 的具体的实物图 （2）产品拥有的功能介绍
1.能承载 icbus 的接口。
2.拥有靠近光谱灵敏度的特性。
3.可以输出对应亮度的具体的数值。
4.输入光的范围非常广。
5.能够通过降低功率来做到低电流化。
6.可以通过五十赫兹或者六十赫兹的除光噪音功能完成稳定的测试。
7.能够承载一点八伏安的输入接口。
8.对其它的外界部件的需求很低，几乎没有。
9.对光源的依赖性不强。
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10.用有 2 种可供选择的 iic slave 地址。
11.光入口的大小对可调节的测量结果的影响比较大。
12.运用此产品可以进行一点一照度到十万照度之间的计算。
13.这个产品拥有正负百分之二十范围的最小误差。
14.这个产品受红外线的影响很小，几乎可以忽略不计。
3.4.3 光照传感器模块电路 传感器的具体的模块电路图见下：
图 3-7 光照模块的具体的电路图
1.pd 是与人的眼睛的反应相近的二极管。
2.amp 是能完成从 pd 电流到 pd 电压转换的运算放大器，。
3.adc 是通过转换模数取得十六位数据。
4.osc 是内部振荡器。
3.5 液晶显示电路 3.5.1 1602 液晶简介 作为一种显示装置，这一款显示器体积不大，功耗不高，重量也轻。基于它所具备的使用寿命长、功耗低以及无电磁辐射等特征，已经被广泛的运用在便携式的电子产品里。本次设计的系统用到的 1602 型就是一种性价比极高的液晶显示屏。它能够两行标准字符，每一行有十六个字符。这款液晶显示屏被广泛的运用在智能操作仪表与办公设备包括通信系统里面，它主要起到显示字符的作用。所以这款显示屏也被叫做“字符型的显示装置”。
1602 型号显示器主要的技术参数有一下几项：
:能容纳三十二个字符 :范围在四点五伏到五点五伏之间
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14 :两毫安（五伏）
:五伏 :2.95×4.35 毫米 3.5.2 液晶显示模块电路 液晶模块电路的具体连接图见 3-8。其中，一二脚分别接的是 gnd 和 vcc，两个都是当作的电源的输入端。第三脚地面端相连接，能通过调节电位器来对对比度做出一定的调整。作为液晶的控制脚的存在，第四脚是连在单片机 p12 上面的。第五脚是作为液晶当中读取和改写数据的存在，是连在单片机 p13 上面的。充当使能脚的第六脚是连在单片机 p14 上面的。从第七脚到第十四脚则是作为八位总线连在单片机 p0 端口上面。最后的第十五脚以及第十六脚是背后的电源脚。
图 3-8 液晶模块的具体的连接图
具体的引脚见 3-1：
表 3-1 1602 液晶引脚说明
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第一脚：是当作电源的接地端。
第二脚：接的是五伏安的正电源。
第三脚：vl 是调整对比度的端口。接不同的电源就会出现强弱程度不同的对比度。
第四脚：是命令的选择。
第五脚：r/w 是进行读与写的信号线。具体的状态要由 rs 和 r/w 之间的关系决定，比如当两个端口都为零的时候可以写入命令，当两端都为一的时候能够读取忙碌信号，而当 rs 端是一，r/w 端是零的时候可以录入数据。
第六脚：作为使能端。液晶里的指令将被执行在 e 端从一变化为零的时候。
第七脚到第十四脚：八位的双向数据线。
第十五脚：是当作背后的光源的正极。
第十六脚：是当作背后的光源的负极。
3.6 蜂鸣器模块 作为一款一体化结构类型的电子讯响装置，蜂鸣器的供电用的是直流电压。它作为发声装置被大范围的在复印机、电子玩具以及电话机这些数量众多的电子产品里使用。
蜂鸣器主要有两种类型，即电磁式和压电式蜂鸣器。其中压电式的构成有压电蜂鸣片、共鸣箱以及多谐振荡器等器件。多谐振荡器在接通电源以后会起振，同时发出一点五到二点五千赫兹范围的音频信号，而阻抗匹配器在这里起的作用是对压电蜂鸣片发声进行推动。电磁式的组成有膜片、线圈等器件。振荡器在接通电源以后会出现信号电流。这个电流要经过线圈，所以线圈会变得有磁场。在磁铁以及线圈的组合影响之下，膜片将按照一定周期振动发声。这次的设计当中使用到的类型是电磁式。
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图 3-9 蜂鸣器的具体电路情况 3.7 按键输入模块 键盘是在运用单片机的过程当中一定用得到的设备。在此次设计当中因为用到的按键数量不足，只有“设置”、“加”以及“减”这三个按键，所以用的单独的键盘。它的具体的连接情况图见 3-10：
图 3-10 按键的具体电路 3.8 LED 显示电路 发光二极管还有另外一个名字，led。它是由含有磷、砷、镓等化学元素的化合物制作而成。当空穴和电子复合的时侯可以辐射出可见光，所以能把用来制作发光二极管。发光二极管一般是当作电路和仪器当中的指示灯存在，或是组成数字、文字显示。
此次设计当中一共用到了六颗发光二极管灯，其中三颗是红色的，其余的就是绿色。红色是过高的意思，绿色则是过低的意思。具体的电路连接见 3-11：
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图 3-11 发光二极管的电路
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18 4 软件设计 4.1 程序语言及开发环境 作为一类能设计计算机程序的语言，C 语言同时具备了汇编语言和高级语言带有的一部分特点。它能用来设计工作系统，也能对具体的应用程序进行编写，也可以把它用作设计应用程序的语言，用来编写对计算机硬件没有依赖性的应用程序。它有非常广的应用范围以及极强对数据进行处理的能力。现在不止是软件开发需要用到它，许多的科学研究也要用到 C 语言。它能够编写软件。具体的运用详见单片机及其内嵌系统的具体开发。
美国的 keil software 这个公司研究出的 51 系列的 C 语言系统，其和汇编进行比较在功能结构以及可维护性等方面都有着明显的优势，容易学也容易使用。这个系统还提供了囊括 C 语言的编译器、连接器以及库管理强大装置的一套非常成熟的研发方案。这几个部分能够组合到一起是通过开发环境实现的。
4.2 程序流程图设计
4.2.1 总体程序流程图设计 系统具体的软件流程如图 4-1。先是要初始化液晶功能和显示内容包括报警值。第一步结束之后接下来就是开始循环了。这个过程的第一步就是对具体的检测结果进行读取然后把结果输送进液晶使其得到显示。接下来的第二步，对光照的具体结果进行获取然后也是一样输送进液晶使其得到显示。第三步是对刚才所取得的温度合湿度值以及光照值做出判断，数值不在正常范围之内的话会出现鸣叫警报，同一时刻指示灯会亮起来。第四步的操作是判断按钮有无被摁下，若已被摁下，则进入设置好的报警范围。到第四步结束就是完整的一次内容。若是重新开始做任务一其实就是开始循环。
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图 4-1 程序流程图 4.2.2 1602 液晶程序设计 在液晶进行显示之前，要先把具体显示的地点确定下来，例如是第一行第五列。做好地点的确定这一步以后就可以开始对具体内容做出展示了。这个过程的完成是依次进行的。举个例子：显示“123”的过程中就是从左边的“1”然后往右一个数一个数地显示过去，直到“3”展示完成。字符串的显示也是如此，举个例子，要显示字符串“hello”开始 初始化液晶 初始化报警值 读取检测结果 显示具体的温湿度 读取结果 液晶显示具体的光照结果 检测结果 超过限值？ 声光报警装置 按键被
摁下？ 报警 范围的设置 结束
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20 的话，必须从“h”这个左边起头的字母开始显示然后一个个往右继续进行，直到最右边的英文字母显示出来。到这里为止就是一个完整的任务过程。需要特别指的是，当字符串或者数字进行显示的时候，对其做的定位只需要在开始显示时做一次就可以了，液晶在前一个字符显示结束以后直接跳到接下来的位置。
图 4-2 液晶显示的具体流程图 4.2.3 温湿度 DHT11 传感器程序设计 在读湿度以及温度具体的测量结果前，单片机要先发出开始信号到传感器，传感器在接收信号之后，才能对温度和湿度的结果进行测量。下一步就是单片机按照发送过来的湿度、温度和校验字节的次序收取。接收后再对这些数据进行计算以查实数据传输是否有错，若是有错，则不将此次的检测结果进行保存，如果数据正确就进行保存同时将数据传进液晶从而得到显示。
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图 4-3 湿度与温度传感器程序流程图 4.2.4 光照模块程序设计 单片机取得光照数据的流程具体如图 4-4。第一步是要将通电这个指令输送进传感器，使传感器通电。第二步是发出 0x10 指令使传感器转换模式，进行连续的高分辨率的数据采集。从单片机发出指令到传感器接到指令然后开始数据采集耗费最长的话是一百八十毫秒，所以这个时候程序要延时，为了等传感器做完采集过程。最后就是对测量的结果进行读取。
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图 4-4 光照传感器程序流程图 5 仿
真 在完成正确的软件的撰写编译以后，通过 protues 把在 keil 里弄好的执行文件写进单片机，然后摁下仿真按键，这个时候系统就开始运转。初始时候系统给定的默认的dht11 的值如下图：
此时的液晶的显示如下：
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系统默认温度的上限值是四十摄氏度，将 DHT11 温度调至 41℃时，液晶显示如图：
蜂鸣器开始发声，温度过高的 LED 指示灯也被点亮，如图所示：
同样的，把传感器的湿度调到百分之八十之上或是百分之三十之下，也能够进行报警，从而让硬件的测试取得预期的效果。
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24 6 结
论 通过运用传感器以及单片机等技术完成此次农业大棚控制以及监测系统的设计。做到了环境温度和湿度的自主动态监测显示，而且还能够在温度和湿度超出限制值的时候进行警报。单片机开发成本不高，在农业方面有很大的实用性，这样可以实现无人管理种植，进一步节省了人力物力。
25 谢
辞 通过这一段时间的努力，本次设计已然完成，首先感谢我的指导老师史成芳老师，在史老师的指导下，我慢慢了解了各种元器件的工作原理，才得以完成本次的设计。其次感谢教授我知识的老师们，正因为你们的教导，才能让我有完成这次设计的基础。最后我要感谢帮助我的同学们，是他们在我困难时给予我鼓励。
最后，也希望自己能在今后的学习以及研究生涯里用更优秀的成果来答谢所有帮助与关心我的老师们以及同学们！再次感谢你们！
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26 参 考 文 献 [1] Dennis Hooijmaijers.Markus Stumptner. Intelligent Information Processing III[M].Springer US:2006-06-15. [2] 曹绛斌.浅析中国智能家居的现状及发展趋势[J].中国战略新兴产业.2017(32):11-12. [3] 杨成慧,王书志,何佑星,殷凤伟.一种基于 STC89C52 的智能窗帘控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2016(06):246-248+250. [4] 孙倩.基于单片机和 DS1302 的简易时钟设计[J].数字技术与应
用.2017(03):206-207. [5] 陈海宴.51 单片机原理及应用[M].北京航空航天大学出版社.2010.3. [6] 安红霞.基于 AT89S52 单片机的 1602 型液晶屏显示技术研究[J].牡丹江师范学 院 学报(自然科学版),2014(03):23-24. [7] 李小龙. LCD 对比度提升的动态背光控制技术研究与设计[D].中国海洋大学,2015.4. [8] 张 继 峰 .实 时 时 钟芯 片 DS1302 在 教 学 中 的 研究 与 应 用 [J]. 黑 龙 江 科 技 信息,2017(05):12. [9] 刘宇超.基于液晶显示屏的数字电子时钟设计[J].时代农机.2017.44(12):114-116.
[10] 杜洋.A/D 转换芯片 ADC0832 的应用[J].电子制作.2006(01):44-46. [11] 谢正刚.步进电机的自动化控制探究[J].企业导报,2015(11):192-209. [12] 花同.步进电机控制系统设计[J].电子设计工程,2011,19(15):13-15. [13] 赵亮.跟我学 51 单片机(七)——LCD1602 液晶显示模块[J].电子制作,2011(07):74-77. [14] 胡 彩 霞 . 张 蒙 蒙 . 顾 芸 . 仿 真 软 件 在 单 片 机 教 学 中 的 应 用 [J]. 课 程 教 育 研究,2018(01):206-207.
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附录 A 主程序代码 #include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint
unsigned int
sfr ISP_DATA
= 0xe2;
sfr ISP_ADDRH = 0xe3;
sfr ISP_ADDRL = 0xe4;
sfr ISP_CMD
= 0xe5;
sfr ISP_TRIG
= 0xe6;
sfr ISP_CONTR = 0xe7;
sbit LcdRs_P
= P2^7;
sbit LcdRw_P
= P2^6;
sbit LcdEn_P
= P2^5;
sbit DHT11_P
= P1^0;
sbit SDA_P
= P3^5;
sbit SCL_P
= P3^6;
sbit LedTH_P
= P1^2;
sbit LedTL_P
= P1^1;
sbit LedHH_P
= P1^4;
sbit LedHL_P
= P1^3;
sbit LedLH_P
= P1^6;
sbit LedLL_P
= P1^5;
sbit Buzzer_P
= P2^0;
sbit KeySet_P
= P3^2;
sbit KeyDown_P = P3^3;
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28 sbit KeyUp_P
= P3^4;
uchar temp;
uchar humi;
uint
light;
uchar AlarmTL;
uchar AlarmTH;
uchar AlarmHL;
uchar AlarmHH;
uint
AlarmLL;
uint
AlarmLH;
29 附录 B 系统设计原理图
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30 附录 C
系统仿真总图
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