基于RS485总线实现蔬菜大棚的温湿度监控系统(三个大棚)

1目录摘要.............................................................................................................................................2第1章概述...................................................................................................................................31.1系统设计背景.....................................................................................................................31.2设计要求.............................................................................................................................31.3蔬菜大棚温湿度监控系统的简图.....................................................................................41.3系统功能、优势及特点.....................................................................................................4第2章设计内容...............................................................................................................................42.1总体方案的设计.................................................................................................................42.1.1设计思想................................................................................................................42.1.2系统组成及框图....................................................................................................52.2系统主要电路的设计.........................................................................................................62.2.1主要芯片89C51的功能及引脚图........................................................................62.2.2温湿度检测电路的设计........................................................................................72.2.3复位电路的设计..................................................................................................102.2.4报警电路.............................................................................................................102.2.5键盘输入电路.....................................................................................................112.3SHT10数据采集...........................................................................................................122.4超温湿报警和温湿度值的LCD显示流程图.................................................................132.5系统上位机流程图...........................................................................................................142.5系统的原理图...................................................................................................................142.5.1上位机的电路原理图...........................................................................................142.5.2系统下位机原理图.............................................................................................15第3章课程设计总结.................................................................................................................16参考文献.........................................................................................................................................172摘要随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。本论文主要阐述了基于AT89C51单片机的蔬菜大棚温湿度控制系统设计原理，主要电路设计及软件设计等。该系统采用AT89C51单片机作为控制器，SHT10作为温湿度数据采集系统，可实现大棚温湿度的监控。关键词：AT89C51；SHT10；蔬菜大棚；温湿度；控制系统；传感器3第1章概述1.1系统设计背景植物的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对植物生长影响最大的是环境中的温度和湿度。环境中昼夜的温度和湿度变化大，其对植物生长极为不利。因此必须对环境的温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，提高其产量和质量。本系统就是设计一个用于农业种植生产蔬菜大棚温湿度测控系统。本系统温湿度的监控包括以下步骤：感应环境温湿度；判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，若异常则出现异常报警。从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。1.2设计要求（1）设计基于RS485总线的数据监控系统，从节点即蔬菜大棚个数设计为3个，主控制器及从节点都以微控制器处理核心。（2）主节点除了具备数据通讯功能外，具有报警显示设置等功能。（3）各从节点采集主要采集各大棚温湿度信息及上传数据。（4）可以通过主节点设计各从节点报警的阈值。1.3蔬菜大棚温湿度监控系统的简图41.3系统功能、优势及特点该检测系统充分利用AT89C51单片机的软、硬件资源,辅以相应的测量电路和SHT10数字式集成温湿度传感器等智能仪器,能实现多任务、多通道的检测和输出。温湿度检测系统采用SHT10为温湿度测量元件。系统在硬件设计上充分考虑了可扩展性,经过一定的添加或改造,很容易增加功能。根据温室大棚内的温湿度采集到的信息，利用RS485总线将传感器信息送给单片机进行显示。并将收到的采样数据与设定的报警值相比较，若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警。使大棚管理人员采取相应措施来确保大棚内的环境正常。第2章设计内容2.1总体方案的设计2.1.1设计思想系统的一大特点是用户可以通过上位机中的键盘输入温湿度的预置值，从而实现上位机对大棚内作物生长的远程控制。系统下位机设在种植植物的大棚内，下位机中的温湿度传感器可以将环境中的温湿度非电量参数转化成电量信号，再将这些信号进行处理后送至下位机中的单片机，下位机通过RS485总线传给上位机，通过LED数码管进行实时显示。同时与原先内部设定的参数值进行比较处理；单片机可以根据比较的结果决定是否报警，用户直接通过键盘对温湿度的预置值进行设置。2.1.2系统组成及框图系统的上位机原理框图如下：上位机下位机1下位机2下位机35系统下位机原理图：系统由电源电路、温湿度传感器SHT10、数据通讯转换部分(RS485)、上下位机模块（AT89C51）。1、温湿度传感器：负责检测并采集各控制点温湿度数据。2、数据通讯转换器：负责温湿度数据采集数据的信号转换。3、软件部分：软件部分负责对所有数据进行读取分析，并执行各项管理功能。4、控制部分（即温湿度调节系统）：执行远程控制指令。控制部分连接增湿装置、干燥装置、温度的控制装置等。AT89C51温湿度检测电路复位电路RS485电路电源复位电路RS485电路AT89C51电源显示电路报警电路按键电路62.2系统主要电路的设计2.2.1主要芯片89C51的功能及引脚图芯片89C51共有40个引脚，其中电源引脚有4个，控制引脚有4个，并行的I/O接口有32个，其引脚图如图所示：图89C51引脚（1）电源及时钟引脚（4个）Vcc:电源接入引脚；Vss:接地引脚；XTAL1:晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）；XTAL2:晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）。（2）控制线引脚（4个）RST/VpD:复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE/PROG:地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚(低电平有效）；EA/Vpp:内外存储器选择引脚（低电平有效）/片内EPROM（或FlashROM）编程电压输入引脚；PSEN:外部存储器选通信号输出引脚（低电平有效）。(3)并行I/O引脚（32个，分成4个8位口）P0.0～P0.7:一般I/O引脚或数据/低位地址总线服用引脚；P1.0～P1.7:一般I/O引脚；7