电子信息工程 基于51单片机的温室环境监测和报警系统.doc

《电子信息工程 基于51单片机的温室环境监测和报警系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子信息工程 基于51单片机的温室环境监测和报警系统.doc（33页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、本科毕业设计（论文） 基于51单片机的温室环境监测和报警系统 Monitoring and alarm system of the greenhouse environment based on MCU-51 院 （系）计算机科学与技术系专 业电子信息工程班 级16级二班学 号16210420207学生姓名刘晓璇指导教师郭鹏飞提交日期2020年 4 月 14 日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行的设计（研究）工作及取得的成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人已经发

2、表或撰写的作品及成果。对本文的研究作出贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业论文作者（签字）： 签字日期： 年 月成绩评定成绩项论文成绩（百分制）折合比例实得成绩（折合分）指导教师成绩30%评阅教师成绩20%答辩成绩50%总评成绩注：毕业设计（论文）成绩按百分制评定。答辩成绩不及格的（评分低于60分的），则该毕业设计（论文）总评成绩为答辩成绩。目录目录I中文摘要IVABSTRACTV第一章 绪论11.1 课题研究背景11.2 国内外发展现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状21.2.3 我国温室农作物栽培技术存在的问题21

3、.3 温度、湿度和光照与农作物生长的关系21.4 本设计任务3第二章 设备方案选择42.1 温湿度传感器方案42.2 光照传感器方案42.3 单片机方案4第三章 系统硬件设计63.1 整体方案设计63.1.1 系统概述63.1.2 系统框图63.2 单片机最小系统电路63.2.1 STC89C52单片机63.2.2 单片机最小系统电路图73.3 温湿度数据采集模块83.3.1 DHT11温湿度传感器83.3.2 DHT11接口说明83.3.3 DHT11通讯过程83.3.4 温湿度数据采集模块电路图103.4 光照强度采集模块103.4.1 BH1750FVI简介103.4.2 光照强度采集模

4、块电路图113.5 液晶显示模块113.5.1 1602液晶简介113.5.2 1602液晶引脚说明113.5.3 液晶显示模块电路图123.6蜂鸣器模块123.6.1 模块简介123.6.2 蜂鸣器模块电路图133.7 LED指示灯模块133.7.1模块简介133.7.2 LED指示灯模块电路图133.8 按键输入模块143.8.1模块简介143.8.2 按键输入模块电路图14第四章 系统软件设计154.1 程序语言及开发环境154.2 程序流程图设计154.2.1 总体程序流程图设计154.2.2 液晶显示模块程序设计164.2.3 温湿度数据采集模块程序设计174.2.4 光照强度采集模

5、块程序设计17第五章 硬件组装与调试195.1 元器件的组装与焊接195.2 电路的调试19总结20致谢21参考文献22附 录23附录一 元件清单23附录二 原理图24附录三 PCB图25中文摘要随着我国综合国力的增强，农业发展需要更多科技力量的参与以实现产业的智能化、现代化。农业生产科技化目标之一便是研究和发展温室环境调控系统，因此，设计出能够实时监测温室环境的监测与报警系统便显得十分重要。本设计以单片机最小系统为核心部分，使用DHT11温湿度一体传感器和BH1750FVI光照检测传感器实现环境监测功能，显示设备采用1602液晶，可实时显示监测到的温度、湿度以及光照强度等值。同时设有LED灯

6、电路、键盘电路、蜂鸣器电路等，共同组成了本设计的超限报警模块。整个设计结构简单清晰，功耗低，性能高，抗干扰性强，是一个集智能、环保、使用便捷等优点于一体的温室环境监测和报警系统。关键词：单片机 温湿度 光照AbstractWith the development of Comprehensive National Power in China, the development of agriculture needs more scientific and technological force to realize the intelligentization and modernizati

7、on of industry. One of the goals of agricultural production science and technology is to research and develop the greenhouse environment control system, so it is very important to design a real-time monitoring and alarm system. The core of this design is the minimum system of single chip microcomput

8、er. The DHT11 temperature and humidity sensor and BH1750FVI light detection sensor are used to realize the Environmental monitoring function. The display device adopts 1602 liquid crystal, real-time display of monitored temperature, humidity and light intensity equivalent. At the same time, LED lamp

9、 circuit, Keyboard Circuit, buzzer circuit, and so on, together constitute the design of the overlimit alarm module. The whole design structure is simple and clear, low power consumption, high performance, anti-interference, is a smart, environmental protection, easy to use advantages of the greenho

10、use Environmental monitoring and alarm system.Key words: Single Chip Microcompute Temperature and Humidity IlluminationV广东东软学院本科毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 课题研究背景温室是指能通过人为调控植物生长环境以达到人们需要的农作物生长效果的建筑物。在传统的温室栽培中，人们为了更精密地检测温室环境因素，发明了温度表、毛发湿度表等各种环境检测仪器，或是直接通过对光照的感觉、观测植物的生长情况等手段来判断温室环境因素。但这些工具或做法都只能起到粗略判断环境温度、湿度、光照

11、强度等因素的作用，效率偏低，误差比较大。由于我国地理环境复杂，国外研发的的控制系统不太符合我国温室农业生产需要，而我国自主研发的温室环境参数监测系统依旧在稳定性、适应性和可控性方面存在很大的发展空间，难以应用推广。因此，为改进传统的人力调控温室环境存在的各种问题，开发一种稳定可靠、经济实用且易于普及的温室环境监测与报警系统，使温室农作物生产技术走向现代化、智能化是非常有必要的。 杨丽文, 陈如清. 基于单片机的温室大棚环境参数监测系统设计J. 科技视界, 2015, 000(025):170-170,210.1.2 国内外发展现状1.2.1 国外研究现状目前，世界上的许多发达国家已在温室农作物

12、栽培技术上有着成熟且先进的研究理论和实践。早在19世纪，欧洲设施农业技术已开始成熟，并逐渐走向世界。此时，欧洲温室种植面积达到了16.5万公顷，产值超百亿美元。20世纪中期，温室农业在许多发达国家的发展迅猛，一些国家比如美国和日本，他们不仅深入研究温室大棚的建设技术，发明土地利用率更高、使用时效更长、能够适应各种气候条件的温室，还重点研究了温室环境控制系统，这为后续的温室栽培技术发展积累大量实践经验。以发达国家美国与荷兰为例。美国是最早实现农业生产与计算机技术结合的国家，它最早研发的环境控制计算机能够对影响农作物生产的基本要素如温度、湿度、相对空气湿度、光照强度进行监测，还能与其他设备联机交互

13、，为管理者提供包括基地水泵、洒水设备、温度控制设备等的实时运行状况。这样的温室环境数据采集技术为小型农户生产、大型农业生产基地都带来了经济效益，降低了生产风险，减少了以往等量农作物生产所需人工管理工作量，同时也为农作物的质量优化与研发带来更多的可能性。荷兰的自动化智能玻璃温室大棚制造技术处于世界领先水平，它的原理同样是基于对环境因素的监测与控制。这种自动化控制系统可通过用户自定义设置绘制出所需的环境因素的参数曲线、修正值曲线等，还可以将所检测到的数据长时间保存于数据库中，以此获得环境因素变化的宏观数据。此外，国外温室农作物生产技术正致力于更广泛的高科技领域发展。从20世纪70年代，通过模拟式环

14、境检测组合仪表进行实时环境因素检测、记录、显示以及控制到80年代末的全局控制系统，从人力监测到实现网络技术、遥测技术、多通讯平台数据共享，温室技术已向着智能化、高效化、普遍化的方向发展。1.2.2 国内研究现状20世纪七八十年代，我国开始致力于农业计算机的开发与应用，并率先发展农作物生产控制与管理领域。90年代初期，温室大棚控制与管理系统诞生于中国农业科学院农业气象研究所，这预示着我国农业生产开始迈向科技化道路。除温室大棚控制与管理系统外，中国各农业研究院还共同研发了基于Windows操作系统的控制软件。到20世纪90年代末，我国研发出能够全方位控制温湿度、光照、二氧化碳浓度等环境因素的多功能

15、温室控制系统。它还能依照各农作物生长特点进行智能控制，这表明我国农业科技化水平又在探索的道路中更进一步。1.2.3 我国温室农作物栽培技术存在的问题（1）我国现代化温室农作物栽培技术总体发展水平比较低。虽然我国的设施农业发展较早，但温室农作物生产自动化方面起步较晚。从生产设施到栽培技术，存在着生产不规范、生产管理不配套等问题，因此难以形成大规模农产品生产。（2）温室环境监测系统的仍然采用有线通信方式。目前我国大部分的温室控制系统进行环境监测依然采用有线通信的传输方式，这导致了温室内的设备连接不方便、线缆安全隐患大、建造和维护成本高的缺点，且人工管控温室内设备也将浪费大量的人力物力。 方阳阳.

16、四位一体温室监控系统的设计及节点部署研究D.（3）设施水平低，温室环境通风问题仍需改善。温室农作物生产环境狭小，加上农药与肥料的使用，易导致温室内有害气体积累过多，影响农作物的生长，给温室农业生产带来不利影响。 程亚斌. 浅析温室大棚通风的发展J. 城市建设理论研究（电子版）, 2012(23).（4）温室农业生产自动化普及率低。我国中大型的温室农作物生产基地配有先进的温室控制系统，而大多数小型的温室大棚则没有合理配置控制系统。 冯进宝, 吕龙龙. 基于上位机的温室控制系统设计J. 信息通信, 2017, 000(002):76-77.1.3 温度、湿度和光照与农作物生长的关系环境中温湿度、光

17、照强度对农作物的生长影响极大，在适宜的温度和光照强度条件下，农作物可以通过叶绿体进行光合作用，将光能转化成化学能，把二氧化碳和水转化成有机物和氧。 张明洋. 基于51单片机的温室大棚温湿度测控系统J. 黎明职业大学学报, 2007(2):25-30.而环境温度过高或温度过低都将抑制农作物的光合作用，对农作物的代谢活动起到消极影响，导致生长发育缓慢，甚至在叶面上出现坏死现象。环境湿度同样对农作物影响重大。不适宜的空气湿度会影响农作物蒸腾作用，出现发黄脆弱、萎蔫等现象。所以在温室农作物生产中，对于环境温湿度以及光照强度的监测与调控是十分重要的。1.4 本设计任务针对我国温室环境监测与报警系统研发的

18、需要，通过调查分析，确定了本设计任务。本设计要通过各电路模块与单片机的配合实现对温室环境温湿度、光照强度的实时采集与实时显示，并设置外部独立键盘自定义调整报警阈值，当数据超出系统设定的报警值时能够实现声光报警。第二章 设备方案选择2.1 温湿度传感器方案方案一：选择DHT11温湿度传感器。方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。虽然方案一不具方案二误差小、精度高、测量范围广等特点，DS18B20温度传感器精度高达0.0625，误差仅为0.5%；HS1101电容式湿度传感器，检测范围是0%100%RH，误差为2%RH。而DHT11温湿度传感器精度与测量范围都不如方案二的传感

19、器，且即只能检测到温湿度的整数位，无法精准到小数位数值。但由于方案一的功能参数已能够基本满足设计要求，且价格经济实惠、体积较小，一个元件兼具温湿度检测两个功能，操作更为方便，故本模块采用方案一。2.2 光照传感器方案方案一：选用BH1750FVI集成光照传感器。BH1750FVI是一种性能高、适用环境广泛、操作方便的集成光照传感器，它特有的IIC接口通讯模式能够直接对单片机进行数据传输通信，不需要AD转换数字信号以及电压转换光照强度值计算的步骤，输出的结果即为当前的光照强度，能够轻易实行设备对环境光照强度的实时监测与显示，适合在温室农作物生产这种复杂环境下使用。方案二：选用光敏电阻传感器元件。

20、通过光敏电阻检测光照强度需要使用ADC0芯片对光敏电阻的电压进行采集，并通过进一步计算获得相对应的光照强度数值。此方案的优点是价格低廉，但操作难度高，数据转化复杂，误差风险高，适合专门的光敏电阻研究试验。综上所述，虽然方案二的成本低，但数据计算繁琐，电路设计相对复杂且误差风险较高；而集成光照传感器使用方便，精准度高，能够适应温室农产品生产的复杂环境条件，因此最终选用方案一的BH1750FVI集成光照传感器。2.3 单片机方案方案一：采用AT89S52单片机作为系统控制器。AT89S52单片机集成度高、可靠性强、电压低、功耗低、性价比高，同时带有ISP下载接口，相比需要高压编程器的单片机来说，操

21、作更加便捷。FLASH容量为8k，拥有高达1万次下载次数，工作电压范围也更广，在4-5.5V范围内，运行速度快，抗干扰能力强。方案二：采用STC89C52单片机作为系统控制器。STC89C52单片机是一种使用十分便捷的单片机。它能够通过串口下载程序，算术运算功能强，软件编程灵活性高，并拥有条件极丰富的指令系统。其内部还带有EEPROM，可用于保存用户输入数据，即使掉电重启也能存留先前保存的数据，在需要频繁更改数据的系统中非常适用。在同等配置的单片机中，STC89C52单片机价格较低。通过以上对比方案一和方案二两种单片机的不同点，带有EEPROM的STC89C52单片机更能够满足本设计需要，且价

22、格较AT89S52便宜，是具实用性、经济性为一体的单片机。因此本设计选择了方案二的STC89C52单片机作为系统控制器。第三章 系统硬件设计3.1 整体方案设计3.1.1 系统概述本系统以STC89C52单片机为核心部件，与复位电路、晶振电路、电源电路共同构成单片机最小系统；同时设有三个独立按键构成的按键输入模块，通过此模块可自定义设置系统的监测报警范围；采用DHT11温湿度传感器、BT1750FVI集成光照传感器与其它元器件分别构成温湿度数据采集模块和光照强度采集模块，它们负责检测温室环境的温湿度、光照强度数据，并传送至单片机进行处理；选用1602液晶作为输出设备，构成系统的LCD显示模块，

23、在此模块中可显示16乘2个字符，满足系统基本显示需求；设计了LED指示灯模块与蜂鸣器模块共同构成的声光报警功能；系统电源使用USB 5V供电。3.1.2 系统框图1602液晶单片机最小系统DHT11温湿度一体传感器如图3-1所示。图3-1 系统框图3.2 单片机最小系统电路3.2.1 STC89C52单片机STC89C52单片机共有40个引脚，其外部引脚排列如图3-2所示。图3-2 STC89C52引脚图3.2.2 单片机最小系统电路图单片机最小系统电路图如图3-3所示。本设计的电源电路、晶振电路、上电自动复位电路三个部分构成单片机最小系统电路。电源电路由第20引脚连接GND与第40引脚连接V

24、CC组成，它为整个系统的设备供电。晶振电路由一个12M晶振和两个与第18、第19引脚连接的30pF独石电容组成。晶振全称晶体振荡器，12兆晶振每一秒钟能够产生12兆个正弦波，在电路设计中一般选择将它放置在比较靠近单片机的位置，两个30pF电容能够帮助晶振在单片机通电之后快速起振，产生稳定的正弦波。上机自动复位电路由一个10F的极性电容与一个10K电阻连接单片机第9引脚RESET组成，它的作用是使单片机上电且电压稳定之后再开始执行代码，确保程序代码能够被正常执行，其原理是利用电容刚通电时完全导通而后缓慢充满电使电路断开的特性。在电源开始供电瞬间由于电容导通，复位电路使RESET引脚处于高电平状态

25、，程序被延迟一段时间不执行，待电容充满电后，复位电路使RESET引脚处于低电平状态，此时电压已经稳定，程序开始执行。此外，单片机P0口还连接了一个103排阻，阻值为10K，排阻连接VCC供电，使高阻态P0口能够被作为普通I/O口使用。最后，本设计将单片机第31引脚EA连接至VCC。EA引脚在高电平状态时，单片机会执行内部存储的程序，低电平状态时，则执行储存外部EPROM的程序。此时由于本系统程序代码储存于内部存储器空间，故将EA引脚接VCC，以保持高电平，使单片机从内部存储器空间读取程序。图3-3 单片机最小系统电路图3.3 温湿度数据采集模块3.3.1 DHT11温湿度传感器DHT11数字温

26、湿度传感器实物如图3-4所示。图3-4 DHT11实物图3.3.2 DHT11接口说明接口说明如图3-5所示。由于本设计中DHT11数据连接线长度短于20米，故选用4.7K上拉电阻连接第1与第2引脚。图3-5 接口连接图3.3.3 DHT11通讯过程通讯过程如图3-6所示。DHT11在未接受到主机开始信号时保持低功耗模式，当主机发送开始信号，会启动DHT11高速模式进行一次数据采集，数据采集完毕后DHT11又自动转换回低功耗模式。图3-6 DHT11与单片机的通讯过程（1）通讯初始化通讯初始化如图3-7所示。图3-7 通讯初始化（2） 数字信号说明每一bit数据在开始时会持续50s低电平时隙，

27、而后电平拉高，当高电平保持时长在26-28s时，表示信号0，高电平保持时长在70s时，表示信号1。最后，编写程序检测总线在高电平延时30s后的电平状态以识别信号。若此时总线为低电平，即输出信号为0；此时总线为高电平，即输出信号为1。接着程序进入while循环等待低电平结束，进入下一bit数据的传输。数字信号0如图3-8所示。图3-8 数字信号0的表示方法数字信号1如图3-9所示。图3-9 数字信号1的表示方法3.3.4 温湿度数据采集模块电路图温湿度数据采集模块电路图如图3-10所示。本设计在DHT11模块电路图的电源引脚（VCC，GND）之间增加一个100nF的电容，它的作用是去耦滤波、稳定

28、电压、提升抗干扰能力。图3-10 温湿度数据采集模块电路图3.4 光照强度采集模块3.4.1 BH1750FVI简介BH1750FVI一种用数字型光强度传感器集成电路。它的功能特点是支持ICBUS接口，能够直接输出对应亮度的数字值、自动开启低功耗模式，拥有除光噪音功能，可选择两种IIC地址，可通过调整测量光入口大小来调节测量结果，能计算1.1lx到100000lx范围的光照强度值，光源依赖性弱，可适应多种光源。 刘博. 基于BH1750光照强度数据采集系统的设计J. 河南科技, 2016(13):27-28.实物图如图3-11所示。图3-11 BH1750FVI实物图3.4.2 光照强度采集模

29、块电路图光照强度采集模块电路图如图3-12所示。当光照传感器地址接口ADD连接到GND时，传感器地址为0100011；当光照传感器地址接口ADD连接到VCC时，传感器地址为1011100。本设计中我们选择将ADD连接至GND，故光照传感器地址为0100011。图3-12 光照强度采集模块电路图3.5 液晶显示模块3.5.1 1602液晶简介本系统显示采用带背光型液晶LCD1602，它拥有功耗低、用途广、无电磁辐射、使用寿命长等特点。 汤泽容. 基于MCS-51单片机的液晶1602显示设计J. 科学与财富, 2013(12):114-114.其尺寸如图3-13所示。图3-13 液晶尺寸说明3.5

30、.2 1602液晶引脚说明1602的引脚如表3-1所示。表3-1 1602液晶引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DATA 1/02VDD电源正极10D3DATA 1/03VL液晶显示偏压信号11D4DATA 1/04RS数据/命令选择端（H/L）12D5DATA 1/05RW读/写选择端（H/L）13D6DATA 1/06EN使能信号14D7DATA 1/07D0DATA 1/015BLA背光源正极8D1DATA 1/016BLK背光源负极3.5.3 液晶显示模块电路图电路图如图3-14所示。在本设计中液晶的第1、2引脚连接GND与VCC，给液晶运行供电；第3引脚连接

31、一个滑动变阻器用以调节显示屏对比度；第4引脚是液晶的寄存器控制脚，连接单片机的P12引脚，通过检测RS的电平高低判断当前指令作为数据操作还是命令操作；第5引脚是液晶的读写控制脚，连接单片机的P13引脚，通过检测RW的电平高低判断当前进行的操作；第6引脚连接单片机的P14引脚，通过程序控制使能；第7至14引脚连接单片机P0口，负责数据传输；第15、16引脚连接系统VCC与GND，给液晶背光供电。图3-14液晶显示模块电路图3.6蜂鸣器模块3.6.1 模块简介本模块电路中蜂鸣器采用电磁式有源蜂鸣器。它的优点在于通直流电即能使其发出声响，不需要其他驱动，简化了系统的电路设计。三极管在此电路中相当于蜂

32、鸣器的控制开关，当单片机连接三极管基极引脚输出低电平时，三极管导通，此时蜂鸣器正负两端形成了电压差，蜂鸣器通电鸣叫；单片机输出高电平时反之。单片机上电时IO口默认输出高电平，保证蜂鸣器不误启动。3.6.2 蜂鸣器模块电路图蜂鸣器模块电路由一个蜂鸣器与一个PNP三极管串联而成，如图3-15所示。图3-15蜂鸣器模块电路图3.7 LED指示灯模块3.7.1模块简介发光二极管LED是由一种PN结组成、具有单向导电性的半导体二极管。本设计中LED显示电路含有3个红色LED灯、3个绿色LED灯以及6个阻值为1K的电阻。当系统触发超限报警时，过低的温度、湿度、光照强度使绿灯亮起，过高的温度、湿度、光照强度

33、使红灯亮起。为控制通过二极管的电流，保护LED在实验中不因电流过大而被烧毁，在电路中为每个LED灯串联了一个限流电阻。3.7.2 LED指示灯模块电路图电路图如图3-16所示。图3-16 LED指示灯模块电路图3.8 按键输入模块3.8.1模块简介本设计中使用3个按键构成独立键盘，分别对应“设置报警范围”功能、“数值减一”功能和“数值加一”功能。当按键被按下，单片机连接按键的引脚由高电平降至低电平，此时通过编写程序检测单片机引脚电压的高低便可知道按键是否被按下，由此进行相应的程序操作。3.8.2 按键输入模块电路图电路图如图3-17所示。图3-17按键输入模块电路图第四章 系统软件设计4.1

34、程序语言及开发环境本设计采用C语言作为软件编程语言，开发环境是Keil C51软件开发系统。C语言以简便的编译方法、低级处理存储器以及少量的代码进行编写，适用于各种开发环境。 徐连杰, 张建, 王睿. 简单概述C程序及关键函数J. 艺术科技, 2016(12).Keil软件是可用于MCS-51系列单片机的功能强大的软件开发系统。 周坚. Keil实例教程 Keil工程文件的建立、设置与编译J. 无线电, 2003, 000(007):36-38.4.2 程序流程图设计4.2.1 总体程序流程图设计本系统软件设计的程序流程图如图4-1所示。程序首先执行液晶初始化，包括16乘2显示、5乘7点阵设置

35、、光标设置等液晶功能初始化和液晶显示内容的初始化。接着进入循环体，在循环体中，首先读取温湿度传感器检测结果，将检测到的温湿度数据在液晶上显示出来；然后读取光照模块的检测数据，并将光照强度在液晶上显示出来；第三步将温湿度数据、光照强度数据与原先设定的报警值进行对比，符合报警条件即触发声光报警系统，蜂鸣器响，对应指示灯亮，反之蜂鸣器不响，对应指示灯灭；第四步是检测设置按键是否被按下，若被按下则进入报警范围设置。完成此循环之后，重新开始新一轮的循环。当系统电源断开并再次接通时，系统重新执行液晶初始化。开始图4-1总体程序流程图4.2.2 液晶显示模块程序设计流程图如图4-2所示。程序首先执行代码将光

36、标定位至输出第一个字符所需要的位置，即第x行第y列，接着让液晶输出一个字符，并判断是否输出完毕，若否则返回上一步写数据显示字符，若是则输出完毕。开始液晶在进行字符输出时，每输出一个字符判断一次是否为字符串最末尾，但光标定位只需在第一个字符输出时进行一次，之后的每一次输出光标自动向右一位，以保证输出字符串的顺序准确。图4-2 1602液晶显示程序流程图4.2.3 温湿度数据采集模块程序设计单片机读取温湿度传感器的程序流程如图4-3所示。首先，单片机发送起始信号，温湿度传感器接收到这个起始信号之后，转换高速模式开始测量环境温湿度，并返回响应信号。温湿度传感器检测完毕之后，将检测到的温度，湿度，校验

37、字节数据依次发送至单片机，单片机依次接收完毕并计算数据是否传输出错，若传输出错即丢弃当前数据，开始反之保存数据。发送起始信号读取温度测量结果拉高总线读取校验字节否计算传输是否出错保存测量结果是丢弃当前数据图4-3温湿度数据采集程序流程图结束4.2.4 光照强度采集模块程序设计单片机读取光照传感器的程序流程如图4-4所示。首先发送通电指令0x01，使传感器通电；接着发送“连续高分辨率模式”指令0x01，选择高分辨率模式，这一模式能够抑制噪音的干扰，且能在黑暗环境中工作；接着是延时200毫秒，用来等待第一次高分辨率测量所需的时间（所需时间最高为180毫秒）；最后依次读取传感器检测数据的高字节、低字

38、节，并计算得出并返回光照强度数值。图4-4光照强度采集程序流程图发送通电指令0x01延时200毫秒发送连续高分辨率模式指令0x01开始读取传感器检测数据计算得出并返回光照强度数值结束第五章 硬件组装与调试5.1 元器件的组装与焊接本次设计的元器件主要有：STC89C52单片机、1602液晶显示屏、蜂鸣器、传感器、按键、开关、电源座、三极管、发光二极管等，详细资料见附件一。在进行元器件的焊接之前，必须先查找相关资料、阅读使用说明书，仔细了解每个元器件的特性之后才可进行焊接。焊接时，要注意元器件正负极性、电阻电容值、芯片引脚顺序等细节，并根据元器件的功能特性选择适合的焊接位置。焊接过程应重点掌握以

39、下内容：(1)为确保元器件无质量问题，应在使用前进行通电测试。(2)为便于焊接与布线，需保证集成电路组装方向一致。(3)组装有正负极性的元件时，需要特别关注它们的极性，否则易发生电路短路、断路等问题。(4)为便于焊接查线以及后期的电路检查，要按照接线的作用使用不同颜色的导线。(5)连线做到排版简洁。连线尽量从元器件旁边经过，不从元器件上方通过。(6)将所有地线连接于同一个点，保证电路能够正常工作且便于电路测试维护。5.2 电路的调试电路的调试是指系统电路的测试与调整。在进行调试前，应制作出合理的测试方案，包括测试项目、测试步骤、调试方法等，确保调试工作严谨有序。 王丽利, 赵建兵, 朱昌军,

40、et al. 电子电路的调试方法及其故障处理策略J. 电子制作, 2015(17):91-91.总结本设计基于51单片机的温室环境监测与报警系统，在整体设计方案中将设计任务划分为硬件设计与软件设计两大部分，并根据功能细分各模块，通过整体规划方案、分块设计电路和程序流程的方法使整个系统顺利运行并实现预期功能。本设计的初衷在于实践农业生产的科技化道路，为参与专业方向社会生产做准备，目标在于为我国农业发展注入科技力量。本设计尚存在改进空间，各功能模块后续可以加入更多人性化设计，如语言报警提示、个性化声光报警显示设定、液晶初始化显示自定义设定等；还可以与其它嵌入式系统相结合，成为拥有完善功能的温室环境

41、控制设备，如温室环境恒温恒湿调控设备；或不仅限于温室农业生产这样的工作环境，灵活地开发系统的功能与作用，如将其作为家用植物栽培环境监控使用等。回顾本系统的设计过程，从系统的总体方案设计，到硬件设计，再到软件设计，整个系统功能通过不断思考与实践一步步地实现，这不仅需要许多专业知识积累，还要有战胜困难的决心与斗志。从阅读元器件说明手册到分析时序逻辑、掌握程序编写要点，从绘制程序流程图到编写主函数、各个模块子函数，我在这个充满挑战的过程中温习知识、突破自我、不断成长。撰写论文的过程中，严苛的论文格式要求使我对Word文档等编辑工具的使用有了更加充分的了解，使我今后无论是工作还是生活都能更有技巧性地去

42、使用办公软件。最后，本设计已基本完成，这一过程是对我专业知识系统地提高和扩充的过程，今后我将继续加深理论研究与实践能力，争取在学习与工作中获得更大的进步。致谢本设计在经过四个月时间的研究与实践后，终于在导师的层层把关下顺利完成。完成设计工作是一个辛苦而漫长的过程，在这里首先要感谢指导我完成整个设计的导师，郭鹏飞老师。导师尽心尽责的职业素养与严谨的治学态度，帮助我通过层层考验，给我的大学生涯画上了一个完美的句号。从开题报告到论文定稿，我在导师的帮助下，在家人和同学的支持和鼓励下，一步一个脚印地走过来。在我止步不前、愁思苦想而不得解时，是同学们为我排忧解难；在我彷徨无助、心情忧郁时，是我的家人给我

43、以亲切的关怀。在此我要向我的导师、家人和同学们表示由衷的感谢，同时向为本设计提供参考文献的各位作者致以崇高敬意。大学四年，一晃而逝。我会深深地记住我热爱的校园，我敬爱的每一位老师，与我共同学习共同进步的每一位同学，正因为有你们的存在，我的大学生活不负此行。最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授。参考文献22附 录附录一 元件清单STC89C521片单片机座子1个12M晶振1个30pF独石电容2个电解电容10F1个电解电容220F1个电阻1K6个电阻4.7K1个电阻10K1个排阻10K1片按键3个1602液晶1个1602液晶座子1个10K电位器1个DHT11传感器1个DHT11座子1个光照传感器1个光照传感器座子1个有源蜂鸣器1个S8550（PNP）三极管1个绿色led灯3个红色led灯3个电源开关1个DC3.5电源座1个洞洞板1张导线若干电源线1根附录二 原理图附录三 PCB图25