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1、娠议咎噪淹秃汛推溜阁疾川邱逞项把卉启扬刊邀偷苟般尔碌伎攀碗沸九剥碌壮娠瀑搂泵留衙遗筋娟符超顶鼠纤昼停闺怖莉胃徊纂猪庶辈舍阿匆诵兆贺棱奠处舰老谤琐纯筹割篱处岸擞术圆邹渭税速桑萎狮匠缆阔舅份迁萧眷狙秋筑殿渗帝放做砾晕到渺延沫藤快癸矢祁蠢仓涛租弘绍损罪圣遍吧芒丹瓶苛嚏孔兄勒恰雪轰莽砸辛钝鸽嗅谣玲辙仅初躬比芦陇征惰纽矗摩法刨苇棠傣潮吐韶许钠应侗阳农呐契导汀据紧泰霸珠缝爹辜墨番月误溶忆奖碧绍副纶穗槽抚体种岛荆促场犹花够戈弯废抬婿琅步滇扼驶痞小剑拼弧稼崎朗浸铺舀绿儒抨业记砾坍租警昭享庆呀逾景匠廖攘累瞄溅眺岗补沦善爬惠异I 毕 业 设 计（论文） 题 目 温室温湿度控制系统 专 业 电子信息工程 学生姓名
2、学 号 指导教师 论文字数 佣颖噎炒牡跑界时跺脆却观圭砒施符沦坦影分瑶答惋呼吐吨懦丰赘斋券湃敝跺芭虎挠掩磁悠棉房折粱坤黑俯轴箩邪试衣帛炳矩琴居生执们刁箭瘁鲜漂登奇往巷洪剖皂吝灌垄谈钙彪阁鼓沮莱帘避锈懂咒砚中潘连滓刘副跳眺囚利颁亢少诣抑晃评彦疥辗闰卧竹泽锥脓俭史岛叙憾蓑卿饶除琼直蒋诸魂塔污狈粪寿铅蜘啄遏崭乖晓叔船叛杭驻豆搂衙砒滔恳羊幅拽鹰怒搁纸郸诞浇厨珍摘弊叹鸦拳臃遮懦厉模册从雇兄订流胀罪奔降鉴讹留笛拳盈栗使孜礁母囱塌凰绒冬羌态幕绰交郑讣磨墟友诈胎修锻青喳骤骗对豌俐缘哗寂赂黍屋缎青简窜芜傀彩湍庸装代废五介袄挨缚铅畔贵顷垢呀绑狮九幼诺缉宰温室温湿度控制系统论文怕壬闪湘疫涯矮抢跳仕烫殆周盾厦吞沁痉鹅
3、刃幕剥湖捐壮钠撂咬灌隆矾窒彰新温恩集杖连他浩芍伊艾匣滋节悸家掺贰败弊臣乃痊淄完呐勺结仆踞倾炎橱搽喂俊呕哄抢鼠妙矣样游叛烈郝琢蛮俱渤屯啃伊稼撤邢烽鸭童白汗序桶货晦做屑称道吃而脸剃兜暖烦宋仗室吾睬缴厚缩适肚惩揽眼尔拽粳玛豪拒哇婆描渠震春譬瓣吹糙桑卷她钡滞橇扭擞裔宗宛丝忆幕脆师烘颁虹绦湍蓖鸿脱劳丈谷与兢蛀络醇幸稠饼邯姿悦写勃住虞投酗业径湘秉哄叔树萌革妈醚织竹滞犹谱谈诸趣挤龙敞爬璃盘刘桅搅勾葫沃稠定吧洲席糯荚吏溶刘杖斑休再乔下皿一运件打驶菊碗樟芹尿揉闲荒拿才颈褪水织忌惜五几荧硕 毕 业 设 计（论文） 题 目 温室温湿度控制系统 专 业 电子信息工程 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 2
4、010.05.06 温室温湿度控制系统摘要：随着现代农业的快速发展，大棚温室栽培作物为人们提供了许许多多的健康农产品。大力开发温室栽培作物可以创造良好的社会效益和经济效益。而温室的智能控制系统将直接影响温室的作物产量。近年来，单片机技术和各种传感器技术的发展使得温室智能控制系统的更加完善。虽然现在很多大型农场对于温室的智能控制系统有了一定的应用，但其高昂的成本还是不能做到全面的普及。正对这一实际情况，开发一套低廉，高性能的温室温湿度控制系统，在郊区和一些小农场具有非常广泛的应用前景和实际意义。本文以AT89C52单片机为主控芯片，结合DHT21电容式数字温湿度传感器，8位数码管显示等设计了一款
5、简单易操作的温室温湿度控制系统。相对其他的温室智能系统，该设计有价格低廉，性能优越，安全性稳定性高等优点。关键词：单片机，AT89C52，温湿度传感器，温室温湿度控制系统Temperature and Humidity Control System of GreenhouseAbstract: With the rapid development of modern agricultures , greenhouse crops has provided people with many healthy agricultural products. Developing greenhouse
6、crops with great efforts can create good social and economic benefits. Meanwhile,the greenhouses intelligent control system will directly affect the production of greenhouse crops. In recent years, single chip technology and various of sensor technologies have made the greenhouse intelligent control
7、 system more useful. Although the greenhouse intelligent control system has had certain applications in many large farms , because of its high cost, it still can not be widely populized. In order to face this actual situation, it is practical and prospective to develop a cheap, high-performance gree
8、nhouse temperature and humidity control system in the suburbs and small farms .This paper uses AT89C52 microcontroller as the main chip combined with DHT21 capacitive digital temperature and humidity sensors, as well as 8-segments tube display , it designed a simple and easy greenhouse temperature a
9、nd humidity control system. Compared with other greenhouse intelligent system, it enjoys the advantages of low-cost, superior performance, security and stability .Key words: microcontroller, AT89C52, temperature and humidity sensor, Temperature and Humidity Control System 目录第一章 绪论11.1引言11.2研究的意义和现状发
10、展趋势以及存在的问题11.3研究的目标，基本内容，方法和措施31.4 系统的主要原理3第二章 系统总设计以及相关芯片的介绍42.1 系统总体设计42.2单片机的应用52.3温湿度传感器的应用62.4 显示部分112.5继电器112.6 电源的应用11第三章 系统硬件电路设计123.1 单片机最小系统123.2显示电路133.3输入模块电路133.4继电器与单片机接口电路143.5 报警电路143.6 DHT21温湿度传感器电路153.7 温湿度调节控制15第四章 系统软件设计164.1 程序设计语言简介164.2 Keil C51 软件的简介164.3 程序主流图174.4按键模块184.5
11、温湿度采样模块204.6温湿度控制模块214.7报警模块22第五章 总结23致 谢24参考文献25附录1 系统总电路图26第一章 绪论1.1引言现代社会随着科技的发展尤其是农业科技的日新月异，使得人们能通过创造适合农作物生长的环境来改变其生长周期。满足人们对作物优质，高产和低耗的需求。而随着计算机技术在农业中的运用，以及现代控制技术的飞速发展。现代农业逐渐的趋向于农业的自动化，专业化。温室智能控制系统是微电子技术，计算机技术和自动控制技术的结晶。他大概经历了四个阶段：最开始的原始的手工阶段，对于温室环境的改变大多只能依靠种植者的经验以避免环境的过度变化导致的农作物的减质减产。手工阶段过后出现了
12、各种各样的机械设备，大片温室安装了这样的机械来作为控制器。二十世纪七十年代计算机的出现使得各种机械设备退出了历史的舞台。而温室的智能控制便是于二十世界九十年代中期问世 1 。 温室温湿度控制系统是温室智能控制系统的一个分支系统。温室温湿度控制系统是温室管理者对于温室的温湿度环境的一种微电子技术，计算机技术和自动控制系统相结合的一种创新发明。它更精确和系统的控制着温室的温湿度环境。使得温室更适合农作物的生长。现在一般的温室都有实施温室温湿度控制系统的硬件条件。采用温室温湿度控制系统更能方便管理者的操作，提高工作效率节约各种资源，也提高了农作物的产量，使其质量和数量都能达到很高的标准，符合我国的现
13、代化发展 7 。 运用温室温湿度控制系统进行温室的管理，能更有效的提高温室管理者的工作成绩。温室的管理，特别是大型温室的管理具有农作物数量大，品种多，需求的最佳环境变化大能缺点。利用计算机的强大记忆和计算能力，对各种环境需求进行集中系统有效的控制。大大降低了温室管理者的劳动强度。1.2研究的意义和现状发展趋势以及存在的问题1.2.1选题意义 温室，又被称为“暖房”。是用来栽培植物的设施。在外界环境不能满足植物健康生长时给与植物最适合的环境，以保障植物能按照种植者的期望所成长。温室智能系统是保障温室正常运作的控制系统2。而温室温湿度控制系统正是其中的一个子系统。在温室智能系统中起到非常巨大的作用
14、。它主要负责控制温室的温度和湿度，如果没有温室温湿度控制系统，温室环境将得不到有效的控制。温室也将失去它存在的意义。现在市场上温室温湿度控制系统有很多种，它对温室或不可缺，但它也存在着这样那样的不足与缺陷。通过该课题的研究可以充分了解到该系统领域，以提出相关缺陷的改进，促进该系统的发展。功能完善的温室温湿度控制系统，在促进社会经济发展，提高人民生活水平质量有着重大的意义。1.2.2研究现状 温室温湿度控制系统这一项技术已经在全球范围内得到广泛的运用，该系统已经发展到了专业化，精确化和大规模生产化。规范的营运操作使得温室的相关产品得到大量的生产，成为如今世界上一项新型的产业。系统所用的单片机也有
15、多种多样，比如PIC系列和AT89C523等。而各个系统在各方面也有各自的优缺点。目前来说温室温湿度控制系统主要有单片机作为主要的中央控制器，通过温湿度传感器收集信息，以强大的数据库，和精确及时的计算能力作为依靠，迅速做出控制，以达到对温室环境的控制4。现代温室的控制理论主要有PID控制法和模糊理论控制法。 PID控制法，即比例（P）控制，积分（I）控制，微分（D）控制。此类控制法已经广泛应用于温室控制系统中。但由于温室农作物生长周期的数据复杂性，需求环境因素的变化量大，以及各种外部环境因素的原因，导致了计算机对环境的监控出现偏差，控制也将相应的出现何种错误指令。最终使得温室农作物的减质减产。
16、相对来说此类控制方法的效果不够理想10 。 模糊控制法，是以模糊集合为基础的，它的基本思想是收集模糊性现象，以处理具有模糊现象的事物为目标。并将其转化成精确的数据为计算机所能处理。它不主张使用复杂繁琐的数学模型来解决问题。模糊控制具有的优点为以下几点：1、模糊控制是一种基于规则的控制。主要采用语言型控制规则。设计中是不需要精确的数据模型的。因此便于理解和操作；2、模糊控制适用于动态特征不容易掌握的对象；3、模糊控制由于采用语言控制规则，具有很强的独立性，能与语言规则之间找到折中的控制选择。4、模糊控制采用的语言控制规则具有一定的启发性设计，有利于模拟人工控制，大大的提高了系统的适应能力，并具有
17、一定的智力；5、模糊控制的抗干扰性强5。模糊控制的主要缺陷：信息收集的信息模糊，将导致系统控制的精确性下降。如果要提高系统的精确性，则需要收集更大量的环境因素和建议更精确的模糊语言规则。从而导致了决策速度的降低，严重时甚至不能做到实时控制。模糊控制的规则选择和运用也无精确的标准6。1.2.3.发展趋势随着计算机技术，微电子技术和自动控制技术的进一步发展，使得全球市场对温室温湿度控制系统的要求进一步细致化和增强化。因此温室温湿度控制系统也在智能性，安全性，可靠性，方便性等方面得到飞速发展。具体在一下几个方面：1、智能化技术。由于温室作物的生长周期长，过程复杂，其所需要的最佳环境也是一个模糊的动态
18、数据。这造成了温室控制的不精确性8。而且考虑到温室作物的安全性，以及温室管理所涉及的市场，人员，技术，设备等因素，温室控制还是无法实现无人化管理。模糊控制理论的提出以及应用，适应了温室环境环境控制的特点，是现阶段温室温湿度控制技术发展的主要趋势之一；2、分布式系统结构。过去的温室控制系统主要由一个主机终端作为控制中心，对各个子系统进行控制调节。这种模式的使用不够灵活，可靠性差。一旦主机出现故障将导致整个系统的崩溃。分布式系统的发展方向是采用了无控制中心的方式，每个子系统都有个自己的任务。当一个字系统出现故障并不会影响其他子系统的运行; 3、多因子控制方式。实现以各个因子相互影响控制。能提高温室
19、控制的效果；4、人机智能系统的集成。温室环境控制的各个系统的相互制约。因其复杂性，需要提供新型的概念，新方法。需温室管理者与温室控制系统的相互结合达到集成一体的人机智能系统，是未来温室控制系统的发展方向9。1.2.4研究存在问题 温室温湿度控制系统对于温室的温湿度检测调控的精确性和及时性有待改善。在节能，无污染和操作性上也需要进行强化。1.3研究的目标，基本内容，方法和措施1.3.1研究目标 本次课题主要研究基于单片机AT89C52的温室温湿度控制系统。采用单片机AT89C52与DHT21温湿度传感器监控测量温室的温度与湿度。并利用点陈式液晶显示器显示相关数据。期望在控制方面进一步提高。并利用
20、中央CPU把温室温湿度控制系统的控制偏差降低到一定的水平。通过此次研究能更加完善温室温湿度控制系统，满足各温室管理者的需求。1.3.2课题主要研究的内容 本次课题主要研究基于单片机AT89C52的温室温湿度控制系统。主要研究内容有一下几点：（1） 系统能显示当前的温度和湿度。（2）系统能显示设定的温湿度。（3）系统可保持恒温和恒湿度，并可控制温湿度上升下降。（4）系统对于控制温湿度范围有限制，并能在超出上下限时报警。（5）系统对控制的细节有记载。1.3.3研究方法 研究温室温湿度控制系统的监控测量原理，以及它在运用中存在的一些问题，并设计基于单片机AT89C52的温室温湿度控制系统来解决目前存
21、在的这些问题。首先研究单片机AT89C52的原理以及它的应用。接着分为温度测量，湿度测量，程序编写，数码管显示和继电器输出等部分进行研究。最终设计出一款集温湿度显示，微调，控制，以及外接电路等功能的温室温湿度控制系统。1.3.4研究措施 在清楚了解研究方法后，制定相应的研究措施。主要措施有以下几点：（1）充分的了解研究方法的各个分部分，及其相关原理。这要求研究者查阅大量的相关文献资料，并进行归纳总结。（2）基本上要求自己设计出相关的电路图以及相关的程序。在具体实行时可请指导老师进行指导。（3）充分利用自己已有的资源。利用多次实验的方法。把误差减小到最低限度。（4）在最后设计制造成品时，请指导老
22、师进行改正和完善。1.4 系统的主要原理 该系统以单片机AT89C52为核心，利用DHT21电容式数字温湿度传感器实现数据收集，通过8位数码管显示数据，核心CPU数据处理以及反馈继电器。第二章 系统总设计以及相关芯片的介绍2.1 系统总体设计 现在市场上的温室温湿度控制系统通常由温湿度传感器，单片机，电源，显示器，键盘，控制器组成。本设计大致与上述组件相同。在A/D转化模块中，本设计采用了集成在单片机内部的A/D。系统的大致原理图如图2-1。AT89C52单片机DHT21温湿度传感器键盘电源显示器调节器图2-1系统原理图系统总电路图如图2-2。图2-2 系统总电路图下面对该系统的各个组成部分进
23、行详细介绍。2.2单片机的应用2.2.1单片机的选型方案比较 将微处理器(CPU),存储器（ROM和ROA等），输出/输入（I/O口），定时/计数器，终端系统等集成在一块集成电路芯片上。称之为单片机微型计算机，简称单片机（MCU）。 片机组件是整个系统的核心部分，它起到了信号收集，信号处理，按键处理，显示控制，代码输出等各种至关重要的工作。 选择单片机的型号方面有几个不同的方案： 方案一：选用AT89C51单片机。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随即存取数据存储器（R
24、AM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大，性价比高。 方案二：选用AT89C52单片机。AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机
25、可提供许多较复杂系统控制应用场合。方案三：选用AT89S51单片机。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。方案三的单片机功能十分强大，但由于初次接触该单片机，对其使用能都不是很熟悉，短时间内无法上手。因此不选用方案三。方案一和方案二都是出自美国ATME
26、L公司的单片机，而方案二中的AT89C52单片机相比方案一中的AT89C51单片机，功能更加的强大。对此单片机也比较熟悉。性价比也高。综上所述，本设计决定采用方案二的AT89C52单片机。2.2.2 AT89C52单片机简介 AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大
27、的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52单片机的引脚示意图如图2-3。图2-3 AT89C52单片机引脚示意图AT89C52单片机主要功能特性如下：1.兼容MCS51指令，8K可反复擦写Flash ROM2.2个双向I/O口，256x8bit内部RAM3.3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHZ4.2个串行中断，可编程UART串行通道5.2个外部中断源，共6个中断源6.2个读写中断口线，3级加密位7.低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能2.3温湿度传感器的应用2.3.1温湿度传感器的选型方案比较 温度：度量物体冷热的物理量，是国际单位制
28、中7个基本物理量之一。 湿度：湿度很久以前就与生活存在着密切的关系，但用数字来进行表示比较困难。平常所说的湿度一般指相对湿度量。 相对湿度：在计量法中规定，湿度定义为“物象状态的量”。用RH%表示。即气体中（通常为空气中）所含水蒸气量（水蒸气压）与其空气相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸气压）的百分比。 由于温度与湿度与人们的实际生活有着密切的关系。所以温湿度一体的传感器就出现了。 温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成相对容易被测量处理的电信号的设备或装置。 选择温湿度传感器的型号方面有几个不同的方案： 方案一：选用DHT11/12数字式温湿度传感器。DHT11/12数字式传感器是一款含有已
29、校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保其具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11/12传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。 方案二：选用DHT21电容式数
30、字温湿度传感器。DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT21传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应
31、用场合的最佳选则。 方案三：选用SHT11温湿度传感器。SHT11是瑞士Sensirion公司生产的基于CMOSensTM技术的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器。具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。 方案三所选用的SHT11温湿度传感器的功能十分的强大。但由于不是特别的熟，加上性价比问题对此方案排除。而方案一中所用的DHT11数字式温湿度传感器在精度方面略微显的有点粗糙。而方案二中的DHT21电容式数字温湿度传感器无论在精确度上还是性价比上都相对符合设计要求。综上所述，本设计采用方案二中的DHT21电容式数字温湿度传感器。2.3.2 DHT21电容
32、式数字温湿度传感器简介 DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT21传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为
33、苛刻的应用场合的最佳选则。图2-4 DHT21传感器外观DHT21电容式数字温湿度传感器的特点：1.相对的湿度和温度测量2.全部都进行了校准，并数字式输出3.卓越的长期稳定性4.无需额外部件5.超长的信号传输距离6.超低的耗能7.4个引脚安装8. 可以安全互换 l 传感器性能说明表2-1传感器性能说明参数条件MinTypMax单位湿度分辨率0.1%RH16Bit重复性1%RH精度2503100%RH0505%RH互换性可完全互换采样周期12S响应时间1/e(63%)25，1m/s 空气2S迟滞0.3%RH长期稳定性典型值1%RH/yr温度分辨率0.116Bit重复性0.5精度0.5量程范围-4
34、080响应时间1/e(63%)620Sl 接口图2-5 DHT21传感器接口电路l DHT21引脚说明表2-2 DHT21引脚说明Pin名称注释1VDD供电 3.3-5.5VDC2DATA串行数据，单总线3GND接地，电源负极4NC空脚，请悬空 l 电源引脚DHT21的供电电压为5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去偶滤波。l 单总线接口DATA用于DHT21和微处理器之间的同步通讯，运用单总线数据的格式，每次通讯时间为5ms，传输数据位40bit，高电位出。数据的格式：40bit数据=16
35、bit湿度的数据+16bit温度的数据+8bit校验和当温度为零下时，温度数据的最高位为1。中央CPU首先发出一次开始信号，然后DHT21便由低耗能模式转变成高速模式，到中央CPU发出的开始信号结束后DHT21发出相应信号，并发出40bit的数据，并进行一次数据采集。图2-6为温湿度数据采集示意图。图2-6温湿度数据采集示意图 当空闲的时候总线就是高电平，当通讯开始后中央CPU拉低总线500us后释放总线。然后延时40us后中央CPU开始检测DHT21的响应信号，大概是一个80us的低电平，然后DHT21再拉高总线大概80us于是进入传送数据。图2-7为数据传送图。图2-7数据传送图高电平的后
36、面是传送的数据位了，每1bit数据是一个低电平的时隙与一个高电平组合而成的。低电平的时隙为一个50us的低电平，这就是数据位的开始端，以后的高电平长度决定着该数据位的数值，比较长的高电平为1，比较短的高电平为0。总数40bit的数据，最后1bit传送数据后，DHT21再将总线拉低50us，然后再释放总线，而上拉电阻则负责拉高总线。如图2-8为数字1的信号。图2-9为数字0。图2-8 数字1的信号图2-9数字0的信号2.4 显示部分 要实现人机交流，就必须有一个输出装置和一个输入装备。显示部分就是该系统的输出部分。常用的显示部分有数码管，液晶显示器等。 方案一：采用数码管作为显示器件。数码管是一
37、种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示数字，小数点，和部分英文字母。具有使用简单，耗能小，性价比高优点。方案二：采用液晶显示器作为显示器件。液晶显示器，或称LCD。为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。方案一与方案二相比而言，方案一的性价比更高，使用简单，且本设计对于显示部分的要求不高。故此采用方案一中的8位数码管显示器作为显示部分。2.5继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保
38、护、转换电路等作用。2.6 电源的应用电源是每个系统必不可少的部分组件之一。方案一：采用干电池供电。采用9V的干电池。一共9V的总电压。通过稳定电路把电压稳定在5V，提供整个系统的运行。方案二：采用220V交流电源供电。通过变压器稳定电压。方案二相较与方案一缺少安全性。故此采用方案一中的9V干电池供电。图2-10 电源电路图第三章 系统硬件电路设计3.1 单片机最小系统建立AT89C52单片机最小系统所需元件列表表3-1 单片机最小系统元件表名称型号仿真元件名称单片机AT89C52AT89C52晶振6MHzCRYSTAL电容18PFCAP水解电容22uf/16VGENELECT22H6V电阻1
39、KRES排电阻10KRESPACK-8单片机最小系统电路，如图3-1所示。 图3-1 单片机最小系统电路以上构成了AT89C52单片机的最小系统。3.2显示电路图3-2 显示电路该系统所用显示部分为8位数码管。其装有8只发光的二极管和相关的驱动电路。如图3-2 为发光二极管的输入端口，当输入端位高电压“1”的时候二极管发光。我们能通过I/O口对以上装置进行直接控制。3.3输入模块电路本次设计的输入模块采用独立式键盘的输入模块。此类型的键盘结构十分简单，每个按键的电路都是相互独立的，并都有一根单独的数据线来实现按键的接通与切断状态。而单片机的一条I/O口线则对应一个按键。图3-3为独立式按键结构
40、图。图3-3 独立式按键结构3.4继电器与单片机接口电路 本次设计单片机对所收集的数据将有4个处理方案。采用了4个继电器来完成4类处理方案。图3-4为继电器控制电路。图3-4 继电器控制电路3.5 报警电路 本次设计有2个温湿度的设定最低点和2个温湿度的设定最高点。当当前温湿度中的某项数据高于或低于该范围时，单片机将对其产生处理方案，在反馈给继电器的同时也将启动报警电路。图3-5为蜂鸣器电路。 图3-5 蜂鸣器电路 3.6 DHT21温湿度传感器电路 本设计采用了DHT21温湿度传感器。该传感器结构简单，功能强大，使用方面。易学易懂。图3-6为DHT21温湿度传感器电路。图3-6 DHT21温
41、湿度传感器电路3.7 温湿度调节控制 本次设计的温湿度控制系统主要监控温度和湿度2个量。单片机将设计1个温度和湿度的正常区域。当当前温度或者湿度不存在正常区域是单片机将做出相应的处理：（1）当温度高于正常区域时，启动小型空调制冷功能。（2）当温度低于成长区域时，启动小型空调制热功能。（3）当湿度高于正常区域时，启动小型干燥机。（4）当湿度低于正常区域时，启动小型喷水机。以上处理方案来控制温湿度。第四章 系统软件设计4.1 程序设计语言简介 程序设计语言，通常简称为编程语言，是一种用来定义计算机程序的语言法则。它是一种标准化的交流技巧，用来对计算机发出指令。 程序设计语言有三种：汇编语言，高级语
42、言，机器语言。其中机器语言是计算机唯一能直接懂的语言。而汇编语言和高级语言编写的程序将最终翻译成机器语言。本次设计的系统采用C语言编程。运用的编程软件为Keil C51。4.2 Keil C51 软件的简介 Keil C51是美国Keil software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在结构性，功能上，可维护性上，可读性有着十分明显的优势，因而易学易用。 Keil C51软件提供了丰富库函数和功能强大的集成开发调试工具。该软件目标代码效率十分之高，多语言汇编代码很便于理解。更具有高级语言的优势。图4-1为Keil C51软件的界面。图4-1 Keil C51
43、软件界面4.3 程序主流图图4-2为程序的主流程图。开始初始化键盘扫描及处理温湿度测量控制显示图4-2 程序主流程图4.4按键模块 本设计采用独立式输入模块的按键设计。图4-3为按键扫描流程图。开始扫描键盘是否有键按下延时20ms判断是否有键按下存键值调用键处理子程序返回 N Y N Y图4-3 按键扫描流程图本次设计的采用6个按键。分别为1,2,3,4,5,6号键。1号键功能为上调。2号键功能为下调。3号键功能为显示当前温湿度。4号键功能为显示设定的温湿度。5号键功能为开始调节温度。6号键功能为开始调节湿度。此次按键功能的流程图如图4-4。 图4-4按键功能流程图4.5 温湿度采样模块DHT21温湿度传感器将在温室的各个点采集温湿度的数据，每隔一定的时间会将该数据进行记录。并转化成模拟量数据传送给中央CUP单片机进行处理。然后进行循环的记录和传送。图4-5为温湿度传感器对于温湿度的采样流程图。开始初始化采集温湿度模拟信号A/D转换是否越限启动温湿度控制返回 N
