第1章緒論1.1課題研究的背景蔬菜大棚有很多種，專業(yè)種植絲瓜的大棚就是其中之一。絲瓜具有喜溫喜光而耐熱性較強的特點，其生長對于溫度有一定的要求，絲瓜生產(chǎn)發(fā)育所需的適宜溫度為28~36℃，在開花結(jié)果的時期對于溫度的要求更為嚴苛，其中28~30℃最有利于種子萌芽，在30~35℃時種子萌芽迅速，但是當溫度高于35℃時，絲瓜的生長發(fā)育受抑，生長速度減緩，直至出現(xiàn)凋萎，而無法進行正常的開花，結(jié)果等生長過程，同時絲瓜對于濕度也有一定要求，絲瓜作為瓜類中最耐濕的物種，具有喜濕不耐旱的特性，絲瓜生長適宜的濕度為75%以上，在這個濕度范圍，絲瓜的生長狀態(tài)最佳，在濕度范圍為75%~85%時，絲瓜的生長速度最快，結(jié)瓜率高，如果濕度低于50%時，絲瓜的生產(chǎn)明顯受到抑制，影響絲瓜產(chǎn)量。在溫度較高的夏秋季節(jié)，只要能夠保證水肥供應，絲瓜就可保持旺盛的長勢。但是，最適合絲瓜生長的還是溫濕度適宜，風速不高的氣候。因此調(diào)整溫室大棚內(nèi)的溫度和濕度至絲瓜生長所需的適宜范圍，對于保證絲瓜的正常生長意義重大。本文的溫濕度的控制系統(tǒng)通過使用一系列價格低廉的電子器件構(gòu)建出了一個絲瓜大棚溫濕度測控系統(tǒng)，具有操作便捷，性價比高，參數(shù)精度高等優(yōu)點，同時具有以下幾項作用：（1）對溫室大棚中的溫濕度進行監(jiān)測，如果檢測到溫濕度超出設定范圍，則報警燈報警。（2）調(diào)整溫室大棚中的溫濕度水平，當檢測到溫濕度出現(xiàn)異常，將會啟動相應的控制設備，如繼電器和排風扇等。（3）判斷是否需要終止溫濕度調(diào)節(jié)和解除警報。待除濕設備開始工作后，單片機將會會溫濕度數(shù)據(jù)進行判斷，如果溫濕度回復到正常范圍，將會終止除濕設備工作，同時解除報警。1.2課題研究的意義在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)中都需要對環(huán)境進行監(jiān)測與控制，在不同行業(yè)中監(jiān)控對象也有所不同，因此控制系統(tǒng)之間也有很大差別，在日常生活中，溫濕度控制系統(tǒng)有廣泛的應用。在外界環(huán)境中溫濕度是兩個十分重要的參數(shù)。只有實現(xiàn)對溫濕度的實時檢測，才能及時的調(diào)整溫濕度水平至所需范圍。STC89C52單片機作為一種性能強大，價格便宜，的控制芯片，在很多領域都有著廣泛的應用，如智能儀器、工業(yè)生產(chǎn)過程中的檢測及調(diào)控等方面。而在溫濕度控制方面，使用單片機可以對溫濕度進行實時的檢測和控制，同時它也具有簡單易上手的特點，使用STC89C52單片機作為本次畢業(yè)設計的控制核心，能夠?qū)崟r，精準地檢測和調(diào)控環(huán)境溫濕度[2]。華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）同時，也可以采用通過加熱和冷卻調(diào)整溫度，或者保持溫度在設定范圍內(nèi)等多種方法進行溫度調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)將為溫室大棚的農(nóng)作物的正常生長提供合適的溫度和濕度。華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）第2章系統(tǒng)總體方案設計2.1功能要求1.通過單片機和溫濕度傳感器DHT11之間的信號傳遞，實現(xiàn)實時的溫濕度檢測[3]。2.檢測得到的數(shù)據(jù)通過單片機STC89C52進行數(shù)據(jù)處理。3.環(huán)境的溫濕度顯示在液晶顯示屏LCD1602上。4.設置合理的溫濕度范圍，當環(huán)境溫度超過設定溫度上限，觸發(fā)冷卻繼電器，對溫室大棚進行降溫。當檢測到溫室大棚內(nèi)的溫度低于下限時，繼電器被關(guān)閉，停止降溫。當大棚內(nèi)的濕度低于設定的濕度范圍時，加濕繼電器被打開，進行加濕操作，直到設置上限。2.2設計思路本次畢業(yè)設計需要實現(xiàn)的功能是對溫室大棚內(nèi)部的溫度和濕度進行的實時檢測，在發(fā)生溫度和濕度異常的時候及時進行調(diào)控。由單片機STC89C52，溫濕度傳感器DHT11，液晶顯示屏LCD1602，繼電器以及按鍵模塊組成。溫濕度傳感器DHT11檢測溫室大棚內(nèi)部的溫濕度，將數(shù)據(jù)傳輸給單片機STC89C52，然后對數(shù)據(jù)進行處理，最后使用液晶顯示屏LCD1602顯示溫濕度數(shù)據(jù)。當大棚內(nèi)的溫度超過了預設的溫度范圍，冷卻繼電器被啟動，以降低環(huán)境溫度。環(huán)境濕度低于設定的濕度下限時，啟動加濕繼電器對房間進行加濕，溫濕度控制設置參數(shù)可通過按鍵設置。2.2.1傳感器選擇方案解決方案一:數(shù)字式溫度傳感器DS18B20和電容濕度傳感器HS1101，前者用于檢測環(huán)境溫度，后者用于檢測環(huán)境濕度。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20作為單線傳輸數(shù)據(jù)的溫度傳感器，可以通過一條數(shù)據(jù)線完成數(shù)據(jù)資料的傳遞。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20可以對-55°C~125°C，-10°C~85°C之間的溫度進行測量，最高精度可達0.0625℃，存在±0.5°C的測量誤差。電容濕度傳感器HS1101可以對范圍為0%~100%RH的相對濕度進行測量。存在±2%RH的測量誤差。解決方案二:溫濕度傳感器DHT11，溫濕度傳感器DHT11不僅可以對溫度進行實時測量，而且同時可以檢測環(huán)境濕度。同時在內(nèi)部能夠自動對數(shù)據(jù)進行補正，使得該傳感器具有很好的準確性和穩(wěn)定性。在DHT11溫濕度傳感器內(nèi)部同時集成著電阻式濕度傳感單元，NTC溫度傳感單元以及以及一個8位的控制器。使用溫濕度傳感器DHT11作為本次畢業(yè)設計溫濕度檢測模塊擁有質(zhì)量好，價格較低，檢測結(jié)果準確，抗干擾能力強的優(yōu)點，可以測量20%~90%的濕度范圍，以及0℃~50℃的溫度范圍，測量的溫度誤差范圍在±2°C之間，濕度精度在±5%之間。完全符合本次畢業(yè)設計的要求。經(jīng)過以上分析，第一個解決方案更加準確，但軟硬件設計稍微復雜一點，同時成本更高。使用第二種解決方案無法實現(xiàn)像第一種解決方案的高精度測量，但第二種解決方案足以滿足設計要求。同時軟硬件設計簡單、可靠和穩(wěn)定。具有超高的性價比。因此，在本次畢業(yè)設計中選擇第二種解決方案進行設計。2.2.2顯示器選擇方案解決方案一:使用八位發(fā)光二極管進行顯示，通過單片機內(nèi)部移位寄存器進行工作，外部電路連接上八位發(fā)光二極管驅(qū)動芯片，使用發(fā)光二極管驅(qū)動芯片對發(fā)光二極管進行驅(qū)動。解決方案二:使用液晶顯示屏LCD1602作為本次設計的顯示器，半導體技術(shù)日益發(fā)展，LCD1602液晶顯示器得到了廣泛的應用，可以直觀展示數(shù)字、阿拉伯字母等字符。對以上兩種方案進行對比，雖然電子管具有顯示操作簡單的特點，但是可展示的信息量較小，而且功耗較大；而液晶顯示屏功耗相對較低，工作所需電壓也不高，且界面可展示的內(nèi)容豐富。考慮到本次所需展示的內(nèi)容較為復雜，在本次畢業(yè)設計中采用了LCD1602作為顯示。2.2.3單片機主芯片選擇方案解決方案一:使用FPGA(fieldprogrammablegatearray)，現(xiàn)場可編程門陣列)作為本次畢業(yè)設計的主控芯片。FPGA和單片機相比能夠?qū)崿F(xiàn)更加復雜的運算，而且芯片集成度高，能夠模擬各種設備，體積小，運行穩(wěn)定。在EDA軟件的輔助下，可以進行仿真操作，并且支持在線調(diào)試，操作簡便，而且可以進行擴展和快速響應。但是由于本次畢業(yè)設計對控制系統(tǒng)的響應速度要求不高，F(xiàn)GPA的高速處理特性無法完全發(fā)揮出來,同時FPGA的芯片集成度高造成芯片的成本比普通的單片機高出數(shù)倍,以及FPGA擁有大量的引腳會造成電路板布線復雜,加劇電路設計和實際焊接的工作。第二章系統(tǒng)總體方案設計解決方案二:采用STC89C52單片機作為整個系統(tǒng)的核心，并將其應用于溫濕度測控系統(tǒng)中，實現(xiàn)其設定的各項性能指標。充分分析本系統(tǒng)的關(guān)鍵是實現(xiàn)溫濕度的檢測與控制。至此，單片機STC89C52所具有的易于編程，處理速度塊，使用方便，體積小的優(yōu)點便能夠發(fā)揮出來。使用單片機STC89C52所具有的位操作功能，能夠?qū)斎胼敵隹谶M行控制，最大能夠燒錄8K的程序進程序空間，對本次畢業(yè)設計來的足以滿足性能需求。同時單片機STC89C52擁有價格低廉的優(yōu)點。綜合以上優(yōu)點進行考慮，本系統(tǒng)選擇了STC89C52單片機。2.3總體設計框圖本設計所涉及的溫濕度控制系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、溫濕度傳感器檢測模塊DHT11、按鍵、液晶顯示模塊、溫度控制模塊、加濕控制模塊、電源部分組成。溫濕度檢測控制總體設計框圖如圖2-1所示[4]:STC89C52主控模塊P0.7電源部分按鍵模塊降溫控制溫濕度DHT11LCD液晶顯示模塊加濕控制圖2-1大棚溫濕度控制系統(tǒng)總體設計框圖華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）第3章系統(tǒng)硬件設計3.1概述本次畢業(yè)設計所涉及到大棚溫濕度控制系統(tǒng)使用單片機STC89C52，溫濕度傳感器DHT11，液晶顯示屏LCD1602，繼電器以及按鍵模塊組成[5]。使用STC89C52單片機作為系統(tǒng)中樞。使用溫濕度傳感器DHT11檢測溫室大棚內(nèi)部的溫濕度，將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸至單片機，經(jīng)過單片機處理的數(shù)據(jù)將顯示在液晶顯示屏LCD1602上。當環(huán)境溫度超過設定溫度上限，觸發(fā)冷卻繼電器，以降低環(huán)境溫度。環(huán)境濕度低于設定的濕度下限時，啟動加濕繼電器對房間進行加濕，通過系統(tǒng)所設置的按鍵可以自由調(diào)節(jié)溫濕度相關(guān)的參數(shù)。3.2控制核心設計3.2.1STC89C52單片機介紹本次大棚溫濕度控制系統(tǒng)所使用的STC89C52單片機是一款低功耗，高性能的八位控制器。最大能夠燒錄8K的程序進程序空間。該單片機運用了高密度非易失性存儲技術(shù)?？梢约嫒?0C51系列單片機的封裝以及引腳。能夠使用片上閃存在系統(tǒng)中進行編程，方便程序員進行編程和調(diào)試。能夠在很多嵌入式系統(tǒng)中提供高效，靈活的解決方案。本次大棚溫濕度控制系統(tǒng)所使用的STC89C52單片機擁有8kb的Flash,256字節(jié)的RAM。同時包括32位輸入輸出口，看門狗以及數(shù)據(jù)指針×2，十六位定時器/計數(shù)器×3，全雙工串口×1。同時，支持0Hz靜態(tài)邏輯操作。同時可以通過軟件編程進入節(jié)電模式。在空閑模式下，運算單元停止工作，RAM、定時器/計數(shù)器、串口和中斷可以繼續(xù)工作[6]。斷電保護模式啟動時時，單片機停止運行，一直到單片機檢測到外部中斷或者出現(xiàn)按鍵復位時重新喚醒。3.2.2STC89C52單片機最小系統(tǒng)為了保障單片機能夠正常運行，至少需要為單片機提供以下電路，單片機、復位電路、晶體振蕩電路和電源電路。以上電路組合為單片機最小系統(tǒng)。電路圖如下圖所示：第三章系統(tǒng)硬件設計為了保證STC89C52單片機能夠正常工作，應該提供4V-5.5V的工作電壓進行供電。在本次畢業(yè)設計中，單片機電源為5V直流電源，單片機40腳VCC與電源項鏈，20腳VSS接地。上電復位或手動復位則使用復位電路，單片機的正常啟動通過上電復位完成；而如果出現(xiàn)外部干擾導致單片機程序跑飛，為了使單片機恢復正常工作，則需要進行手動復位使單片機內(nèi)部程序復位。在本次畢業(yè)設計中，使用了上電復位和手動復位來保證單片機正常運行，使用上拉電阻來提供穩(wěn)定的高電平。時鐘電路也被稱為晶振電路，為單片機的正常運行提供穩(wěn)定的節(jié)拍。實際上，時鐘電路就是一個振蕩電路，可以提供一個穩(wěn)定的正弦波為單片機的運行提供參考同時也決定著單片機的運行速度。XTAL1逆變放大器的輸入，XTAL2則為輸出[7]，本次畢業(yè)設計中使用外部時鐘源作為晶振電路，所以不需要連接XTAL2。3.2.3單片機最小系統(tǒng)原理圖單片機最小系統(tǒng)板模塊對DHT11傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行讀取，隨后進行分析處理。傳感器檢測到的數(shù)據(jù)使用液晶顯示屏顯示。當環(huán)境溫度超過設定溫度上限時，蜂鳴器和發(fā)光二極管將被啟動，從而發(fā)出報警信號。具體電路如圖3-2所示。華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）圖3-2STC89C52模塊電路原理圖3.3DHT11溫濕度傳感器3.3.1DHT11溫濕度傳感器介紹數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11，使用了數(shù)字模塊采集技術(shù)以及溫濕度傳感技術(shù)，內(nèi)部可以對采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進行自動校準[8]，再傳送到單片機中。溫濕度傳感器DHT11擁有良好的穩(wěn)定性和精確性。同時具有質(zhì)量好、體積小、抗干擾能力強、性價比較高等優(yōu)點。在出廠前會在實驗室中對其進行嚴格的校準，該傳感器內(nèi)部的OTP存儲器儲存有相關(guān)的校準數(shù)據(jù)和曲線。在進行溫濕度檢測時，會首先和校準曲線進行矯正，再進行輸出。輸出口為串行數(shù)據(jù)輸出，傳感器封裝簡單，低功耗，性能強。最長的傳輸距離在20米以上，可以滿足各種日常場景和特殊場景的需求，同時也是最佳選擇。該傳感器為4針單排針封裝?？梢愿鶕?jù)不同場景的需求進行個性化定制。傳感器外觀如下（圖3-3）：第三章系統(tǒng)硬件設計圖3-3DHT11傳感器實物圖(1)引腳說明:Pin1:(VDD)，電源引腳，電源電壓為3~5.5V。Pin2:數(shù)據(jù)引腳,串行數(shù)據(jù)，單總線。Pin2:(NC)，懸空引腳，懸浮。Pin4(VDD)，接地引腳，電源負極。(2)接口說明:電纜長度＜20m時，使用5K電阻執(zhí)行上拉操作，當電纜長度＞20m，需要使用適宜的上拉電阻器。華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）圖3-4DHT11典型應用電路（3）數(shù)據(jù)傳輸格式：單片機與傳感器之間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)化為特定格式?？梢允褂脝慰偩€進行傳輸。通信時間約為4ms?？梢酝ㄟ^小數(shù)部分和整數(shù)部分兩部分格式進行傳輸。一次數(shù)據(jù)傳輸需要傳送40位的數(shù)據(jù)，最高位在前。依次傳輸8位濕度的整數(shù)部分，小數(shù)部分和8位溫度的整數(shù)部分及小數(shù)部分。校驗過程發(fā)生在單次數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后。校驗和數(shù)據(jù)等于8位濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度小數(shù)數(shù)據(jù)的最后8位。（4）電氣特性：VDD=5V，T=25℃，另有規(guī)定的除外表3-2DHT11的電氣特性參數(shù)條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測量0.52.5mA平均0.21mA待機100150uA采樣周期秒1次注:采樣周期時間間隔至少要一秒鐘。（5）時序說明:當主機控制器發(fā)出起始信號之后，傳感器DHT11從低功耗向高速模式轉(zhuǎn)換。在接收到特定的啟動信號后，傳感器同時進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸工作，將采集到的信號給單片機。在從屬模式時，當傳感器DHT11從低功耗模式被喚醒后，將會轉(zhuǎn)化為高速模式，開始對大棚內(nèi)的溫度濕度數(shù)據(jù)進行檢測，一次檢測完成后，傳感器自動回復為低功耗模式。而當溫濕度傳感器DHT11沒有收到啟動信號時，溫濕度傳感器DHT11處于低功耗模式，不會進行相關(guān)數(shù)據(jù)的自動采集。第三章系統(tǒng)硬件設計數(shù)據(jù)傳輸格式如下圖3-5所示：圖3-5當單總線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時，總線默認電平狀態(tài)為高電平。當單片機需要喚醒傳感器的情況下，首先把單總線拉低18微秒以發(fā)出一個啟動信號，并確保該信號能夠被傳感器檢測到。待到起始信號結(jié)束后，DHT11會發(fā)送一個時長為80us的低電平信號?？偩€默認由上拉電阻提供高電平。圖3-6當數(shù)據(jù)總線被拉低，這時DHT11正在向單片機發(fā)送信息。當DHT11發(fā)送信號后，總線會被拉高80us來發(fā)送數(shù)據(jù)。首先出現(xiàn)一個50微秒的低電平，隨后發(fā)送一位數(shù)據(jù)，隨后數(shù)據(jù)線被拉高，拉高的時間長度決定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位是0還是1。具體數(shù)據(jù)從格式如下圖所示。加入單片機沒有接收到響應信號，那么DHT11相應失敗，造成該情況出現(xiàn)的原因可能是線路連接不爭取。最后一位數(shù)據(jù)傳輸完畢后，總線被DHT11拉低50us，最后將總線拉起的步驟通過上拉電阻完成，隨之進入空閑狀態(tài)[9]。數(shù)字0信號如下（圖3-7）所示：華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）圖3-7數(shù)字1信號表示方法如下圖3-8所示圖3-83.3.2溫濕度傳感器DHT11硬件電路溫濕度傳感器DHT11和單片機STC89C52進行通信只需要一條數(shù)據(jù)線即可。在本次畢業(yè)設計中，溫濕度傳感器DHT11和單片機STC89C52之間的通信接口為P2^0。由于二者之間的通信距離并不遙遠，故使用5K電阻作為上拉電阻。溫濕度傳感器的引腳1和引腳2分別是VDD和GND，電路圖如下圖3-9所示:第三章系統(tǒng)硬件設計圖3-9DHT11電路原理圖3.41602液晶顯示模塊設計3.4.11602液晶顯示屏簡介液晶顯示屏在生活中隨處可見，比如手機，計算器，電壓表等各種各樣的電子設備中。液晶顯示屏能夠顯示字符，圖形以及特殊符號。一般常用的人機通信接口有液晶顯示屏、OLED、發(fā)光二極管、輝光管等等。液晶顯示屏以及發(fā)光二極管是目前使用較多的人機通信方式。而且軟件以及硬件設計較為成熟。使用液晶顯示屏LCD和發(fā)光二極管相比具有以下幾處優(yōu)勢：高質(zhì)量的顯示:液晶顯示器的每個點都可以保持一定的顏色和亮度，在接收到相關(guān)信號后，能夠穩(wěn)定的進行發(fā)光顯示。數(shù)字接口:此種接口可以保證顯示器與單片機之間的連接的穩(wěn)定性。體積小、重量輕:相比傳統(tǒng)顯示器，在顯示面積相同的情況下，液晶顯示器的重量和體積均較小。通過控制液晶分子的狀態(tài)，實現(xiàn)對字符的顯示，大大降低了液晶顯示器的重量。低功耗:內(nèi)部電極和驅(qū)動IC對于能量消耗較低。為了能夠顯示更多的字符，本次畢業(yè)系統(tǒng)設計使用液晶顯示屏LCD1602進行顯示，其接口電路如下圖所示:華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）液晶屏主要技術(shù)參數(shù):顯示容量:16×2個字符芯片正常工作電壓范圍:4.5-5.5V芯片正常工作電流范圍:2.0mA(5.0V)液晶屏模塊最佳工作電壓:5.0V字符大小:2.95×4.35(W×H)毫米1602LCD采用標準的14針(無背光)或16針(帶背光)接口。各引腳接口描述如下（表1-1）:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極表1-1LCD1602引腳功能LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令如表1-2所示：序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示0000000001第三章系統(tǒng)硬件設計2光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容表1-2控制命令表圖5寫操作時序華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）圖61602LCD內(nèi)部顯示地址3.5降溫加濕模塊的設計本次畢業(yè)設計中，冷卻加濕模塊電路由NPNS8550晶體管進行驅(qū)動。當P2^6的單片機引腳輸出低電平時，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)分別為正向偏置和反向偏置。三極管處于飽和導通狀態(tài)，繼電器線圈通電，電路開始冷卻和加濕。當單片機的P2^6端口輸出高電平時，三極管關(guān)閉，繼電器線圈打開。斷電后停止降溫加濕。具體電路圖如圖3-5所示:圖3-5蜂鳴器工作原理圖3.6電源部分的設計溫濕度測控系統(tǒng)采用三節(jié)1.5V干電池，共4.5V作為系統(tǒng)電源。在實踐操作中，供電電壓能穩(wěn)定滿足單片機和傳感器的要求，同時可以更為便捷地進行電源的更換。電源接口電路如圖3-6所示，其中包括電池接口（P2），電源開關(guān)(SW1)，二極管限流電阻(R16)，電源指示燈(D2)。第三章系統(tǒng)硬件設計圖3-6電源接口電路3.7按鍵模塊的設計溫濕度測量控制系統(tǒng)由4個按鍵組成，分別為S2、S3、S4、S5。通過這四個鍵，可以進行溫濕度參數(shù)設置。實現(xiàn)了一個人機界面、一個參數(shù)設置鍵、一個參數(shù)加鍵、一個參數(shù)減鍵和一個退出鍵。長按參數(shù)加減參數(shù)實現(xiàn)連續(xù)加減功能，可更快完成參數(shù)設置。具體電路圖如圖3-7所示：圖3-7按鍵模塊電路圖華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）第4章軟件設計基于本次畢業(yè)設計所需要實現(xiàn)的功能，首先繪制程序流程圖，把各個功能分成模塊進行設計。然后實現(xiàn)各個子程序的功能，再把各個子程序組合起來，調(diào)試后完成畢業(yè)設計所需要實現(xiàn)的最終功能。首先上電后，主程序需要對各個模塊進行初始化，隨后傳感器收集的數(shù)據(jù)通過一定的傳輸協(xié)議傳送給單片機，單片機將接收到的數(shù)據(jù)和設定的數(shù)據(jù)范圍進行比較，然后進行相關(guān)操作，再通過液晶顯示屏LCD1602顯示出來。主流程圖如圖4-1所示：開始初始化延時開始初始化延時溫濕度測量1602顯示數(shù)據(jù)判斷溫濕度溫濕度低于濕度下限值高于溫濕度上限值啟動加濕繼電器啟動降溫繼電器結(jié)束圖4-1主程序流程圖第四章軟件設計4.1LCD1602液晶軟件設計單片機發(fā)送指令給液晶顯示屏LCD1602之前需要對LCD進行判忙，當判忙引腳為低電平時，意味著液晶顯示屏處于空閑狀態(tài)。當判忙引腳為高電平時，液晶顯示屏處于忙碌狀態(tài)，單片機發(fā)出的指令無效。需要液晶顯示屏進行顯示時，首先輸入顯示字符的地址，然后在LCD緩沖區(qū)地址中寫入所需的數(shù)據(jù)。地址自動遞增1。軟件流程圖如下（圖4-2）：開始開始LCD初始化延時設第一行顯示位置容顯示第一行內(nèi)設第二行顯示位置顯示第二行內(nèi)容圖4-21602液晶顯示模塊程序流程圖4.2DHT11溫濕度傳感器軟件設計DHT11傳感器模塊的軟件流程圖如下:華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）DHT11上電DHT11上電延時保持高電平檢測記錄信號輸出低電平延時輸出低電平數(shù)據(jù)輸出結(jié)束信號圖4-3DHT11傳感器模塊程序流程圖第五章系統(tǒng)調(diào)試第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1Keil編譯器軟件簡介本次畢業(yè)設計所使用的程序編輯軟件是KeilC51,能夠兼容匯編語言以及C語言進行程序開發(fā)。C語言和匯編語言相比，擁有結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、可維護性強等優(yōu)點，降低使用者的開發(fā)門檻，提高開發(fā)者的變成速率。經(jīng)過本次畢業(yè)設計之后，強烈地感受到使用C語言進行開發(fā)的優(yōu)越性。同時KeilC51中擁有豐富的庫函數(shù)以及強大的調(diào)試工具。界面也具有簡潔易上手的優(yōu)點。而且使用KeilC51進行編譯后生成的匯編程序十分高效，可讀性比較好，而且方便理解。KeilC51開發(fā)系統(tǒng)的各個部分的功能和用途如下圖5-1所示。圖5-1C51工具包整體結(jié)構(gòu)圖5.2使用Keil軟件建立一個工程Keil的用途廣泛，是目前最常用的編譯軟件，常用于52單片機的開發(fā)。這里僅展示本設計所設計到的編譯過程。在Keil，每個完整的程序都是作為一個項目構(gòu)建的。一個項目可以有一個或多個*.c文件和*.h文件，但是main()函數(shù)是唯一的。應用最多的流程是將包含main()函數(shù)的C文件添加到項目中，并將其他文件以#include頭文件的形式添加到C文件中。這樣，在編譯時，其他文件將自動導入到項目中。打開Keil軟件，出現(xiàn)如圖16所示的界面。如果Keil在最后一次關(guān)閉時有一個打開的項目，那么在再次打開時它將自動加載最后一個項目文件。華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）圖16Keil軟件主界面依序點擊Project->NewProject…（Project->OpenProject…為打開一個已經(jīng)存在的工程），如圖17所示。圖17Keil軟件打開新工程界面單擊圖示按鈕后，在彈出的對話框中選擇項目所在路徑。單擊“Save”后，將出現(xiàn)界面(如圖18所示)。在該界面上，選擇電路板上使用的單片機類型:STC89C52(或AT89S52，視開發(fā)板的具體型號而定)，點擊“OK”。第五章系統(tǒng)調(diào)試圖18選擇電路板上所用的單片機型號點擊“OK”后，彈出對話框“是否要將8051開機初始化程序添加到項目中?”（圖19），通常選擇“No”。(啟動相關(guān)信息。在對應的數(shù)據(jù)中可以找到A51）圖19是否將8051上電初始化程序添加入工程完成以上步驟，可以創(chuàng)建一個空的51工程。隨后，將自己的程序代碼加入此工程中。點擊，或者File->New，建立一個空的文本框?，F(xiàn)在可以開始在其中輸入代碼了。儲存文件時的注意事項:用C語言編寫的程序文件，需保存為*.C格式，用匯編語言編寫的程序，需保存為*.asm格式。完成上述步驟后，我們已經(jīng)構(gòu)建了一個項目并編寫了一個程序代碼。但是我們還不能開始編譯。因為程序代碼還沒有添加到項目中。下一步是將完成的程序添加到項目中。如圖20所示，在界面左側(cè)所示區(qū)域右鍵單擊SourceGroup1，選擇AddFilestoGroup'SourceGroup1'。彈出對話框后，選擇相應的文件路徑和擴展名。添加程序至項目中。圖20添加文件到工程中隨后，對代碼進行編譯。點擊工具欄中的按鈕。接著，Keil會打出下面的提示：Buildtarget'Target1'assemblingled.asm...linking...ProgramSize:data=8.0xdata=0code=100"first"-0Error(s),0Warning(s).其中“"first"-0Error(s),0Warning(s).”代表工程編譯通過檢測，0個錯誤和0個警告。建立工程時，默認不生成HEX文件。如果想要生成相應文件，需要進行以下步驟：單擊，或者在ProjectWorkspace里Target1上右擊，選擇“OptionsforTarget‘Target1’”。出現(xiàn)對話框（圖21），點擊“Output”，勾選箭頭所指的多選框，點擊“確定”?，F(xiàn)在再點擊重新編譯，系統(tǒng)提示：“creatinghexfilefrom"first"...”。在工程所在文件夾里生成HEX文件。圖21生成HEX文件5.3使用Debug進行調(diào)試Keil具有顯示C程序的反匯編代碼，計算代碼運行時間，顯示程序中變量的值等功能，調(diào)試功能十分強大。利用Keil能夠更好地調(diào)試單片機程序。同樣，在這里，我們只介紹調(diào)試的簡單應用程序。更詳細的用法，請參閱相關(guān)書籍。圖22調(diào)試前設置窗口首先，單擊，彈出對話框（如圖22所示），在Target頁面上設置晶振頻率。其余各項無需修改。完成上述操作后，單擊，進入調(diào)試界面（如圖23所示）。圖23Keil調(diào)試界面點擊中相應的工具按鈕進行調(diào)試。另外，“View”下的三個工具常用于調(diào)試過程，如圖24所示，點擊“DisassemblyWindow”展示C文件的反匯編程序；點擊“Watch&CallStackWindow”展示程序中某一變量的值；點擊“MemoryWindow”展示內(nèi)存中某一地址的值。圖24三個常用的調(diào)試工具在調(diào)試并燒錄程序后，需要對其進行燒寫到單片機中，將單片機連接到計算機上，設置相應的USB，并完成電源的連接和下載。啟動電源后，幾秒鐘內(nèi)，1602液晶屏即可正常顯示當前的溫濕度，可以顯示當前溫室大棚中的溫濕度數(shù)據(jù)，并判斷當前數(shù)據(jù)是否超出所設定的數(shù)據(jù)范圍。如果當前溫濕度未超出所設定的溫濕度標準，蜂鳴器將不報警。當使用手蓋住DHT11傳感器，使溫度顯示超出標準?？梢允褂靡恍┧?，使?jié)穸瘸^設定值，系統(tǒng)進行報警。同時可以通過按鍵來設置溫濕度上下限，以便在發(fā)生警報時進行測試。圖5-2程序燒錄運行圖華南理工大學廣州學院畢業(yè)設計（論文）結(jié)論本論文所設計的溫濕度控制系統(tǒng)以單片機為核心，通過編程實現(xiàn)了對環(huán)境溫濕度的實時檢測和調(diào)控。雖然此系統(tǒng)仍然存在著對溫濕度測量尤其是濕度測量不夠準確等不足，經(jīng)過各種改進后效果仍然不理想，但是該系統(tǒng)達到了設計的目的和預期。從提出相關(guān)問題并確定研究方