基于单片机的农业大棚温湿度检测与远程多主机控制系统设计

摘　　要

现代农业生产离不开环境控制，农业大棚控制系统是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。结合作物生长规律，控制环境条件，使作物在不适宜生长的反季节中，可获得比室外生长更优的环境条件，从而使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。

本文提出了一种基于单片机的农业大棚温湿度检测与远程控制系统设计方案。该系统下位机选用AT89S52单片机及数字式单总线温湿度一体传感器采集温湿度，利用无线传输模块PTR8000传输数据；上位机由单片机和液晶模块构成，键盘输入温湿度值控制下位机加热、加湿、通风设备的开启和关闭，液晶屏进行显示。论文概述了农业大棚温湿度控制系统的发展现状及该系统的总体方案。为了便于系统的调试、移植、修改，软件采用模块化设计，C51编程，主要包括数据采集模块、数据收发模块，键盘及显示等模块。

在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过运行调试，试验结果与设计期望一致。该控制系统具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，不仅可以应用在农业大棚，也可以应用在恒温湿的机械加工厂、室内环境监测等方面，所以具有一定的推广价值。

目　　录

摘　　要 1

Abstract 2

引　　言 1

1 绪论 2

1.1 本课题研究的目的及意义 2

1.2 农业大棚控制技术的发展现状 2

1.2.1 国外技术水平现状 2

1.2.2 国内技术水平现状 3

1.3 温室环境控制技术的发展趋势 4

1.4 温湿度对作物生长的影响 5

1.4.1 农业大棚内温度对作物生长的影响 5

1.4.2 农业大棚内湿度对作物生长的影响 5

1.5 系统设计原则 5

2 温室大棚控制系统总体方案的设计 7

2.1 系统总体设计方案 7

2.2 温度和湿度耦合关系 9

3 系统硬件的设计 10

3.1 单片机选取 10

3.1.1 AT89S52单片机的特点 10

3.1.2 AT89S52单片机的主要功能特性 11

3.1.3 单片机最小系统设计 12

3.2 温湿度采集模块设计 12

3.2.1 温湿度传感器的选取 12

3.2.2 DHT11数字温湿度传感器特点 14

3.2.3 DHT11硬件设计 15

3.3 无线收发模块硬件设计 16

3.3.1 无线收发模块PTR8000的工作原理及特点 16

3.3.2 PTR8000硬件设计 18

3.4 液晶显示模块设计 19

3.4.1 12864液晶模块特点及主要性能 19

3.4.2 12864液晶硬件设计 20

3.4.3 液晶显示报警 21

3.5 键盘输入模块 22

3.6 执行机构 23

3.6.1 温湿度调节 23

3.6.2 继电器 23

3.6.3 光耦隔离 24

3.6.4 执行机构控制电路设计 25

4 系统软件的设计 27

4.1 温湿度数据采集子程序 28

4.1.1 DHT11温湿度传感器的工作时序 28

4.1.2 温湿度采集程序设计 29

4.2 无线数据收发子程序 30

4.2.1 PTR8000工作时序 30

4.2.2 PTR8000程序设计 31

4.3 液晶显示子程序 34

4.3.1 12864液晶工作原理及时序 34

4.3.2 液晶显示程序设计 36

4.4 键盘输入子程序 38

5 系统可靠性及抗干扰设计 40

5.1 硬件抗干扰措施 40

5.1.1 光电隔离 40

5.1.2 布线隔离 41

5.1.3 去耦技术 41

5.2 软件抗干扰措施 41

5.2.1 自动恢复技术 41

5.2.2 指令冗余 42

6 系统调试 43

6.1 硬件调试 43

6.2 软件调试 45

6.3 联合调试及结果 46

6.4 结果分析 47

结　　论 49

参 考 文 献 50

附录A 上位机总体电路图 52

附录B 下位机总体电路图 53

致　　谢 54