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基于单片机智能温室控制系统

花匠小妙招
2024-11-30 10:19

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前言

博主介绍：✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师，一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计主要对象是咱们电子相关专业的大学生，希望您们都共创辉煌！✌
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概要

一、引言

随着现代农业的发展，温室作为一种重要的农业生产设施，其环境控制技术的优劣直接影响到作物的生长和产量。传统的温室环境控制多采用人工调节方式，不仅效率低下，而且难以保证温室内环境的稳定性。因此，开发一种能够自动监测和调节温室环境的控制系统具有重要意义。

二、系统设计方案

本系统以AT89C52单片机为核心，结合温湿度传感器SHT10、逻辑门电路74HC07、NPN三极管、LED指示灯以及加热、降温、干燥、加湿等执行机构，构成了一个完整的智能温室控制系统。

温湿度检测与信号处理
SHT10温湿度传感器负责实时检测温室内的温度和湿度值，并将模拟信号转换为数字信号输出。通过74HC07逻辑门电路对信号进行整形和放大，以满足单片机的输入要求。

控制逻辑设计
单片机接收到温湿度信号后，将其与目标值进行比较。根据比较结果，单片机通过控制NPN三极管的通断，实现对加热、降温、干燥、加湿等执行机构的控制。

LED状态显示
系统通过多个LED指示灯展示当前温室内的温湿度状态以及各执行机构的工作状态。LED的亮灭状态由单片机根据实时检测数据和控制逻辑进行控制。

按键设定功能
系统设有按键输入模块，用户可以通过按键设定温湿度的目标范围值。单片机根据按键输入的值调整控制逻辑，以满足不同作物对温室环境的需求。

三、元器件清单及功能说明

AT89C52单片机：作为系统的核心控制器，负责数据的处理和控制逻辑的实现。

SHT10温湿度传感器：用于实时检测温室内的温度和湿度值。

74HC07逻辑门电路：对传感器输出的信号进行整形和放大。

NPN三极管：作为执行机构的开关控制元件。

LED指示灯：用于展示当前状态。

加热、降温、干燥、加湿执行机构：根据单片机的控制信号，实现对温室环境的调节。

按键输入模块：用于设定温湿度的目标范围值。

其他元器件：包括电阻、电容、晶振等，用于提供系统所需的基本电路条件。

四、结论

本设计基于AT89C52单片机实现了一种智能温室控制系统，能够实时监测和调节温室内的温湿度环境，提高了温室管理的效率和作物的生长质量。该系统具有结构简单、控制精确、操作方便等优点，适用于各类温室环境控制需求。

功能，通过实时检测环境温度和湿度数值，通过设定温湿度目标值，如果环境温度高于目标值则执行降温机构，如果低于目标值则执行加热装置，从而实现温室的温度控制。当湿度高于目标值，则进行干燥机构，如果低于目标值，则执行加湿装置。同时有多个LED进行展示当前状态。按键可以设定其目标范围值。

该系统通过实时检测环境温湿度，与设定的目标值进行比较，自动控制降温、加热、干燥及加湿机构，以维持温室内的温湿度在设定范围内。同时，系统通过LED展示当前状态，并允许通过按键设定温湿度目标范围值。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图

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程序

#include <reg52.h> //调用单片机头文件 #define uchar unsigned char //无符号字符型宏定义变量范围0~255 #define uint unsigned int //无符号整型宏定义变量范围0~65535 #include <intrins.h> sbit K1=P1^0; sbit K2=P1^1; sbit K3=P1^2; sbit K4=P1^3; sbit beep = P1^7; sbit SH = P3^5; sbit ST = P3^6; sbit DS = P3^7; uchar num_jin; uchar num_chu; uchar num_car; #include "lcd1602.h" /***********************1ms延时函数*****************************/ void delay_1ms(uint q) {uint i,j;for(i=0;i<q;i++)for(j=0;j<120;j++); } void write_74hc595(unsigned int num) {int i;ST = 0;for(i=0; i<16; i++){SH = 0;if (num & 0x0001){DS = 1;}else{DS = 0;}SH = 1;num >>= 1;}ST = 1; } unsigned int num_2_led(unsigned int num) {int i;unsigned int ret=0;if (num > 16) return 0xFFFF;for(i=0;i<num;i++){ret |= 1<<i;}return ret; } /***************主函数*****************/ void main() { init_1602(); write_string(1,0,"Jin: Chu:"); write_string(2,0,"Car: P:");write_sfm2(1,4,num_jin);write_sfm2(1,12,num_chu);write_sfm2(2,4,num_car);write_sfm2(2,12,16-num_car);write_74hc595(0);while(1){key();} }

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384

文章目录

摘要 I
Abstract II
引言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致谢 25