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文章目录
- 概要
- 一、温湿度控制系统的整体规划
- 2.3系统的总体构架
- 二、温度湿度控制系统硬件设计
- 3.1系统硬件概述
- 三、 温湿度系统软件设计
- 4.1系统软件设计概述
- 四、结论
概要
课题选择的核心控制芯片是STC89C52单片机，信息呈现窗口采用LCD1602液晶显示屏，通过土壤湿度、温度传感器来采集数据信息。用户操作界面通过外部键盘实现，从而实现系统的参数设置和操控。当温度或湿度超过预设值时将触发警告功能。根据系统硬件的设计方案，选择性能符合的元器件进行组装，同时根据实际情况进行相关模块的电路设计。软件设计部分使用C语言程序实现温湿度监控工程。
通过实物的验证测试，系统各模块功能实现很好，实验简单方便操作，对土壤温湿度的采集和研究具有一定的参考意义。
关键词：STC89C52；温湿度控制系统；温湿度数据采集
一、温湿度控制系统的整体规划
系统可以完成以下三种任务:
（1）温湿度传感器用来及时收集土壤的温湿度数值。根据空间大小和实际需要，在多个位置设置合理的收集点[2]。收集点的传感器将及时收集温度和湿度，无线传输模块将数据进行传递到单片机配置好的单片机后进行数据分析和管理，经过LCD呈现当前值。
（2）若所测得的温度的数据不在开始设定的范围内，单片机就会做出反应，通过温湿度的调节模块，启动洒水装置，向当前土壤洒水降温并补充水分，从而改进土壤的温度和湿度。及时收集温度和湿度，并将数据传递到单片机进行解决。当数据不合理时，将启动调节装置，直到温度和湿度到达合适的值为止。此刻，单片机将发送和关上温度和湿度调节装置，并通过这两个功能轮回作用，协同将土壤的温度和湿度维持在合理范围内。
（3）通过水位检查装置，当水泵的水位超过拟定的最低水位时，将触发水位报警器，并会发出峰鸣警报，提醒我们补充水泵，以防止水位过高。水位太低会导致水量不足。调节土壤的温度和湿度。
2.3系统的总体构架
温度湿度的控制系统需要完成以下四个目的：进行温湿度的数据采集，对于数据进行处理与分析，保存数据入库，分析后进行温度和湿度的调整并且进行蜂鸣器警告。系统的构建必须能够自动进行数据的采集与分析并且对电路进行控制，同时能够与人机通信，因此需要具有强大的管理能力，高可靠性和简易系统结构的CPU作为系统处理器[5]。有许多芯片可以满足此要求，例如使用十分普遍的单芯片微型计算机。系统是基于STC89C52单片机设计的。
构建系统的基本框架如下图所示，由图可以看出系统主要分为以下板块：湿度数据采集板块，温度数据采集板块，喷水板块，蜂鸣器报警板块，检测水位板块。
2-1系统总体框图
系统采用单片机STC89C52，通过DS18B20温度传感器获取温度信息，从电容式湿度传感器获取土壤的湿度信息，从而实现对土壤温度和湿度的检测。
二、温度湿度控制系统硬件设计
3.1系统硬件概述
本文选择使用基于STC89C52系列单片机的核心处理器作为硬件平台，在这一平台之上进行系统的拓展。在系统搭建上最基本的板块是输出显示和数据输入板块。利用温湿度传感器实时收集土壤的温湿度，然后ADC转换收集的数据并存储有效数据。最后，在LCD显示屏上呈现出有效的数据。其中，温度传感器为DS18B20，湿度传感器为电容式湿度传感器。图3-1为系统的硬件数据处理结构图，图3-2为系统所需的硬件的电路图。
3-1系统硬件处理结构图
3-2系统硬件所需的电路图
三、 温湿度系统软件设计
4.1系统软件设计概述
软件的正常运行除了合理的电路设计作为基础，软件的设计与应用也是十分重要的。设计的系统之中我们包括了许多不同的小板块，所有的板块的有机结合之后成为一个整体，对所有小板块进行各自的编程，计算和测试，使得所有小板块能够实现各自的功能，然后合理组合所有板块就构成了一个完整的系统。采取这样的方式可以在之后的改进和更新换代之中较为便利的改变和调整各个模块的位置与作用，这样我们的系统就可以根据不同的情况进行不同的调整，所以组装完成后对其进行初始化进行通电。初始化主要是对单片机的各个部位的工作设置。随后系统通过温湿度传感器将数据传输处理之后显示，并且进行洒水或者进行报警处理。主要流程图如图4.1。
4-1主程序流程图
系统先编写1602主程序模块、温度采集主程序模块、湿度采集子程序模块等程序模块，然后编写主程序模块。软件编程完成后，调试软件。调试完成后，根据硬件进行软件和硬件的调试。经过多次调试，系统的程序更加完善，最终完成了产品的软、硬件联合调试。
四、结论
系统的控制系统是STC89C52单片机，从而通过温湿度传感器的作用，实现土壤温湿度数据的收集。通过LCD的人机交互界面对温湿度信息进行呈现，还具有水位报警功能。课题介绍了整体系统的研究设计方法，主要包括整个系统的软件和硬件的设计方案。
在研究开始，以系统的硬件设计方案为基础，分别给出了不同功能的板块的研究设计方式，主要包含数据收集和水位报警模块等几部分。课题通过每个模块的需求来挑选适合的芯片，再根据不同板块功能来设计电路模块。随后在系统的软件设计方案之中介绍了系统的整体设计方案以及各部分的软件设计方式。最后再根据具体情况对系统进行微调。