题目温室大棚的环境监测系统设计
学生姓名韩云鹏学号1113024106 所在学院物理与电信工程学院
专业班级通信工程专业1104 班
指导教师薛转花__
完成地点物理与电信工程学院实验室
2015年6月5日
毕业设计任务书
院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信1104 学生姓名韩云鹏
一、毕业设计题目温室大棚的环境监测系统设计
二、毕业设计工作自2015_年_1_月_10__日起至___2015 ___年 6 月__ 20 ___日止
三、毕业设计进行地点: 物理与电信工程学院实验室
四、毕业设计内容要求：
设计目的与意义：随着人们生活水平的不断提高，人们对食物的要求也越来越高，温室大棚作为培育瓜果蔬菜的生长基地，对温室大棚中植物的生长环境监测是非常有必要的。本次设计要求学生根据所学知识完成温室大棚的环境监测系统设计，提高学生的分析问题，解决问题的能力。
其具体要求如下：
1．要求自选方案完成温室大棚的环境监测系统设计；
2．要求采用软、硬结合的方式完成系统电路的设计；
3．要求系统根据植物生长的环境要求进行监测，如出现异常情况报警；
4．要求完成系统硬件电路的搭建和系统整体测试，实现环境无线监测功能。
毕业论文要求：
1．论文撰写要求格式规范，设计思路清晰，条理清楚；
2．外文翻译要求翻译语句通顺流畅，用词恰当；
3. 论文内容准确无误，用A4纸张打印。
进程安排如下：
2015年1月10日--3月15日：查资料，调研，确定方案，并按时在系统中提交开题报告。2015年3月16日--4月25日：对系统硬件电路进行模块化设计，采用编程语言进行软件编程，完成硬件电路的软件仿真；在系统中提交外文翻译；完成中期检查报告。
2015年4月26日—5月20日：进行系统硬件电路的搭建、调试和测试，完成毕业设计验收。2015年5月21日--5月31日：完成毕业设计任务，并在系统中提交最终论文。
2015年6月1日--6月15日：毕业设计答辩。
指导教师系(教研室) 通信工程系
系(教研室)主任签名批准日期
接受设计任务开始执行日期学生签名
温室大棚的环境监测系统设计
韩云鹏
（陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业2011级4班，陕西汉中723001）
指导教师：薛转花
[摘要]在农业生产中，温室大棚的应用越来越广泛，为人们创造了更高的经济效益。在温室大棚中，最关键的是温湿度控制调节。本课题设计了一种基于单片机的温室大棚的环境监测系统，该系统主要由单片机AT89S51、温湿度传感器DHT11、无线通信模块NRF24L01、液晶显示LCD1602等组成。由DHT11进行温湿度的采集并且通过NRF24L01无线传输模块传输到接收端，在接收端采用液晶显示屏来显示当前状态下的温度和湿度信息，超过设定范围报警。该系统实现了实时采集温湿度信息，无线传输，报警等功能。
[关键词]单片机;无线传输模块；温湿度传感器；LCD液晶显示屏
Design of environmental monitoring system for
greenhouse
Han Yunpeng
(Grade 2011,Class4,Major of Communication Engineering,Shaanxi University of
Technology,Hanzhong 723001,Shanxi)
Tutor:Xue Zhuanhua
[Abstract] In the agricultural production, the application of the greenhouse is more and more wide, and it has created higher economic benefit. In the greenhouse, the key is the temperature and humidity control adjustment. This paper designs a kind of environmental monitoring system based on single chip microcomputer. The system is mainly composed of single-chip microcomputer AT89S51, temperature and humidity sensor DHT11, wireless communication module NRF24L01, LCD1602 and so on. The temperature and humidity of the DHT11 were collected and transmitted to the receiving module by the NRF24L01 wireless transmission module. At the receiving module, the LCD1602 is used to display the temperature and humidity information of the current state, and over the setting range of the alarm. The system realized real-time temperature and humidity information, wireless transmission, alarm and other functions.
[Keywords]SCM, Temperature and humidity sensor , LCD display, Wireless module
目录
1.引言 (1)
2.方案论证及器件选择 (3)
2.1 系统功能设计 (3)
2.2 方案论证 (3)
2.3 方案选择 (4)
2.4 主要元器件选型 (4)
2.4.1 单片机选型 (4)
2.4.2 无线传输模块选型 (4)
3.硬件电路的设计 (5)
3.1 单片机最小系统 (5)
3.2 温湿度传感模块设计 (8)
3.3 无线模块设计 (12)
3.4 液晶显示模块设计 (15)
3.5 报警模块设计 (17)
3.6 系统设计原理图 (18)
4.系统软件的设计 (19)
4.1软件设计思路 (19)
4.2各模块软件设计流程图 (19)
4.3软件调试 (23)
4.3.1 KEIL软件的组成 (23)
4.3.2 KEIL软件的运行流程 (23)
5.系统硬件电路调试及结果分析 (27)
5.1 系统硬件电路搭建 (27)
5.2 系统硬件电路调试 (27)
5.3 系统硬件电路结果分析 (27)
6.总结与展望 (30)
6.1 总结 (30)
6.2 展望 (30)
致谢 (31)
参考文献 (32)
附录A 英文文献原文 (33)
附录B 英文文献译文 (40)
附录C 系统源程序 (46)
附录D 元器件清单 (71)
附录E 系统设计原理图 (72)
1.引言
改革开放以后，我国的经济水平在快速的发展，我国的社会地位在不断的进步，生活质量水平的好坏相对很多人来说也变得至关重要。如何在一年四季都能种植和培养出优质新鲜的蔬菜，一直是人们研究的课题方向。而基于单片机的温室大棚环境参数监控系统对解决这些问题有着非常重大的意义。
温室大棚一直都用于植物种植和培育中，但这需要有一套科学的和先进的管理方法才能更好的运用好温室栽培这一高效技术，这样就可用它来监控植物在各个时间段所需要的温度和湿度等一系列环境参数。把温湿度监控系统用在温室大棚中，是将单片机的相关应用具体化和实际化了，体现了单片机的一种实际意义，这种应用随着温室大棚的发展将会十分广泛，它代表了一种智能监控的方法。在工业设计、农业生产、国防安全等行业，环境参数的监测都有着非常广泛的实际应用。因为使用的环境不同、采集的参数不同，其系统设计也有着很大不同。在现代实际生活和发展中这一系统的应用十分广泛，温度和湿度是室温大棚环境检测系统中两个举足轻重的显示和判断指标，需要对温度和湿度进行定期的抽样检测和分析，从而采用合理的方法进行应对。
现如今，国内外的温湿度检测器件种类五花八门，而且拥有比较广泛的应用，再加上现代科技不断发展的单片机和大规模集成电路技术，随之产生了可行性比较高、稳定性比较高的单片环境参数采集体系。随着国内外社会的不断发展和进步，很多人对现有所处的生活环境要求变得越来越严格。为了让人们在一年四季都能吃到优质的蔬菜，在培育蔬菜的温室大棚中，对这一点要求尤其严格。运用单片机的温室大棚监控系统的设计，将对大棚中环境的温湿度监控进行具体的设计与实现。
在智能测试器件、工业生产操控、机械统一控制等方面，STC89C51单片机是很好的控制芯片，在很多温湿度监控系统的实际应用也比较常见。用STC89C51单片机实现温湿度实时的自动监控和显示不仅性能良好，而且价格也非常便宜。同时，在学习和应用中，STC89C51单片机也易于掌握。使用这一监控系统，可以对温室大棚内的温湿度变化及时、精确的监控和显示以及更重要的报警功能。在温室大棚当中采用此系统对植物的生活环境进行了时刻的监控，以便能对植物提供更加适宜的环境。在当今现代的生活中，通过无线通信来采集温湿度已经越来越普遍了。并且随着工农业的生产对温湿度的要求越来越高，精准的测量温湿度变得十分重要。温度它不能像质量和长度那样简单地获取量值，只有通过其他相关性质间接地测量。现在温度测量是可以通过温度传感器来测量的，温度测量的过程简单来说就是通过传感器把温度值转换为电信号或者其他信号，经过相关处理，从而转换成温度显示出来。温度测量设备一般有温度传感器和信号处理电路组成。某些情况下，需要监测的范围很大，布线不方便且不利于后期维护，这时我们就采用无线模块对温度进行采集。
本次系统的设计采用nRF24L01无线通信模块，并以STC89C51为核心来控制实现短距离无线温湿度传输。该系统设计具有成本地，传输快，软件设计简单，功耗低，可靠性高等
优点。整个设计的主机和从机通NRF24L01无线模块连接通信。从机以单片机STC89C51为核心，通过无线模块NRF24L01把温度传感器采集的温度传送给主机，主机通过无线模块NRF24L01接收温度数据，然后再在液晶LCD1602上面显示，从而达到实时监控的目的。