大棚温湿度监测系统的设计开题报告.doc

南 昌 工 程 学 院
级毕业（设计）论文开题汇报

信息工程学院 系（院） 通信工程 专业

题 目 大棚温湿度监测系统设计

学 生 姓 名 张小宁

班 级 级通信工程

学 号 103429

指 导 教 师 聂菊根

日 期 年 01 月 05 日

南 昌 工 程 学 院 教 务 处 订 制

题目：大棚温湿度监测系统设计
一、选题依据及课题意义
1.选题依据
温度、湿度和人类生产、生活有着亲密关系，同时也是工业生产中最常见最基础工艺参数，比如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度检测和控制。而且伴随大家生活水平提升，大家对自己生存环境越来越关注。而空气中温湿度改变和人体舒适度和情绪全部有直接影响，所以对温度湿度检测及控制就很有必需了。
伴随科技飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度要求也越来越高。传统温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮番值班，人工巡回查看等方法来测量和统计环境情况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源充足利用，而且缺乏科学性，很多重大事故全部是由人为原因造成，人工维护缺乏完整管理系统。而监控系统就能够处理这么人才资源浪费，管理不立即问题，这是因为它智能化设计所决定。故此次设计对于类似项目还含有普遍意义。
近几年伴随温湿度控制技术研究不停深入，温湿度应用变得越来越普及，在很多领域中也占据关键地位。伴随现代化实现，极难找出一个和湿度无关领域来，科技快速发展使对温湿度要求逐步提升。
2.课题意义
近几年来，中国温室产业发展快速，温室面积居世界各国首位。据统计，现在中国日光温室和塑料大棚分别达成 330 千公顷（496 万亩）和 670 公顷（1007 万亩）。不过，中国温室自动控制技术远远跟不上温室数量增加，农民好友还在使用大量人力劳动，不仅劳累，而且因为无法对温室环境进行正确监测，不仅浪费了大量资源，还使作物产量受到了影响，降低了收入。和发达国家现代化农业相比，还有相当大差距，尤其在是在温室生产环境各个因子自动控制方面。本课题目标在于研究一个基于单片机为主控芯片下大棚温湿度自动检测系统，因为单片机及相关附加部件经济性，使得其能广泛应用于广大农民之中，从而经过对大棚温湿度科学量化实时监测调整对作物环境从而提升农业产量，造福广大农民，其实用性使得这个研究很有必需。
二、研究概况及发展趋势综述
国外在上个世纪70年代即开始了对温室环境控制技术研究。最初是采取是模拟技术对温室内环境进行控制，以后出现技术为分布式控制系统。现在正在开发和研究计算机数据采集控制系统多因子综合控制系统。伴随世界各国温室自动控制技术迅猛发展，如以色列、荷兰、日本美国等西方发达国家，已经实现了依据温室生物特点和要求，对温室多方面原因进行自动控制，包含温度、湿度、光照强度、水分、气体浓度、肥料等各个方面。在荷兰，其玻璃温室已经能够经过计算机控制，实施全自动无人化控制生产；在日本，其温室自动控制在温室生产各项作业中全部逐步实现了无人化、全自动化。经过利用温差技术，荷兰还实现了对果蔬、花卉等多个作物成熟期和开花期正确控制，满足了大家在多种节日时刻需求；在英国，伦敦大学农学院研制温室自动控制技术，成功实现了对远在 50km以外温室内环境监测，包含温湿度、光照强度、气体浓度和水分等多种环境原因，而且能够对这些原因在远程进行控制。
上世纪 80 年代以后，中国也开始了对温室自动控制技术研究。在吸收西方发达国家成熟温室自动控制技术基础上，中国科技研究人员也逐步掌握了温室内自动控制技术。不过通常全部只是实现了对温室内单项环境原因自动控制，如湿度、温度或二氧化碳浓度等。伴随微型计算机技术、传感器技术等科学技术快速发展，自动监控领域发生了很大改变。经过温室生产，可利用计算机对生物生长所需部分或全部环境原因进行自动控制，使农业生产信息化、工厂化，己经成了世界上农业生产新路径。

三、研究内容及试验方案
本课题计划采取MSC-51系列单片机中AT89S52，AT89S52是一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器，含有8K 在系统可编程Flash 存放器。使用Atmel 企业高密度非易失性存放器技术制造，和工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash许可程序存放器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效处理方案。AT89S52含有以下标准功效：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中止结构，全双工串口，片内晶振立即钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，许可RAM、定时器/计数器、串口、中止继续工作。掉电保护方法下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中止或硬件复位为止。功效强大微型计算机AT89S52可为很多嵌入式控制应用系统提供高性价比处理方案。
温湿度自动控制系统工作步骤以下：感应环境温湿度；单片机判定感应到温湿度是否异常，若感应到温湿度异常，实施方法进行调整；判定异常是否超出预设时间，若超出预设时间，则输出异常信号报警；判定异常是否处理完成，若处理完成，解除报警。这么就能够利用控制器对室内温湿度进行监控，从而实现环境温湿度管理实时性和有效性。
研究关键内容为经过设定最适宜温度和湿度，传感器向中央控制系统输送监控信号，超出预设值话，蜂鸣器就会报警提醒，控制温、湿度设备即可作出调整，使之回到正常范围内，确保系统正常运行。
在温湿度测量这一块将采取数字温湿度传感器SHT11，SHT11是利用现代技术把温度、湿度测量元件、放大器、A/D转换器、数字接口、校验CRC计算逻辑记忆模块和关键芯片集成到一个很小尺寸上传感器。相比较而言，不用既采取温度传感器，又采取湿度传感器分别进行测量。
显示部分计划采取LCD1602显示，1602液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、位数多、程序简单很多优点，颇受欢迎。它是现在工控系统中使用最广泛液晶屏之一，且它显示质量高，驱动方便。
此次设计经过proteus7.5进行仿真实现各个电路功效。Proteus 是英国Labcenter企业开发电路分析和实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上,含有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成系统仿真等、分析(SPICE)多种模拟器件和集成电路,是现在最好仿真单片机及外围器件工具。
另外在硬件调试上面用Keil C51，它是美国Keil Software企业出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统，和汇编相比，C语言在功效上、结构性、可读性、可维护性上有显著优势，所以易学易用。Keil提供了包含C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功效强大仿真调试器等在内完整开发方案，经过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN、WINXP等操作系统。假如你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用集成环境、强大软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
经过以上设计能够实现室内温湿度值显示目标，方便控制器用于调整控制不符合要求温、湿度。

四、目标、关键特色及工作进度
目标: 分析研究用于大棚温湿度监测单片机相关技术，设计并实现一个大棚温湿度监测系统。

关键特色：实时温湿度显示、超温报警。

工作进度：
1. 12月22日---01月04日 完成文件阅读、资料整理、撰写开题报；
2. 03月02日---03月15日 完成方案论证、系统总体设计；
3. 03月16日---03月29日 完成系统软、硬件设计；
4. 03月30日---04月12日 完成系统软硬件联合调试；
5. 04月13日---04月26日 完成论文写作、答辩PPT制作、毕业答辩。。

五、关键参考文件（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）
[1] 程捷, 何晨. 基于单片机温湿度检测系统设计和实现. 仪表技术, , (6):56-58
[2] 彭宏丽.温室环境智能监测和控制系统设计[D].山西:太原理工大学学位论文,:1-4
[3] 胡乾斌, 李光斌, 李玲,单片微型计算机原理和应用[M]，武汉:华中科技大学出版社,
[4] 赵芝芸.温室智能监控系统[D].江苏:江苏科技大学学位论文,:1-3
[5] 韩毓.基于单片机蔬菜大棚温度控制系统[D].山东:中国海洋大学学位论文.:27-29
[6] 陈英俊，基于单片机温湿度监测和报警系统设计，广东石油化工学院学报，第23 卷　第4 期， 42-45
[7] 陈海宴. 51单片机原理及应用—基于Keil C和Proteus. 北京: 航空航天大学出版社,
[8] Li Hai-Xia, Zeng Jie-Hui, The design of environmental temperature and humidity remote monitoring system based on AT89S52 MCU[J], Applied Mechanics and Materials, v 496-500, p 1595-1602,
[9] Ding Libo, Wang Xuehui, Design of a web-based temperature and humidity monitoring system[C], 2nd International Conference on Management Science and Electronic Commerce (AIMSEC), 2028-2030,
[10] Yong Huang, Design and Realization of Wireless Sensor Network for Vegetable Greenhouse Information Acquisition[C], 6th International Conference on Wireless Communications Networking and Mobile Computing (WiCOM), 1-4,
[11] Wu Zi Yue, Zhang Shuai, Gao Ting, Design of temperature and humidity monitoring system for marine working platform [C], Applied Mechanics and Materials, v 300-301, p 453-457,

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