基于AT89C51单片机大棚温度、湿度自动控制器的设计
摘要：大棚温度、湿度自动控制系统由主控制器AT89C51单片机、并行口扩展芯片8255、74LS373、A/ D转换器0809、湿度传感器、温湿度传感器DS1820、RAM6264存储器、掉电保护、LED显示器和报警电路等构成，实现对温室大棚温湿度的检测与控制，从而有效提高温室的产量。
关键词： AT89C51单片机；温湿度传感器；A/D转换器；LED显示器；报警电路
1 引言
温室对现在的人们来说，已经算是一个非常熟悉的名词了。温室技术最早产生于第二次世界大战期间，当时主要用来解决驻守荒岛士兵的蔬菜等食品的补给问题。那时人们还没意识到温室技术的重要性，拥有温室的国家和温室的面积还都很少。但由于温室给这些国家带来的丰厚利润和经济效益，使他们看到了建造更多温室的可行性，因而他们开始大力投入温室建造和温室技术的研发。
我国作为一个农业大国，农业发展必须要走现代化道路，随着经济的快速增长，农业的研究以及应用技术也越来越受到重视，尤其是温室大棚技术技术已然成为农业发展的一项重要技术，温室大棚建立了一个模拟适合生物生长的气候条件，创造了一个适合生物生长的人工环境，从而克服了温度和环境对生物生长的限制，使不同的能作物不受季节影响在不适合的季节生长，使作物部分或者完全摆脱了作物对自然条件的依赖。温室大棚技术在农业发展中越来越普及，同时也为我们带来了巨大的经济效益。·
从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶段：
（1）手动控制：这是在温室技术发展的初期所采取的控制手段，其实并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及推断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。
（2）自动控制：这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需要的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定的目标值，可以自动的进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生产状况的改变难以及时作出反应，难以介入作物生产的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。
（3）智能化控制：这是在温室自动控制技术和生产时间的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种实验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的温室专家控制系统技术。温室控制沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室环境控制朝着基于农作物的生长、物理化学的反应以及人体的舒适程度都有着较大的影响，温湿度测控系统在共农业生产、智能家居以及人工环境等领域有广泛的应用前景。
2 总体方案设计
2．1方案一：
传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度和湿度值来知道大棚内的实际温度和湿度，然后根据现有温度和湿度与额定的温度和湿度进行比较，看温度是否过高或过低，如果过高，就对大棚进行降温处理；看湿度是否过高或过低，如湿度低于50%，则喷灌装置工作；若湿度达到或超过70%,喷灌装置停止工作。这些操作都是在人工情况下进行的，这些都浪费了大量的人力物力，对于大棚数量很多来说，是面临的一个难题。现在，随着农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。
2．2方案二：
本课题是”大棚温度、湿度自动控制器”，其研究的主要目的是对温室进行实时监测，使其在设定的温度和湿度范围内，若不能保证要求温度时，给出报警信号。
温度检测电路是一些自动控制系统的重要组成部分，控制系统往往需要根据内部环境和外部环境的温度变化进行必要的补偿、控制、处理或示警，因此必须对环境进行精确的温度检测
目录
1 引言 1
2 总体方案设计 2
2．1方案一： 2
2．2方案二： 2
3 分电路设计和论证 3
3.1 数字温湿度传感器DS1820和湿度检测电路 3
3．1．1 DS1820的主要特性 3
3．1．2 DS1820内部结构 3
3. 1. 3 DS1820的工作原理 4
3. 1. 4 DS1820使用中注意事项 ..6
3．2 湿度检测电路设计和论证 6
3．2．1 湿度检测电路的方案论证 6
3．2．2 湿度传感器 6
4 软件设计 6
4．1程序流程 6
4．1．1系统主程序流程图 7
4．1．2 数据采集模块设计 7
4. 1. 3 数据处理模块设计 8
4. 1. 4报警模块设计 9
4. 1. 5显示模块设计 9
4．2程序 9
4．2．1主程序 9
4．2．2 各子程序 12
5软硬件系统的调试 15
5.1系统的硬件总体结构框图 15
5.2系统的工作原理 16
5.3 AT89C51单片机结构组成 16
5.4 AT89C51的复位电路 18
5.5数据存储器的扩展 18
5.6 八路温湿度采集电路 21
5.7八路温湿度选择电路 22
5.8 单路温湿度处理电路 22
5.9 A/D转换电路 23
5.10电源稳压电路 24
5.11 声光报警电路 26
5.12 看门狗电路 26
5.13显示电路 27
6 附录 30
7参考文献 31
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