电子系统课程设计--- 温室大棚温湿度控制系统的的设计

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1、 电子系统课程设计电子系统课程设计 题 目 温室大棚温湿度控制系统的的设计 授课教师 学生姓名 学 号 专 业 电子信息科学与技术 教学单位 完成时间 2012 年 5 月 3 日 摘摘 要要： 本系统主要运用 STC89C52 单片机、 DS-18B20 数字温度传感器、继电器和 M4QA045 电动机、ULN-2003A 集成芯片、湿敏电阻，以及 LCD1602 显示器等元 器件，设计了温湿度报警电路、M4QA045电机驱动电路、电热器驱动电路， 实现了温室大棚中温度和湿度的控制和报警系统，解决了温室大棚人工控 制测试的温度及湿度误差大，且费时费力、效率低等问题。该系统运行可 靠，成本低。

2、系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集，并根据获得参 数实现对温度和湿度的自动调节，达到了温室大棚自动控制的目的。促进 了农作物的生长，从而提高温室大棚的产量，带来很好的经济效益和社会 效益。 关键词关键词：STC89C52 单片机、DS-18B20 数字温度传感器、ULN-2003A 集成芯 片、温室大棚、自动控制 一设计任务与要求 该系统能够对温室大棚内的温湿度进行检测并显示当前实际温湿度，同时通 过与预设量比较，对大棚内的温度进行自动调节，如果超过我们预先设定的湿度 限制，湿度报警模块将进行报警，从而实现了温室大棚内的温湿度的自动控制。 二二设计方案设计方案的选择的选择 1 1）主控制器

3、模块）主控制器模块 方案一：采用凌阳 16 位单片机作为控制器，虽自带 10 位 ADC 模块，处理 速度快，但是结合该设计的实际功能，用该单片机会造成较大的功能浪费，而且 该单片机的价格也相对较高，性能不稳定。 方案二：用 51 系列单片机做控制器。它具有优异的性能价格比，集成度高、 体积小、可靠性高，控制功能强，低电压，低功耗。 综合考虑，在本课题设计的温室大棚的温湿度测控系统中，由于 STC89 系列 单片机与 MCS-51 系列单片机兼容，所以，本系统中选用 STC89C52 单片机。 2 2）温度调节模块温度调节模块 方案一： 由 PWM 控制温度调节模块，当 PWM 端输入高电平时

4、，电流经第一 个放大器放大，光耦导通，光耦输出电流经第二个放大器放大后，使双向可控硅 导通，M4QA045 电机运转，当 PWM 端输入低电平时，双向可控硅控制端输入电流 为 0，交流电过零以后，双向可控硅截止，M4QA045 电机停止运转。 方案二： 由 PWM 控制温度调节模块，当 PWM 端输入高电平时，电流经放大 器放大，使常开端闭合，M4QA045 电机运转，当 PWM 端输入低电平时，常开端断 开，M4QA045 电机停止运转。 方案一采用光耦隔离强电，方案二采用继电器隔离强电，但方案一没有实现 强电与直流源的隔离，且方案一环节复杂，计算难度大，过多的环节延长响应时 间，从而影响温

5、度调整模块的性能，所以选择方案二。 3 3）加热器驱动电路加热器驱动电路 基于以上温度调节模块两个方案的分析，加热器驱动电路也同样选用继电 器隔离，当温度低于 18时，相应引脚输出高电平，电流经过三极管放大，继 电器常开端闭合，电热器工作，当温度高于 23时，相应引脚输出低电平，继 电器常开端关闭，电热器不工作。 4 4）显示模块显示模块 方案一：采用数码管显示，需要实用多个数码管，且占用 I/O 资源较多。 方案二：采用 LCD1602 液晶作为显示器件，占用 I/O 口资源少，显示内容丰 富，可以分时显示不用的内容。 综合考虑，在本课题设计的温室大棚的温湿度测控系统中，选用 LCD1602

6、 液 晶作为显示器件 三三电路设计电路设计 1.1.系统整体框图系统整体框图 图 1 系统整体框图 2 2. .各模块的电路设计各模块的电路设计 1 1）温度调节模块设计温度调节模块设计 图 2 温度调节模块设计电路图 如图 2 所示，由 PWM 控制温度调节模块，当 PWM 端输入高电平时，电流经 Q4 放大，常开端 5 闭合，M4QA045 电机运转，当 PWM 端输入低电平时，常开端 5 断开，M4QA045 电机停止运转。 2 2）电热器驱动电路电热器驱动电路 STC89C52 DHT11 温湿度检测模式 LCD1602 显示模块 复位模块 晶振模块 温湿度报警模块 温度调节系统 湿度调节系统 图 3 电热器驱动电路图 加热器驱动电路选用继电器隔离， 当温度低于 18时， 相应引脚输出高电平， 电流经过三极管放大，继电器常开端闭合，电热器工作，当温度高于 23时， 相应引脚输出低电平，继电器常开