基于单总线的温室监控系统下位机的设计与开发

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1、华北科技学院毕业设计（论文）目录设计总说明3Introduction61绪论101.1课题背景及研究意义101.2国内外温室控制技术发展概况101.3选题的目的和意义121.4本设计研究的主要内容122系统硬件方案设计132.1微控制器选择132.1.1MSP430单片机的优势142.1.2主要资源介绍162.2数据采集方案设计212.2.1空气温度采集212.2.2A/D转换设计232.2.3空气湿度采集272.2.4土壤湿度采集282.2.5CO2采集302.2.6光照采集312.3显示界面设计322.4控制方案设计

2、352.5数据通信方案设计353系统软件组成383.1程序总体介绍383.2模块子函数分析383.2.1环境检测383.2.2环境控制463.2.3环境配置49华北科技学院毕业设计（论文）4总结51参考文献52附录A53附录B65附录C66致谢67华北科技学院毕业设计（论文）基于单总线的温室监控系统下位机设计设计总说明我国是一个农业大国，但因环境、气候等方面的原因，全国很多地方的土地不能得到完全利用，很多土地只能一年一季作物，这种情况很大程度上制约了农业发展。因此，温室技术的发展将很好的促进农业的发展，然而现在大部分地区

3、采用的温室技术还很落后，消耗大量的人力物力，效果还不是很好。将现在技术应用到农业领域，发展经济、实用的温室技术，实现农业的智能化、自动化、简单化将成为农业温室技术的主要发展方向。本设计提出了基于单总线技术的温室智能监控系统，该设计采用多种传感器，对温室环境的主要参数进行采集控制，可以提供完全适合作物生长的环境；设计采用单总线技术，具有温室内布线简单，占用主控芯片资源少，低功耗等特点；设计还具有一个小型参数数据库，用户可以对其进行修改，更换作物只用修改数据库，操作方便；同时除了自动控制还保留了手工控制，保证了系统的安全运行

4、。系统设计主要分为硬件设计与软件设计两部分，硬件设计选择主控芯片以及各种适合传感器搭、控制装置搭建相应测量电路和控制电路，软件设计根据传感器手册实现其功能操作以及控制环境、显示参数。(1)硬件设计系统以16位MCU单片机MSP430F149作为主控制器，用来协调控制整个系统，利用内部Flash组成一个小的参数数据库，组成系统自动控制的参数依据；直接操作单总线数据传感器或单总线A/D转换芯片，对温室环境参数采集，驱动液晶屏显示参数；控制单总线开关器件，可以对温室进行采光、通风、浇水等。主要器件选择：1)温度传感器：空气温度

5、采集采用常用温度传感器DS18B20，它具有超小体积，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，全数字温度转换及输出等优点。采用单总线数据通信，检测温度范围为–55°C~+125°C(–67°F~+257°F)，可以检测几乎全部作物生存的温度环境。2)空气湿度传感器：对空气湿度的采集采用湿敏电容温湿度模块AM2001，相对湿度通过电压输出进行计算。该传感器精度高，可靠性高，一致性好，并且带有温度补偿，长期稳定性好。传感器输出电压线性输出，与湿度一一对应，对湿度敏感，通过实际调试，工作中满足本设计要求。华北科技学院毕业设计（论文）

6、3)土壤湿度：土壤湿度传感器采用数字温湿度传感器SHT11，该传感器采用I2C技术，包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。4）CO2含量：CO2含量检测通过MG811进行，MG811采用直流6V供电，输出电压0-2V，CO2浓度越高，输出电压越低。该传感器对CO2有良好的灵敏度和选择性，受温湿度变化小，可以很好的应用于本系统的设计。5）光照：光照测量主要靠光敏电阻反应温室内光照的变化，本设计中

7、没有具体测量光照具体值，只是测量一个正常光照值做了简单的比较6）单总线A/D转换芯片和开关本设计中A/D转换芯片和开关都采用DS2450芯片。DS2450是一线式4通道逐次逼近式A/D转换器，其输入电压范围、转换精度位数、报警门限电压可编程；每个通道有各自的存储器以存储电压范围设置、转换结果、门限电压等参数；四个通道都可以通过存储器设置作为转换结果输出通道，也可以输出数字量高低高平，作为数字开关；芯片转换精度可编程，最高可实现16位转换精度，完全符合本设计的需求。(2)软件设计本设计的软件开发是基于IAR集成开发环境进行

8、开发的，主要有以下几个功能模块组成：1)温室环境数据库设置：该模块主要是对MSP430内部Flash进行写数据，对温室各个环境参数进行设置，当改变温室作物时可以根据实际作物所需的参数进行修改，很好的实现了温室的多用性、重用性，方便操作。2)环境检测模块：进入环境检测模块后，系统会首先读取环境数据库中的各个环境，然后对