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实验报告：基于单片机的温室大棚自动控制系统

一、实验背景

温室大棚的环境控制是农业生产中非常重要的一环，影响到作物的生长和产量。温室大棚的自动控制系统旨在通过对温度、湿度和光强度的监控和调节，实现大棚内环境的最佳化，提高作物的产量和品质。本实验设计了一个基于单片机的温室大棚自动控制系统，通过传感器实时监测温度、湿度和光强度，并根据设定值自动控制继电器，调节温度、湿度和光照。

二、硬件介绍

1. 单片机

采用8051系列单片机作为核心控制器，负责数据采集、处理和执行控制命令。

2. 温度传感器

使用DS18B20温度传感器进行温度检测，DS18B20是一种数字温度传感器，具有较高的精度和稳定性。

3. 湿度传感器

采用频率型湿度传感器，将湿度信号转换为频率信号，通过单片机的计数功能实现湿度测量。

4. 光强传感器

使用ADC0804进行光强度的模拟-数字转换，通过单片机读取ADC0804的数据获取光强度信息。

5. 显示器

使用1602液晶显示屏显示温度、湿度和光强度等信息。

6. 继电器

使用三路继电器控制加热、加湿和遮光设备，实现自动控制。

三、器件连接

DS18B20数据引脚连接单片机P3.6口。
湿度传感器连接到单片机的计数输入端P3.0、P3.1。
光强传感器输出连接ADC0804，ADC0804的数字输出连接到单片机的P2口。
1602液晶显示屏的数据引脚连接到P0口，控制引脚RS、RW、E分别连接到P3.3、P3.4、P3.7。
三个继电器分别连接到单片机P1.4、P1.5、P1.6。

四、设计原理

1. 温度检测原理

DS18B20通过单总线协议与单片机通信，单片机发送指令读取温度数据。数据转换后，按照预设格式存储，并显示在液晶屏上。

2. 湿度检测原理

湿度传感器输出频率信号，通过单片机计数得到频率值，转换为湿度值并显示在液晶屏上。

3. 光强检测原理

光强传感器输出模拟电压，通过ADC0804进行AD转换，单片机读取转换后的数字信号，并转换为光强度值显示在液晶屏上。

4. 控制原理

通过读取温度、湿度和光强度的实时数据，与设定值进行比较，决定是否打开或关闭继电器，从而控制相应的设备调节温室大棚内的环境。

五、电路原理

系统主要由单片机、传感器、ADC模块、继电器和显示模块组成。单片机通过IO口与各个传感器和模块连接，采集环境数据，进行处理和显示，并通过控制继电器实现自动调节。

六、程序原理

1. 数据采集

程序初始化后，通过定时器和中断机制，定时采集温度、湿度和光强度数据。

2. 数据处理

对采集的数据进行转换和处理，计算出温度、湿度和光强度的实际值。

3. 显示处理

将处理后的数据通过1602液晶显示屏实时显示。

4. 自动控制

根据设定的温度、湿度和光强度阈值，控制继电器的开关状态，从而调节温室大棚内的环境。

程序主要功能模块

温度读取函数：

c
TEMPDATA ReadTemperature()
{
    // 初始化和读取温度数据
    // 数据处理和返回
}

湿度读取函数：

c
void readfrequency()
{
    // 初始化定时器和计数器
    // 读取频率并转换为湿度值
}

光强读取函数：

c
void adc()
{
    // 启动ADC采样并读取数据
    // 数据处理和转换
}

数据显示函数：

c
void DataProcess()
{
    // 处理温度数据并显示
}
void RHpocess()
{
    // 处理湿度数据并显示
}
void adc_Display()
{
    // 处理光强数据并显示
}

控制函数：

c
void main()
{
    while (1)
    {
        // 按键扫描和处理
        // 数据采集和处理
        // 自动控制继电器
    }
}

七、结论

通过本实验，我们实现了一个基于单片机的温室大棚自动控制系统，能够实时监测温度、湿度和光强度，并根据设定值自动调节大棚内的环境。这对于提高农业生产效率和作物品质具有重要意义。通过实验，我们进一步掌握了单片机编程和传感器接口技术，为后续的深入研究和开发奠定了基础。

资料


https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2

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