摘 要

农作物生长过程中，由于其对于外部环境有很高的敏感性，根据蔬菜的生长过程，要为其提供适宜的环境，只有保障大棚内的温度与湿度达到蔬菜生长所需的环境要求，才能增产增收，反之则会导致蔬菜减产甚至死亡。然而温室大棚的良好运作离不开24小时的管理控制，这对于大棚管理人员是极大的负担。随着科学技术的应用普及，温室大棚的温度与湿度检测可以利用传感器及无线通讯网络在远处进行实时的监控与报警，当温室大棚内的参数与要求的指标有较大的差异时，可以立即通知管理人员进行修正，有效降低了人力负担和生产成本，有利于大规模的农作物生产。

论文主要研究了基于C51单片机设计一组硬件装置，将温室大棚多点温度及湿度数据通过温湿度传感器采集后，能够无线发送到作为接收采集端的主机控制机进行数据的存储，并能与PC上位机进行RS232通讯，实现远程监控。

研究结果表明：温室大棚的高度自动化，在提高生产效率的同时，节约了劳动成本，也使检测与管理更加便捷。

关键词：温室大棚；单片机；自动化；无线通信

Abstract

Due to the high sensitivity of vegetables to the external environment, according to the growth process of vegetables, the appropriate environment allows the humidity and temperature of the greenhouse to realize the environmental requirements, the growth of vegetables, in order to increase production and increase income, on the contrary, will lead to the reduction of vegetable production or even death.However, the good operation of greenhouse cannot be separated from the 24-hour management and control, which is a great burden for greenhouse managers.With the application of science and technology popularization, the greenhouse temperature and humidity testing can take advantage of the sensor and the wireless network real-time monitoring and alarm in the distance, as parameters and the requirements of the indicators of the greenhouses have bigger difference, can immediately notify management personnel, effectively reduce the burden of human and the production cost, is beneficial to large-scale crop production.

The design is based on the 51 MCU chip, starting the hardware circuit and software programming. After gather the greenhouse’s temperature and humidity data through the temperature and humidity sensor, this data is sent wirelessly to the host control module and stored.The PC host module can access the data in the way of RS-232, the staff can monitor the data in the upper computer.

The results show that the high degree of automation of greenhouse can save human resources meanwhile improving agricultural production efficiency and make the detection and management more convenient.

Key Words: Greenhouse;Microcomputer;Automation;Wireless communication

目 录

第1章 绪论 1

1.1 国外研究历史、现状及分析 1

1.2 国内研究历史、现状及分析 1

1.3 技术方案及措施分析 2

第2章 温湿度采集模块设计 4

2.1 硬件设计 4

2.1.1 芯片选型 4

2.1.2 电路设计 5

2.2 软件设计 6

2.2.1 通信协议 6

2.2.2 软件流程 8

2.3 本章小结 8

第3章 主机控制模块设计 10

3.1 芯片选型及电路设计 10

3.2 AT24C02通信协议及软件流程设计 12

3.3 NRF24L01通信协议及软件流程设计 16

3.4本章小结 19

第4章 PC上位机模块设计 20

4.1 RS-232通讯技术 20

4.2 PC上位机与单片机接口电路设计 21

4.3 本章小结 22

第5章 总结与展望 23

5.1 总结 23

5.2 展望 23

参考文献 24

致 谢 25

附录A 26

附录B 40

附录C 53

第1章 绪论

温室早在几千年前的中国就已出现，但是现代温室大棚的发展历史仅有70多年，其真正开始大规模发展是从改革开放之后，到了20世纪90年代，中国温室大棚面积已居于世界前列，而进入21世纪后，我国的温室大棚面积已居于世界榜首，温室大棚作为蔬菜瓜果主要的反季节种植方式，为我国人民日益增长的农产品需求提供了极大的保障。

1.1 国外研究历史、现状及分析

国外多种农业发展模式中，新型温室大棚发展较好。其温室大棚产业起步较早，经过不断发展升级，在原有的温室大棚自动检测基础上发展到现代化的智能温室，配套有先进的设施及管理手段，温室大棚中的光照、湿度及温度等环境因素不仅可通过计算机采集、分析、处理，还能够进行检测，根据检测信息进行环境因子的控制，主要从温度湿度自动调节、灌溉水温调节、施肥量智能调节等多方面调节，实现无人环境下各项指标时刻保持最佳状态，以此达到自动化、智能化的在线实时控制。甚至有的国家已经通过数学模型来模拟不同蔬菜生长的控制系统技术，实现了人工智能的研究应用。国外先进温室大棚的高度自动化，其生产效率高，节约了劳动成本，也使检测与管理更加便捷。

1.2 国内研究历史、现状及分析