2总体分析与设计

2.1可行性分析

社会不断进步，国家传统的农业生产慢慢的被现代化农业代替了。因为自从有了温室大棚，改变了以往农作物的生长时间，使农作物在不同季节生长，给农民带来了很大的方便和效益，所以越来越多的农民选择了温室大棚种植农作物。要使农作物有很高的产量，首先需要了解适宜农作物生长的温湿度，然后对棚内的温湿度进行监测和调节。但在以前农民是利用温度计来测量棚内的温湿度，不能随时测量而且读取的值有误差，对棚内的环境因素不能及时的进行调节，因此产生了在大棚中安装系统的想法，让系统自动测量和调节棚内的各项环境因素。因此该论文重点研究了关于自动化温室大棚的原理。

本系统主要从技术可行性，经济可行性，法律可行性这三个方面来分析本系统的设计确实是切实可行的。

技术可行性。本系统有硬件的单片机、软件的keil，在大学的学习中，对这些专业课都已经学习了，所以能很快的实现设计。51单片机的机能品质好、占整个系统的面积少、能量需求少等独特的特点。在编写程序用keil软件，开发者能清楚的读取和测试代码，使用LCD1602液晶显示屏显示棚内的各项环境因素使农民能方便的读取，及时的进行调节。综上所述，基于51单片机的大棚温湿度监测系统在技术方面是可行的。

经济可行性。硬件需要购买51系列单片机、LCD1602液晶显示屏、按键和一部分所需电线，这些价格很低淘宝上都可以买到。可以在自己的电脑上安装keil完成程序的设计。在进行这些时，没有必要耗费太多的时间去开发。所以，基于51单片机的大棚温湿度监测系统在经济方面是可行的。

法律可行性，自己完成了这个系统所有的部分，对于其中的技术、文档的内容、程序的设计有自主权，因此不用承担任何法律责任，也不触犯任何国家法律，并且没有侵犯任何公司的专利。所以基于51单片机的大棚温湿度监测系统在法律方面也是可行的。

从以上三个方面分别论证了本系统设计的可行性，证明了本系统是一款非常

7

可行的产品。 2.2需求分析

在我国，温室大棚发展迅速，伴随着数量的增多，人工的对温室大棚进行管理出现了管理费事费力等越来越多的弊端，所以如果能够自动的对温室大棚的温湿度、光照强度进行监测和控制，给农民一个预判情况的提醒，让其能及时采取一定的措施，对于大棚的实时管理、农作物产量的提高是非常有效果的。本系统就是在管理大棚的过程中能够给农民一个大棚内温湿度、光照度值高低的判断，以用来减少不能够及时调节大棚内温湿度和光照度等人工管理大棚的缺点。

本系统的研究目的是为了实现对温室大棚环境的监测，从而实现对温室大棚自动化的管理。设计一款基于STC89C52单片机的温室大棚环境监测系统，人们可以预先设置适宜农作物生长的温度、湿度和光照度数值，单片机控制温湿度传感器和光照度传感器采集环境的温湿度和光照度，采集的数据由单片机进行分析和处理，其结果显示在系统的LCD1602液晶显示屏上，人们可以清楚的看到大棚的温度、湿度和光照度数值。当监测到的温度、湿度和光照强度不在预先设置的范围时，系统中相应的指示灯亮起，单片机控制相应的继电器驱动打开风扇和加湿器进行工作。2.2.1系统需求

大棚温湿度监测系统的设计目的就是为了让农民在管理大棚的过程中，对温室大棚的管理实现自动化，及时采取有效的措施，如果仅仅靠农民去管理，不仅不能实时的对温室的温湿度和光照强度进行监测和控制，而且浪费时间，在这种情况下容易导致农民不能够对温度过高、湿度过低、光照度过低的温室大棚进行及时的调节。

所以为了提高农民对大棚管理的质量，设计本系统是非常有意义的。 2.2.2用户需求

为了让农民直观的对大棚的自动化管理有清楚的认识，本系统需要设计一个能够精确测量大棚内的温湿度和光照度的装置，并能将大棚的温湿度和光照度通过LCD1602液晶显示屏直观的显示出来，让用户更方便的体验与使用本系统。用户还能预先设置温湿度和光照强度，每当测量的温度大于预先设置的温度，系

8

统的温度指示灯就会亮起，系统会通过继电器自动开启大棚内的风扇给大棚降温，测量的湿度小于预先设置的湿度，系统的湿度指示灯就会亮起，系统会通过继电器自动开启大棚内的加湿器为大棚加湿，如果测量的光照度小于预先设置的光照度，光照不足指示灯就会亮起，提示农民系统光照不足，农民根据需求考虑是否为大棚增加光照强度，因为农作物进行光合作用时，白天和晚上的光合作用是不一样的，有的喜阴，有的喜阳，有各自的规律，所以人为不去控制。要做出合适、易懂的的系统给农民，让农民更好的操作。 2.2.3功能需求

为了满足用户使用需求的同时，还能体积小，成本少，便于广泛投入使用以及测量精确度高的设计目标。本系统还需要具备用户可以自主设置装置的温湿度值，因为根据不同季节不同农作物的生长需求，温湿度的设置也是需要根据实际情况主动设计的和不可缺少的。本系统主要实现的功能包括：

（1）通过温湿度传感器对温室大棚的温湿度和光照度进行监测。 （2）通过LCD1602液晶显示屏显示监测到的数据，农民可以清楚的看到大棚内的温湿度和光照度。

（3）当温度过高、湿度过低、光照度过低时，系统中相应的温度、湿度、光照度指示灯亮起，给农民以提醒的作用。

（4）当温度过高、湿度过低时，系统中相应的继电器会驱动大棚的内的风扇进行降温、加湿器进行加湿工作。 2.2.4性能需求分析

设计系统时一定要考虑系统的实用性和便利性，要从各个方面考虑系统是否有使用价值，以下是本系统对性能方面进行的分析：

1、及时有效性：采集到的信息一定要迅速的反馈出来，并连续性的显示在显示屏上。具有信息及时有效性。

2、精度高：采集到的温湿度和光照强度一定要保证精度高，差距不得超过0.5，这样才有参考价值。

3、安全性：带电性的产品一定要保证安全。本系统使用的是最小系统，传感器模块都焊接良好，电路没有短路断路状态，比较安全。

9

4、便利性:本系统使用成品较小，比较方便携带，并且LCD1602液晶显示屏上可以显示从采集端传过来的信息，比较便利。 2.3系统总体结构 2.3.1系统设计要求

温度参数、湿度参数和光照参数是本系统的主要控制变量，通过控制这些变量从而达到控制整个系统的目的，其主要功能有：

1. 由单片机控制温湿度传感器和光照传感器对棚内的温湿度和光照度进行实时循环监测采集，测量空间的多点温度、湿度、光照度数值，实现大棚的自动化控制多点监测。把监测的值存在单片机中并加以分析和处理，通过LCD1602液晶显示屏显式，整个过程是使用单片机完成的，从而在大棚中的监测实现自动化多点监测和控制。

2.当监测采集的数据超过预先设置数值时，系统中相应的指示灯常亮，自动控制系统能够完全做出温度湿度或者光照度的参数处理，将大棚的温度湿度、光照度调节到预先设置的参数数值范围。当监测到的温度高于预先设置的温度值时,相应继电器将驱动风扇冷却。当湿度低于预先设置的湿度值时,系统中的继电器将驱动加湿器实施加湿。当光强度低于设置值时,报警指示器灯常亮是光线不足的提示。

3. 能够根据不同地点、季节、农作物种类的不同，设置不同的参数值，可以使农作物在最佳适宜的环境条件下成长。 2.3.2系统结构分析

单片机是系统的主要核心控制部件，温湿度传感器、光照传感器作为系统的测量元件，自动化的监测温度、湿度和光照度。系统分为温湿度采集模块、光照度采集模块、液晶显示模块、温度控制模块、湿度控制模块、复位电路及晶振模块。系统结构框图如图1所示。

10