摘 要

随着社会经济的不断发展，现代温室生产离不开环境控制。本文在对国内外温室智能控制进行深入分析的基础
上，针对温室智能化控制存在的诸多因子，将智能传感器监测和单片机控制相结合，提出了基于单片机的大棚温
度、湿度监测系统设计方案。本系统采用层次化、模块化设计，整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、键盘
设置系统、显示系统组成。系统以STC89C52单片机为核心，以SHT11温湿度传感器作为测量元件，通过单片机与智能
传感器相连，采集存储智能传感器的测量数据，以LCD1602液晶显示屏为显示装置，在单片机系统中，还要实现程序
的扩展存储、数据的实时显示、超限声光报警和数据辅助存储功能。经测试，系统运行良好，达到了设计要求。
关键词：温室大棚；单片机；温湿度监测；SHT11

1 绪论

1.1研究背景及意义
　　大棚温湿度监测系统主要针对湿度、温度等温室作物生长必须的外在物理要素进行监测和调节，以达到作物生
长的最佳条件。现代温室控制技术主要是能通过系统实时采集温室环境的温湿度和光照度，以达到温室植物生长环
境实时监控的目的。近年来，我国在温室控制技术方面也做了很多的研究，并在温室栽培等方面取得了显著成果。
但由于我国在这方面的研究时间不算长，在配套技术与设备上都比较匮乏，使得环境的监控能力不高，生产力有
限。能够实现全年生产的大型现代化温室很少。而且需要进口温室设备，但投资又太大，需要的操作人员的素质要
求也高。所以我国温室环境控制还有很多地方需要改善与提高。
　　温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场
所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以
达到调节产期促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目标。
　　建造温室的目的就是为了模拟适于作物生长的气候条件，创造人工气象环境以消除外界对作物生长不利的环境
因素来促进作物生长，使其部分或全部克服外界气候的制约，从而缩短农作物的生长周期，提高作物的产量，获得
可观的经济效益。由于影响作物生长的因素主要是温度、湿度、光照度，所以温室的主要目的就是要能对温度、湿
度、光照度进行监控。也就是温室环境监控，其平台就是温室环境监控系统。
　　但就温室大棚监测技术本身而言，我国在有关方面的研究工作做得还较少，大多还停留在基础理论跟踪国际研
究阶段，缺乏典型的实际应用示范及产业竞争优势，有必要通过温室实际应用提升我国在这一领域的核心竞争力。
实现温室等设施农业的无线传感网络测控系统将解决目前温室等设施的一系列缺陷和弊端，有助于实现设施农业生
产机械化、自动化，提高设施环境调控智能化，自动调控温室内的温度、湿度、光照、CO2 浓度等环境因子，因此
温室无线传感网络测控系统在国内外市场潜在用户巨大、市场前景良好，经济效益显著。同时将改善温室等设施内
工作环境和工作条件，保障农民身体健康，提高农民生活质量，有助于解决“三农”问题，为我国农业现代化做出
贡献。对于促进农业的增产、增收，推进我国农业智能化进程具有极为重要的意义。因此项目实施具有巨大社会效
益。

迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。随着计算机技术的进步和智能控制理论的发
展，近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以提高，在世界各地都得到
了长足的发展。特别是二十世纪70年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境控制技术产生
了革命性的变化。80年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室控制要求的提高，以微
机为核心的温室综合环境控制系统，在欧美得到了长足的发展，并迈入了网络化，智能化阶段。
　　目前，我国是设施园艺栽培面积最大的国家。80年代中后期，随着高效节能日光温室生产技术在东北地区试验
成功，就迅速在我国北方发展起来，各级政府把其作为带领农民致富奔小康、培育农村新的经济增长点的重点措
施，各级农业科研机构也投入了大量的人力、物力进行节能日光温室建造及生产技术的专项研究，并取得了重大进
展。日光温室发展到今天，已由生产各种反季节蔬菜的生产设施，发展为日光温室园艺设施，进而发展为设施农
业，已成为种植业、养殖业和水产业全面发展的新兴产业。据统计，全国节能日光温室面积到2002年底已到达760万
亩。
　　我国现代农业设施普遍起步较晚，目前我国的温室自动控制技术远远跟不上温室数量的增长，许多农业生产中
还在使用大量的人力劳动，采用人工的方式来控制大棚的温度与湿度，由于大棚内不同位置中的光照强度不同从而
导致温湿度分布不均衡，人工测量有很大的误差，在不同的季节内，作物所需环境也不一样。时效性低，精准度
低，很难达到较好的控制效果。与同现代农业发达国家相比，我国在这一方面还是有较大差距，特别是对于温室环
境中各个因素的自动监测与控制方面。为了提高农业大棚的自动化程度和生产效率，科学合理的调节大棚内的温湿
度，使大棚内形成有利于作物生长的环境，必须大力发展农业大棚的温湿度监测系统。
　　随着我国现代温室产业的快速发展，在温室产业的运营中暴露出了一些问题：1）现代温室管理和种植的人才缺
乏，温室种植技术落后，造成了现代温室的功能和优势不能充分发挥。2）能源消耗大，以现代温室为代表的设施农
业生产企业效益低下，导致温室产业出现了滑坡的现象。3）不同地域的气候环境制约了进口大型温室适用性，温室
不能周年运行。4）计算机控制水平低。目前国内温室计算机控制系统与国际选进技术存在很大差距，商用控制系统
不能满足高效节能有效控制温室机构运行的要求。
1.3主要研究内容及论文组织安排
　　本系统在进行设计制做的过程中主要考虑到设备的操作简便性以及实用性。在这样的设计需求的背景下采用
STC89C52单片机作为主芯片，用来对采集到的数据做集中处理，保证数据传输的准确性，在实现温室环境监测的需
求下，同时对温室环境的温湿度设定阈值限制，当发现异常数据时，该装置会立马实现声光报警，及时的对用户发
出提醒。同时本系统设计了LCD液晶显示监测功能，利用LCD模块将温室环境监测装置检测到的数据通过屏幕进行直
观显示，方便用户及时的对大棚环境进行观测。
本文的组织结构安排如下：
　　第一章，绪论，介绍了设计的选题背景，国内外研究现状以及应用前景，并对本文的主要内容和组织结构做出
了说明。
第二章，总体设计，本章对基于单片机的大棚温湿度监测系统的整体设计方案以及所使用到的相关技术做出介绍。
第三章，系统硬件设计与实现，本章对本系统的硬件电路设计方案以及相关器件的硬件原理图进行介绍。
第四章，系统软件设计与实现，本章主要介绍了系统的软件部分设计，包括系统的软件程序编写、整体流程图。
第五章，系统测试，本章主要对系统的接口及各个功能进行了测试。
第六章，总结与展望，总结了论文的工作，分析了论文中存在的不足之处，对基于单片机的大棚温湿度监测系统做
出了进一步展望。

2 系统概述

2.1系统内容
　　随着农业现代化的快速发展，温室正朝着智能化控制的方向发展。我国农业也逐渐地从传统农业向高产、优
质、高效为目的的现代化农业转变。因而温室远程无线监测系统自然也离不开现代化的科学技术。通过国内外大量
的科学实验和生产的实践证明，环境的控制对温室内植物生长起到非常重要的作用。只有在适宜的环境下植物才能
生长良好。
　　对于温室大棚内环境的监测主要对环境温度、湿度等进行测量。用单片机监控大棚的温湿度，确保温室经济作
物生长适宜的温度、湿度。该系统通过STC89C52单片机查询大棚内的温湿度传感器SHT11的输出信号，然后再对输入
信号进行相应处理后通过显示模块显示出来进行观测；并将采集到的温度、湿度与事先通过键盘输入设定的温度、
湿度上下限进行比较，如果参数值超过设定的上下限时，报警电路进行报警，并把当前的大棚内的温湿度值显示在
液晶显示屏中。
2.2设计需求及基本功能
　　本论文主要是完成一种集温湿度和光照监测、显示、报警于一体的单片机温室监测系统的理论设计与实物制
作。其中包括相关理论知识、硬件电路连接、软件程序设计以及仿真过程。
主要功能：
(1)实时显示温室内的温度、湿度，温度测量范围0-99℃，湿度测量范围0-100%。
(2)用按键可随时修改温度、湿度的上下限。修改过程中，报警模块暂停工作。修改完毕后，按设置/完成键退出，
即可保存修改值。温度和湿度显示过程中可随时按设置/完成键查看所设报警值。
　　(3)通过报警器件输出报警，配有一个蜂鸣器和4个LED灯。当系统采集到的温度或湿度异常时，蜂鸣器会发出报
警响声，LED进行闪烁。方便对系统状态监视。
　　(4)通过LED模块，实现大棚温湿度显示功能。将装置采集到的温湿度的值上传至LED屏中，方便温室管理人员及
时的对温室内的情况进行监测。
2.3系统方案介绍
1.系统硬件设计：
（1）传感器子系统
传感器主要包括温湿传感器。
（2）数据采集子系统
数据采集子系统主要完成对传感器子系统传送来的信号进行采样。
（3）信息处理子系统
信息处理子系统是整个系统的核心部分，包括环境参数预设值、信号处理和控制3个部分。
（4）数据显示子系统
该系统通过LCD显示器实时显示传感器采集到的温度和湿度信息。
（5）报警子系统
该子系统包括蜂鸣器和LED灯报警系统，通过蜂鸣器鸣响和LED灯闪亮，来实现对应异常情况的报警。
2.系统软件设计：
本系统程序主要包括主程序、温湿度采集子程序、声光报警子程序、键盘设置程序、显示程序等。
如图2.1为系统的整体设计框图。

图2.1 系统总体设计框图
2.4重要器件选型
2.4.1单片机选型
　　方案一：在系统处理器的选择过程中，第一个方案是可以采用DSP作为系统的控制器。DSP能够实现数据的高效
处理，能够通过内部芯片实现数据的快速运算，提高数据处理的速度。但是DSP处理器价格昂贵，对于这次的微系统
的达不到好的效果。
　　方案二：第二种方案可以采用STC89C52单片机作为系统控制器。单片机作为一个性能较好的数据处理控制器被
广泛的应用在各种各样的嵌入式系统的设计中，它能够实现数据的处理、传输、储存，其价格低廉，成本低，特别
适合用来作为本次系统设计的数据处理单元。
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基于以上分析，拟定方案二，用STC89C52单片机作为控制器，更加方便使用。
2.4.2温湿度传感器选型
　　方案1：使用数字温度传感器DS18B20提供9位（二进制）的温度读数，DS18B20的测量值介于-55℃到+125℃之
间，其增量值为0.5℃。除了这些具体的基本属性信息的好处外，该温度传感器还能实现快速的具体的温度信息的转
换。但是该传感器只能单独对环境的温度信息进行采集。
方案2：使用SHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块
采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。SHT11温湿度传感器能够对温室环境
的温湿度信息同时进行采集，方便快捷。
所以选择方案2中的SHT11作为本设计中的温湿度传感器。
2.4.3显示模块选型
　　方案一：采用LED数码管动态扫描，数码管作为数据显示单元能够正常的显示数字，通过数据动态扫描的方式对
数据进行显示，但是数码管显示数据单一，不能够显示字符和英文，本次系统设计需要进行复杂的字母数字同时显
示，所以LED数码管不适合作为本次系统设计的显示模块。
　　方案二：采用LCD液晶显示屏，LCD液晶显示屏能够正常的显示2行字符，能够同时显示数字、字母、符号等在内
的复杂信息，该模块能够在本系统中更好的显示数据信息，所以此设计中采用LCD1602液晶显示屏作为显示模块可以
达到更好的效果。

3 系统硬件设计与实现

3.1单片机最小系统电路
3.1.1单片机简介
　　通过方案论证，在本次基于单片机的大棚温湿度检测系统中选择STC89C52单片机最为主控线片。主控芯片是对
整个系统设计的核心部分，相当于整体系统的大脑，起着非常重要的管控的效果，在整体系统设计中负责数据的接
收处理以及后期的传输工作。主控芯片的功能保证了系统设计的稳定运行与设备的良好运转。
　　在本次系统设计的STC89C52单片机属于51系列单片机，是在电子设计过程中比较常用的一款单片机，该单片机
具有系统数据处理、文字编译、数据转换、信息传输等重要的功能，能够进行数据信息的快速处理，是一款性能强
的数据处理中心。如图3.1所示，为该单片机的结构图。

图3.1 STC89C52单片机结构图
3.1.2 STC89C52单片机主要特性
1.性能强大：STC89C52具有一个8位的微处理器（CPU），该微处理器是整体芯片系统工作的大脑核心，通过该微处
理器，芯片中的数据能够正常的得到精确计算，将数据作为主要信息处理单元，并且能够自行实现信息的加工处理
以及转化的工作。
2.内存多：该单片机具有片内数据存储器RAM(128B)和片内程序存储器ROM(4KB)。这些存储空间足够多，可以很好的
将单片机上的数据进行存储，能够将单片机编写程序进行存放，通过这些基本信息地存放，能够保证整体系统设计
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地稳定性，该芯片提供地存储空间保证了程序烧录地完整性，能够在正常地条件下将程序数据存储在单片机中，保
证了单片机系统和整体硬件设计系统运行地稳定性。
3.数据处理速度快：该单片机自身携带地时钟电路和振荡器，保证了系统可以快速地进行数据地处理，并且在处理
数据地过程中不遭受外界系统地干扰，能够实现快速精确地数据处理，将每个数据处理端元以毫秒级地数据处理速
度进行处理，快速地完成数据信息地转化以及传输。
STC89C52单片机实物图如图3.2所示。

图3.2 STC89C52实物图
3.1.3 单片机最小系统
　　STC89C52的最小系统如图3.3所示，单片机最小系统是整个单片机控制核心和控制单元的重要组成部分，它起到
了数据处理、存储、传输的重要作用。在整个系统设计过程中的指令接收以及发送都是通过单片机最小系统单元进
行设定和处理的，在系统运行过程中，单片机最小系统也保证了单片机的正常运行，使其能够在正常的环境中快速
进行数据的处理与分析。

图3.3 最小系统模块电路图
3.2温湿度采集模块
　　SHT11传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有
品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个SHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校
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准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串
行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚
至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
温湿度检测电路原理图如图3.3所示。SHT11实物图如图3.4所示。

图3.4 SHT11实物图
3.3蜂鸣器报警模块
　　针对电磁式蜂鸣器同样有五个模块进行组成，比如振动膜片、外壳、电磁线圈、振荡器和磁铁。当将电磁式蜂
鸣器进行电源的接通以后，此时的振荡器就会产生电磁信号，同时电流通过电磁线圈，当电流通过的过程中电磁线
圈的周围就会产生磁场，此磁场灰和磁铁进行相互的作用从而导致振动膜片周期性的运动，从而发出声音。具体的
本文中所进行开发的系统采用的声光报警电路如下图3.5所示
3.4LED灯模块
　　LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是—种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接
把电转化为光。LED的心脏是—个半导体的晶片，晶片的—端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正
极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。本系统设计中采用LED灯作为声光报警电路中的灯光设计模块，如图3.7为LED
灯管实物图。LED的正极串联一个1K的电阻后接到了电源的正极，负极连到了单片机的IO口上。因此只要单片机对应

3.5液晶显示模块
3.5.1液晶原理介绍
　　整体的LCD1602液晶显示屏采用的是点阵液晶显示的工作模式，在这个过程中，液晶显示效果通过点阵组合的形
式，这样的设计保证了液晶显示屏能够很好的实现英文、中文、字符等的共同显示的效果。LCD1602液晶显示的效果
远远高于数码管的显示，数码管只能简单的显示数字，而液晶显示屏通过点阵的显示方式可以很好的进行多种字符
的效果。LCD液晶显示屏中由128个点组成，对应的液晶显示屏的显示区域可以显示RAM区的1024个字节，在这个显示
在过程中，每一个需要显示的字符都会根据程序的设定，点映相对应的位置的点阵显示字符，达到点亮的效果的同
时，在人们的眼中就会清晰的看到相应的字符的显示。在正常的液晶显示过程中，“0”代表不点亮，“1”代表点
亮，这样的设计效果就是通过程序进行设定，这样的通过字符控制器就能够实现字符控制显示的效果。如图3.9所示
为LCD1602液晶显示屏实物图。
图3.9 LCD1602液晶屏实物图

3.5.2液晶模块电路
　　LCD1602液晶显示屏能够是是实现两行数据显示，同时也能够是通过程序指令实现换屏显示。在程序指令中设定
程序，通过按键的调整可以实现手动换屏显示，或者通过设定换屏时间，达到一定的时间后，屏幕会自动实现切
换。在这锅过程中，系统能够根据自己的实际需要选择换屏时间和换屏方式。LCD1602液晶显示屏作为装置的输出设
备，是与人们实现交流显示的最直观的端口，该设备在与单片机进行通讯的过程中最直观的方案是通过8位或4位并
行传输两种方式，在LCD1602模块中通过引脚连接的方式与主控单片机进行连接，在这个过程中主要使用到的接口是
RS、RW接口，这些接口实现了数据的读取和存入，在此基础上能够很好的实现电子设备寄存器的设计工作。同时
LCD1602液晶显示屏还具有D0至D7的端口，通过单片机对这些接口进行控制，实现两行液晶显示。这些显示的字符可
以是数字、中文、英文、标点符号等。在本次系统的设计中主要是通过液晶显示屏对输出的方波频率信息进行显
示，
3.6硬件系统电路整体设计
3.6.1硬件电路原理图绘制
　　在系统设计过程中，硬件系统的搭建本次选用AD18.1.9版本的画图软件进行电路原理图的设计。如图3.11所示
为AD18.1.9版本画图软件。然后开始根据系统的合理性进行电路原理图的搭建，如图3.12所示，为本系统所设计的
电路原理图。
　　在这些基础上开始制作硬件电路，当把电路板腐蚀完成准备焊接元器件时发现在用AD画图软件设计电路板时犯
了很不小心的错误，电源和地的标号网络没有保持一致，导致生成的网络错误。虽然软件没有检测出错误，但是实
际是个错误的电路。由于这部分的疏忽，导致制作的电路板无效。

3.6.2硬件电路整体设计原理图
　　在本次系统设计中采用分模块的方式对整体系统进行设计分析，经过以上每个模块系统电路的介绍和设计，最
终将每个模块的系统电路图通过合理的方式与单片机主控芯片进行连接，整体系统电路遵循设计合理的形式，将系
统的电路进行优化，保证系统的整体设计的完整性，电路设计连线不交叉，整体系统设计电路原理图如图3.13所
示。
图3.13 整体硬件电路设计原理图

4 系统软件设计与实现

4.1软件环境选择
　　MCS-51编程语言主要有汇编语言以及C语言两种，其中汇编语言较为晦涩难懂，容易出错，不适用于本次系统设
计开发。C语言作为一种通用语言，结构较为清晰，简单易懂，被广泛应用于控制系统编程设计中。大多数的控制设
计都选择C语言来应用到编程语言的开发中。
　　从开发周期的角度出发，C语言开发周期更小，属于一种结构化语言，而汇编语言更大。C语言逻辑结构清晰，
便于调试和维护，具有很强的处理能力，因此能够适用于复杂的数据结构中。此外，C语言开发设计的程序模块能够
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直接应用于其他项目，在对硬件进行编程操作的时候具有可靠性高的优点，相比于汇编语言，C语言还具有兼容性，
兼顾了高级语言以及低级语言，具有高效处理以及可移植性的特点。
　　考虑到本次设计的系统，对比汇编语言以及C语言的特点，决定采用C语言作为51单片机的编程语言，如图4.1所
示为C语言变成图，在软件开发系统Keil uVision4平台上进行程序设计，如图4.2为Keil4软件图。
图4.1 C语言编程图

由于单片机只能执行机器语言的程序（目标程序），源程序需要进行编译才能成为目标程序。在编译源程序的
过程中，会检查程序的正确性，发现源程序中存在的语法错误以及逻辑错误，但是存在无法检查程序的结构错误。
当程序编译中发现程序错误时，窗口会报错，然后需要针对报错地方进行纠正，完成错误纠正之后才能重新实现编
译调试，知道程序不再报错为止。只有当被编译的程序没有错误时，才能执行程序及对程序进行仿真调试。如图4.3
为Keil4软件编译按钮图，如图4.4所示为软件程序编译成功图。
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4.2主程序设计
　　本系统的软件包括主程序、键盘处理子程序、显示子程序、湿度温度控制程序、异常报警程序、湿度温度报警
范围设定子程序等。该系统软件主要由主程序、中断子程序、数据采集与A／D转换子程序、显示子程序、报警子程
序等6大模块组成，因为C语言编写的软件易于实现模块化，生成的机器代码质量高、可读性强、移植好，所以本系
统的软件采用C语言编写，再Keilvision4版本的集成开发环境下进行编译连接。
　　在主程序的设计中，它的控制思想：首先对单片机的一些主要的端口进行定义， 同时根据需要启动中断和设置
中断优先级，让单片机每次都能在初始状态下开始执行程序而不受到上次执行程序结果的干扰，这是最基本也是最
重要的单片机能够顺利正确执行程序的条件。在初始化完成之后，调用各个子程序，实现传感器的初始化，读写数
据，温度转换，读AD转换器，湿度转换，温度与温度显示，判断报警，键盘设定等功能，主程序循环执行各个模
块

4.3液晶显示子程序设计

图4.6 显示程序流程框图
　　屏幕显示子程序流程图如图4.6所示。为了能够直观的将当前的数据信息进行显示，方便大棚管理人员进行查
看，该大棚温湿度监测系统设置了屏幕显示子程序，该程序主要是对温湿度信息的处理和显示，通过程序，能够将
当前所测得的温湿度信息显示在屏幕上，并且具有掉电保存和自动对时的功能。通过屏幕，也可以显示当前所设定
的温度和湿度的报警上下限阈值。屏幕显示程序主要是先对屏幕信息进行初始化，然后将SHT11读取到的温湿度信息
经过单片机处理后传送给液晶屏幕进行直观的显示，不断地循环进行监测显示。
4.4中断服务键盘设定程序设计
　　键盘设定程序流程图如图4.7所示。首先在主程序中开中断，当设置按键按下时，执行中断服务程序，即进入按
键修改程序，循环运行键扫程序。若有键闭合，则先消抖，然后再次检查有无键闭合，若无键闭合，则返回主程
序；若有键闭合则执行相应功能程序。分6个功能按键，包括设置/完成键、切换上下限键、温度调高键、温度调低
键、湿度调高键、湿度调低键。
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图4.7 键盘设定程序的设计框图
4.5报警子程序设计
　　报警控制程序流程图如图4.8所示。当采样温度湿度超出所设报警范围时，要求系统能够发出报警，被测环境温
度在正常范围内时，无蜂鸣器报警，且继电器不工作。执行该程序将会对采样温度/湿度和RAM中的最高设定的最高
温度、最低温度以及最高湿度、最低湿度进行比较，然后通过判断标志位以判别测量温度/湿度是否超出规定测量范
围。当温度/湿度出现超出最高规定值或者低于最小值时，分别跳转到对应的报警程序，启动蜂鸣器报警，结合原报
警程序判断出是高温报警还是低温报警，低湿报警还是高湿报警，置位相对应的发光二极管。这时候可以通过调用
键盘模块对最高温度和最低温度以及最高湿度和最低湿度进行重新设置，实现灵活多变的功能。
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图4.8 报警控制程序的设计框图

5 系统测试

5.1软件调试
　　在本次系统的设计过程中，通过软件编程以及整体思想系统的设计完成了基于单片机的大棚温湿度监测系统软
件部分的设计。对于软件系统的调试主要就是检查程序设计的合理性已经程序代码编写的准确性，保证整体系统设
计能够在合理的情况下正常运行，保证程序代码在最终的编译过程中，没有任何的错误提示。这样的软件系统的调
试能够使整体系统运行流程，达到最初的设计效果，能够使得信号正常发生和显示。在软件调试过程中也遇到了一
些问题，主要问题如下：
问题1：编译过程中显示找不到“LCD1602.h”文件。
　　解决：在正常的显示过程中，需要在主函数当中头文件中调用每一个子文件，这样才能够保证整体系统运行的
稳定性，当找不到.h文件的时候就代表没有对该子文件进行调用，通过在主函数中进行头文件的定义达到调用子文
件的效果，从而解决了该错误。
问题2：在液晶显示过程中，出现闪烁，字符显示不完整。
　　解决：在LCD1602液晶显示文件中，对屏幕显示过程中需要显示的字符进行编写和合理排布，这样的设计一方面
是为了保证系统的完整性，另一方面也是为了能够实现显示美观的效果，通过自查该子文件程序，重新对显示字符
程序进行编写，然后再重新编译，解决了这样的问题。
问题3：通过按键对系统进行设置和调整的过程中，按下按键整体系统没有变化。
　　解决：按键模块是人们进行人机交互的主要模块，通过按键能够对整体系统进行设置或者调整，在系统启动
时，按下按键没有得到反应的时候，一般就是在系统程序设计的过程中，对该按键没有进行定义或者定义错误。通
过自查按键设计程序，发现在程序设计过程中，对按键的按下动作的设计错误，所以导致按下按键后整体系统没有
反应，将按键程序的触发接口重新进行定义，解决了这个问题。
经过上述的软件调试流程以及问题的加过最终完成了整体系统的软件设计，经过编译实现了"SHT11温湿度检测报警
系统" - 0 Error(s), 0 Warning(s)。如图5.1所示为整体装置软件程序调试成功图。
图5.1 软件程序调试成功图

5.2硬件调试
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　　硬件系统的设计主要就是对系统元器件的选择，保证整体系统的完整性，选择性能合适且价格合适的元器件作
为本次系统设计过程中的组成元器件，对于元器件的合理使用，就能够保证整体系统运行的完整性。对于硬件系统
的调试，主要是查看系统是否能够在启动电源后正常稳定的运行。
问题1：装置启动后，液晶没有数据的显示。
　　解决：在装置启动后，液晶不能显示，首先要检查整体系统的设计线路连接是否完整，有没有出现线路连接错
误的情况，在这个过程中需要仔细认真的核对每一个连线，连线的不完整会对整个系统的运行造成极大的损害，经
过查找发展液晶显示线路的其中一个引脚没有连接到单片机引脚上的相应位置，所以导致了开机后液晶没有显示，
然后将线路更改正确后解决了这个问题。
问题2：在进行数据设置是按下按键，不能够正常的跳转到设计界面。
　　解决：按键在使用的过程中出现错误，首先检查按键的电路连线是否正确，在确定了按键连接线路正确无误
后，在检查按键程序设计过程中的问题。经过查找相关电路和程序，发现忘记添加按键演示消抖的缘故，对按键添
加消抖程序设计后，解决了这个问题。
经过一系列的焊接与调试，最终完成了基于单片机的大棚温湿度监测系统的整体系统的安装，完成了实物的制作，
如图5.2所示为焊接完成实物图。

图5.2 焊接完成实物图
5.3系统单元测试
5.3.1LCD显示模块测试
　　在本次设计的基于单片机的大棚温湿度系统中，开机时，能够正常显示目前的温度、湿度信息，同时也可以显
示当前所设置的温度和湿度的上下限信息，如图5.3所示为LCD液晶显示模块工作图。

5.3.2大棚温湿度监测模块测试
在本次系统设计中采用SHT11温湿度传感器对大棚内的温湿度信息进行监测，SHT11温湿度传感器作为环境感知模块
能够实时的进行大棚内的温湿度信息的监测和采集，如图5.4所示为SHT11温湿度传感器工作图。SHT11温湿度传感器
监测到的温湿度信息经过单片机的处理后，可以以数据的形式直观的显示在LCD液晶显示屏中，如图5.5所示，为温
湿度显示图。
图5.4 SHT11实物工作图

5.3.3按键模块测试
　　在本次系统设计中为了能够使得该装置适用于不同环境的温湿度监测，采用独立按键的形式，设置了按键模
块，。通过按键模块能够实现对温室中的温度、湿度监测的声光报警上下限
阈值进行调整，使得该装置固有更好的拓展性，可以使得该装置适用于不同的大棚环境监测中。
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图5.7 温湿度上下限调整图（光标移动代表调整）

5.3.4声光报警模块测试
　　在本次系统设计中，除了设计大棚温湿度监测与显示系统外，也利用蜂鸣器和LED灯设计了声光报警装置。当温
室大棚环境中的温湿度据出现异常的时候，就会立即实现声光报警，蜂鸣器会持续发生，同时闪光灯闪烁。在本次
系统中公设计了4个LED灯，分别代表温度过高、温度过低、湿度过高、湿度过低，当相应的数据出现异常时，对应
的LED灯就会亮起。如图5.8所示，为声光报警装置工作图。

图5.8 声光报警装置工作图
5.4系统整体测试
　　经过软硬件的测试以及调试，最终完成了系统的整体设计。本设计为基于单片机的大棚温湿度监测系统，
STC89C52单片机作为主控制芯片对整体控制系统进行了设计，包括温湿度监测模块、按键模块、显示模块、声光报
警模块以及电源模块。系统接收到传感器信号将信号通过单片机处理后传进执行系统，通过LCD显示屏将数字信息显
示到屏幕上，同时通过温湿度监测模块将数据传输至单片机中与设定的温湿度阈值进行比较，一方面将温湿度信息
以数据的形式现实在LCD中，另一方面发现异常数据时，控制声光报警装置进行报警。如图5.9所示为系统整体测试
图。该装置的设计完善的实现了大棚温湿度监测、显示与报警系统，经测试，装置运行状态良好，达到了设计需
求。