2系统总体设计

2.1设计要求
(1)熟悉51单片机集成开发环境，运用C语言编写工程文件；
(2)熟练应用所选用单片机的内部结构、资源，以及软硬件调试设备的基本方法；
(3)自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；
(4)理解温度、湿度和光强等的检测原理和掌握实现方法。
2.2 方案选择
2.2.1 温湿度传感器的选择
方案一：选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式干事元件和NTC式温度检测元件，可测20—90%RH湿度，误差为±5%RH，0—50℃，误差范围±2℃。
方案二：选用SHT11作为温湿度检测模块。SHT11是一款精度较高的元件，湿度测量范围为0—100%RH，测量精度为0.1%RH；温度测量范围为-40-123.8℃，精度为±0.01℃。价格较高。
本次是大棚监测，对精度要求不高，应选择方案一。
2.2.2 光照传感器的选择
选用集成的光照传感器例如BH1750FVI，该集成的传感器模块灵敏度大，测量范围广（1-65535lx），对光源的依赖性低，并且通过IIC接口和单片机进行数据传输通信，省去了中间AD转换的步骤，输出的结果即当前的光照强度，单位是勒克斯。
2.2.3 单片机的选择
采用单片机作为系统控制器。单片机具有可靠性强、性价比搞、电压低、功耗低等优点得到迅猛发展和大范围推广，单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种逻辑功能，本身带有定时器、计数器，可以用来定时和计数，并且其功耗低，体积小，计数成熟和成本低等优点。
方案一：采用TI公司的STM32作为主芯片，DSP是专业的运算芯片，他的运行速度和性能的稳定性都值得称赞，适合复杂运算，成本较高。
方案二：采用STC89C51单片机作为主控芯片，作为一款入门级单片机，价格便宜，适用面广，能应对多种情况，并且后期维护和升级方便。
方案三：采用ATML公司的AT，价格便宜，运行速度较慢，只能进行简单运算。
综上所述，选择方案二，价格适中，性能稳定，后期维护升级也方便。

3 系统硬件设计

3.1 整体方案设计
3.1.1 系统概述
整个系统以STC89C52单片机为核心器件，配合电阻电容晶振等器件，构成单片机的最小系统。其它个模块围绕着单片机最小系统展开。其中包括，温湿度采集使用DHT11温湿度一体的传感器，负责采集温度和湿度的数据后发给单片机；光照强度采集使用BH1750FVI传感器集成的光照模块GY-30，负责将采集到的光照强度发给单片机；按键部分使用市面上常见的轻触按键作为系统的输入设置模块；显示设备为1602液晶；报警则采用蜂鸣器和LED的形式，实现声光报警效果；电源供电则采用USB 5V供电。
3.1.2 系统框图

  图3-1 系统框图

4 软件设计

4.1 程序语言及开发环境
C语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件、三维、二维图形和动画，具体应用例如单片机以及嵌入式系统开发。
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。
4.2 程序流程图设计
4.2.1 总体程序流程图设计
本系统的软件流程图如图4-1所示，最开始先进行液晶的初始化，包括液晶功能初始化和液晶显示内容初始化，接着是报警值的初始化。然后进入一个循环体，第一个任务是读取温湿度传感器的检测结果，并把测量结果显示在液晶上面。第二个任务是读取光照模块的检测结果，同样的在液晶上面进行显示。第三个任务是判断刚刚读取到的温湿度和光照值是否超出报警范围，如果超出正常范围的话，则蜂鸣器鸣叫报警，并且点亮对应的指示灯。第四个任务是判断设置按键是否被按下，是的话，则进入了报警范围设置。至此完成一轮循环的内容，重新开始任务一进行新一轮的循环。

5 仿 真

在实现好软件部分的撰写编译后且没有报错，在Protues环境里把Keil生成的可执行文件写入到单片机里，点击仿真按钮，系统开始工作，在初始阶段，默认给定DHT11的值如图所示：

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                             图4-1 程序流程图