基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路的制作方法

本实用新型涉及蔬菜温室大棚的温湿度监测电路设计领域，具体是一种基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路。

背景技术：

随着国民经济生活水平的逐渐提高和人民收入的增长，人们对蔬菜的需求量越来越大。蔬菜温室大棚已经广泛地在农业生产中推广，它是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，它出现使得人们可以吃到反季节蔬菜。一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆上一层或多层保温塑料膜从而形成了一个温室空间。外膜很好地阻止内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果，外膜的缺点是抗风、雨和雪能力差，易发生破损从而造成农业损失。农业生产工作者在风、雨和雪天一般需要在不停地巡查大棚是否破损，工作量极大。蔬菜温室大棚破损时，一般表现为温度和湿度的剧烈变化。由于为了解决蔬菜温室大棚的实时监测问题，降低农业生产工作者的工作量，因此需要设计一种实时监测蔬菜温室大棚是否发生破损，且在发现破损时实时语音播报的基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，以解决实时监测蔬菜温室大棚是否发生破损，且在发现大棚破损时及时语音播报的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，其特征在于：分为主机电路和从机电路，主机电路包括有单片机1、电源模块2、晶振电路模块3、复位电路模块4、按键控制模块5、无线接收模块6、语音播报电路模块7和液晶显示模块8，所述的晶振电路模块3、复位电路模块4、按键控制模块5和无线接收模块6分别与所述单片机1的输入端相连接，所述的语音播报电路模块7和液晶显示模块8分别与所述单片机1的输出端相连接，所述的电源模块2供电至所述单片机1、无线接收模块6、语音播报电路模块7和液晶显示模块8；从机电路包括有单片机9、电源模块10、晶振电路模块11、复位电路模块12、温湿度检测模块13和无线发射模块14，所述的晶振电路模块11、复位电路模块12和温湿度检测模块13分别与所述单片机9的输入端相连接，所述的无线发射模块14与所述单片机9的输出端相连接，所述的电源模块10供电至所述单片机9、温湿度检测模块13和无线发射模块14。

所述的基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，其特征在于：所述主机电路位于监控中心，从机电路位于各个蔬菜温室大棚，所述主机电路和所述从机电路是一对多的关系。

所述的基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，其特征在于：所述主机电路中，单片机1的型号为MSP430F149，电源模块2可提供+5V和+3.3V直流电压，按键控制模块5共设有5个按键，无线接收模块6应用无线模块NRF24L01，语音播报电路模块7应用语音芯片ISD4004，液晶显示模块8采用液晶LCD12864。

所述的基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，其特征在于：所述从机电路中，单片机9的型号为MSP430F149，电源模块10可提供+5V和+3.3V直流电压，温湿度检测模块13采用温湿度传感器DHT11，无线发射模块14应用无线模块NRF24L01。

所述的基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，其特征在于：所述主机电路的具体连接方式为：单片机MSP430F149的1脚接+3.3V直流电压，单片机MSP430F149的12脚接按键KEY2的1脚，按键KEY2的2脚接地，单片机MSP430F149的13脚接按键KEY3的1脚，按键KEY3的2脚接地，单片机MSP430F149的14脚接按键KEY4的1脚，按键KEY4的2脚接地，单片机MSP430F149的15脚接按键KEY6的1脚，按键KEY6的2脚接地，单片机MSP430F149的16脚接按键KEY5的1脚，按键KEY5的2脚接地，语音芯片ISD4004的1脚接单片机MSP430F149的47脚，语音芯片ISD4004的2脚接单片机MSP430F149的46脚，语音芯片ISD4004的3脚单片机MSP430F149的45脚，语音芯片ISD4004的4脚、11脚和12脚接地，语音芯片ISD4004的13脚接电容C13一侧，电容C13另一侧接功放YD2822的7脚，并通过电阻R7接地，语音芯片ISD4004的14脚通过电容C12接地，语音芯片ISD4004的16脚通过电容C10接麦克风MICROPHONE的2脚，再通过电阻R6接地，语音芯片ISD4004的17脚连接电容C9一侧，电容C9另一侧接麦克风MICROPHONE的1脚，同时连接电阻R5的一侧，电阻R5的另一侧分别通过电阻R3接+3.3V直流电压，和通过电容C11接地，语音芯片ISD4004的23脚接地，语音芯片ISD4004的24脚接单片机MSP430F149的3脚，语音芯片ISD4004的25脚接单片机MSP430F149的2脚，语音芯片ISD4004的26脚接地，语音芯片ISD4004的27脚接+3.3V直流电压，语音芯片ISD4004的28脚接单片机MSP430F149的48脚，功放YD2822的1脚接扬声器SPEAKER的1脚并通过电容C14和电感L1的串联电路接地，功放YD2822的2脚接+5V直流电压，功放YD2822的3脚接扬声器SPEAKER的2脚并通过电容C16和电感L2的串联电路接地，功放YD2822的4脚接地，功放YD2822的5脚通过电容C17接地，功放YD2822的6脚接地，功放YD2822的7脚通过C13接语音芯片ISD4004的13脚，并通过电阻R7接地，功放YD2822的8脚连接电容C15一侧，电容C15另一侧连接电容C17后接地，单片机MSP430F149的20脚接无线模块NRF24L01的2脚，单片机MSP430F149的21脚接无线模块NRF24L01的3脚，单片机MSP430F149的22脚接无线模块NRF24L01的4脚，单片机MSP430F149的23脚接无线模块NRF24L01的6脚，单片机MSP430F149的24脚接无线模块NRF24L01的7脚，单片机MSP430F149的25脚接无线模块NRF24L01的8脚，无线模块NRF24L01的1脚接地，无线模块NRF24L01的5脚接+5V直流电压，无线模块NRF24L01的9脚接天线，液晶LCD12864的1脚接地，液晶LCD12864的2脚接+5V直流电压，液晶LCD12864的3脚通过可调电阻R2接地，液晶LCD12864的4脚接单片机MSP430F149的51脚，液晶LCD12864的5脚接单片机MSP430F149的50脚，液晶LCD12864的6脚接单片机MSP430F149的49脚，液晶LCD12864的7-14脚接单片机MSP430F149的36-43脚，液晶LCD12864的15脚接单片机MSP430F149的35脚，液晶LCD12864的16脚悬空，液晶LCD12864的17脚接单片机MSP430F149的34脚，液晶LCD12864的18脚接单片机MSP430F149的33脚，液晶LCD12864的19脚接+5V直流电压，液晶LCD12864的20脚接地，单片机MSP430F149的52脚接晶振XTAL的2脚并通过电容C5接地，单片机MSP430F149的53脚接晶振XTAL的1脚并通过电容C4接地，单片机MSP430F149的58脚通过电容C6与按键KEY1的2脚相连，同时单片机MSP430F149的58脚直接连接按键KEY1的1脚，按键KEY1的1脚通过电阻R1接地，单片机MSP430F149的63脚接地，9V电源BATTERY的负极接地，9V电源BATTERY的正极接稳压管7805的3脚，稳压管7805的3脚通过电容C1接地，稳压管7805的1脚接地，稳压管7805的2脚通过电容C2和C3的并联电路接地，稳压管7805的2脚输出+5V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚接+5V直流电压，稳压管1117-3.3的1脚接地，稳压管1117-3.3的2脚输出+3.3V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚和2脚分别通过电容C7和C8接地。

所述的基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，其特征在于：所述从机电路的具体连接方式为：单片机MSP430F149的1脚接+3.3V直流电压，单片机MSP430F149的13脚接温湿度传感器DHT11的2脚并通过电阻R2接+3.3V直流电压，温湿度传感器DHT11的1脚接+3.3V直流电压，温湿度传感器DHT11的3脚和4脚接地，单片机MSP430F149的47脚接无线模块NRF24L01的2脚，单片机MSP430F149的48脚接无线模块NRF24L01的3脚，单片机MSP430F149的46脚接无线模块NRF24L01的4脚，单片机MSP430F149的43脚接无线模块NRF24L01的6脚，单片机MSP430F149的45脚接无线模块NRF24L01的7脚，单片机MSP430F149的44脚接无线模块NRF24L01的8脚，无线模块NRF24L01的1脚接地，无线模块NRF24L01的5脚接+5V直流电压，无线模块NRF24L01的9脚接天线，单片机MSP430F149的52脚接晶振XTAL的2脚并通过电容C5接地，单片机MSP430F149的53脚接晶振XTAL的1脚并通过电容C4接地，单片机MSP430F149的58脚通过电容C6与按键KEY1的2脚相连，同时单片机MSP430F149的58脚直接连接按键KEY1的1脚，按键KEY1的1脚通过电阻R1接地，单片机MSP430F149的63脚接地，9V电源BATTERY的负极接地，9V电源BATTERY的正极接稳压管7805的3脚，稳压管7805的3脚通过电容C1接地，稳压管7805的1脚接地，稳压管7805的2脚通过电容C2和C3的并联电路接地，稳压管7805的2脚输出+5V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚接+5V直流电压，稳压管1117-3.3的1脚接地，稳压管1117-3.3的2脚输出+3.3V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚和2脚分别通过电容C7和C8接地。

本实用新型的有益效果包括：

1、本实用新型实用性强。

2、本实用新型采用MSP430F149作为微处理器，处理能力强，功耗低。

3、本实用新型采用的温湿度传感器DHT11，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，反应灵敏，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，其精度湿度+-5%RH， 温度+-2℃，量程湿度20-90%RH，温度0~50℃。

4、本实用新型的语音芯片ISD4004可录音8-16分钟，并能分段存储和多次重复录放。

5、本实用新型采用的无线模块NRF24L01具有超低的供电电压，超低功耗，具有超远的发射接收距离，超低的差错率等优点，适用于小范围内一对多通讯。

附图说明

图1为本实用新型结构原理框图。

图2为本实用新型主机电路原理图。

图3为本实用新型从机电路原理图。

具体实施方式

参见图1，一种基于单片机的蔬菜温室大棚温湿度监测及语音播报电路，分为主机电路和从机电路，其主机电路包括有单片机1、电源模块2、晶振电路模块3、复位电路模块4、按键控制模块5、无线接收模块6、语音播报电路模块7和液晶显示模块8，晶振电路模块3、复位电路模块4、按键控制模块5和无线接收模块6分别与所述单片机1的输入端相连接，语音播报电路模块7和液晶显示模块8分别与单片机1的输出端相连接，电源模块2供电至单片机1、无线接收模块6、语音播报电路模块7和液晶显示模块8；其从机电路包括有单片机9、电源模块10、晶振电路模块11、复位电路模块12、温湿度检测模块13和无线发射模块14，晶振电路模块11、复位电路模块12和温湿度检测模块13分别与单片机9的输入端相连接，无线发射模块14与单片机9的输出端相连接，所电源模块10供电至所述单片机9、温湿度检测模块13和无线发射模块14。

本实用新型中，主机电路位于监控中心，从机电路位于各个蔬菜温室大棚，主机电路和从机电路是一对多的关系，从机电路的数量等于蔬菜温室大棚的数量。

主机电路中单片机1采用MSP430F149，是16位超低功耗微处理器，价格低廉且功能强大。

主机电路中电源模块2采用9V电池供电，经电压变换后可提供+5V和+3.3V直流电压。

按键控制模块5共设有5个按键，分别表征“切换”、“上选”、“下选”、“下一页”和“确定”，用于在主机中添加从机地址。

主机电路中无线接收模块6采用无线模块NRF24L01，功耗低，通过外加天线后，传输距离可达到200米。

主机电路中语音播报电路模块7中应用语音芯片ISD4004，进行录音、存储和播音，可录音8-16分钟，将播报中需要使用的声音如“1号大棚破损”，“2号大棚破损”，…，“10号大棚破损”等播报具体破损蔬菜温室大棚的语音事先录入，在需要播报时调用分段语音的存储地址从而播报录音。

液晶显示模块8采用液晶LCD12864，能够同时显示128×64即8192个字符，满足本实用新型的显示需求。

从机电路中单片机9的型号采用MSP430F149，是16位超低功耗微处理器，价格低廉且功能强大。

从机电路中电源模块10采用9V电池供电，经电压变换后+5V和+3.3V直流电压。

温湿度检测模块13采用温湿度传感器DHT11，为数字式传感器，精度高，稳定性好，灵敏度高。

从机电路中无线发射模块14采用无线模块NRF24L01，功耗低，通过外加天线后，传输距离可达到200米，适用于小范围内一对多通讯。

参见图2，主机电路的具体连接方式为：单片机MSP430F149的1脚接+3.3V直流电压，单片机MSP430F149的12脚接按键KEY2的1脚，按键KEY2的2脚接地，单片机MSP430F149的13脚接按键KEY3的1脚，按键KEY3的2脚接地，单片机MSP430F149的14脚接按键KEY4的1脚，按键KEY4的2脚接地，单片机MSP430F149的15脚接按键KEY6的1脚，按键KEY6的2脚接地，单片机MSP430F149的16脚接按键KEY5的1脚，按键KEY5的2脚接地，语音芯片ISD4004的1脚接单片机MSP430F149的47脚，语音芯片ISD4004的2脚接单片机MSP430F149的46脚，语音芯片ISD4004的3脚单片机MSP430F149的45脚，语音芯片ISD4004的4脚、11脚和12脚接地，语音芯片ISD4004的13脚接电容C13一侧，电容C13另一侧接功放YD2822的7脚，并通过电阻R7接地，语音芯片ISD4004的14脚通过电容C12接地，语音芯片ISD4004的16脚通过电容C10接麦克风MICROPHONE的2脚，再通过电阻R6接地，语音芯片ISD4004的17脚连接电容C9一侧，电容C9另一侧接麦克风MICROPHONE的1脚，同时连接电阻R5的一侧，电阻R5的另一侧分别通过电阻R3接+3.3V直流电压，和通过电容C11接地，语音芯片ISD4004的23脚接地，语音芯片ISD4004的24脚接单片机MSP430F149的3脚，语音芯片ISD4004的25脚接单片机MSP430F149的2脚，语音芯片ISD4004的26脚接地，语音芯片ISD4004的27脚接+3.3V直流电压，语音芯片ISD4004的28脚接单片机MSP430F149的48脚，功放YD2822的1脚接扬声器SPEAKER的1脚并通过电容C14和电感L1的串联电路接地，功放YD2822的2脚接+5V直流电压，功放YD2822的3脚接扬声器SPEAKER的2脚并通过电容C16和电感L2的串联电路接地，功放YD2822的4脚接地，功放YD2822的5脚通过电容C17接地，功放YD2822的6脚接地，功放YD2822的7脚通过C13接语音芯片ISD4004的13脚，并通过电阻R7接地，功放YD2822的8脚连接电容C15一侧，电容C15另一侧连接电容C17后接地，单片机MSP430F149的20脚接无线模块NRF24L01的2脚，单片机MSP430F149的21脚接无线模块NRF24L01的3脚，单片机MSP430F149的22脚接无线模块NRF24L01的4脚，单片机MSP430F149的23脚接无线模块NRF24L01的6脚，单片机MSP430F149的24脚接无线模块NRF24L01的7脚，单片机MSP430F149的25脚接无线模块NRF24L01的8脚，无线模块NRF24L01的1脚接地，无线模块NRF24L01的5脚接+5V直流电压，无线模块NRF24L01的9脚接天线，液晶LCD12864的1脚接地，液晶LCD12864的2脚接+5V直流电压，液晶LCD12864的3脚通过可调电阻R2接地，液晶LCD12864的4脚接单片机MSP430F149的51脚，液晶LCD12864的5脚接单片机MSP430F149的50脚，液晶LCD12864的6脚接单片机MSP430F149的49脚，液晶LCD12864的7-14脚接单片机MSP430F149的36-43脚，液晶LCD12864的15脚接单片机MSP430F149的35脚，液晶LCD12864的16脚悬空，液晶LCD12864的17脚接单片机MSP430F149的34脚，液晶LCD12864的18脚接单片机MSP430F149的33脚，液晶LCD12864的19脚接+5V直流电压，液晶LCD12864的20脚接地，单片机MSP430F149的52脚接晶振XTAL的2脚并通过电容C5接地，单片机MSP430F149的53脚接晶振XTAL的1脚并通过电容C4接地，单片机MSP430F149的58脚通过电容C6与按键KEY1的2脚相连，同时单片机MSP430F149的58脚直接连接按键KEY1的1脚，按键KEY1的1脚通过电阻R1接地，单片机MSP430F149的63脚接地，9V电源BATTERY的负极接地，9V电源BATTERY的正极接稳压管7805的3脚，稳压管7805的3脚通过电容C1接地，稳压管7805的1脚接地，稳压管7805的2脚通过电容C2和C3的并联电路接地，稳压管7805的2脚输出+5V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚接+5V直流电压，稳压管1117-3.3的1脚接地，稳压管1117-3.3的2脚输出+3.3V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚和2脚分别通过电容C7和C8接地。

参见图3，从机电路的具体连接方式为：单片机MSP430F149的1脚接+3.3V直流电压，单片机MSP430F149的13脚接温湿度传感器DHT11的2脚并通过电阻R2接+3.3V直流电压，温湿度传感器DHT11的1脚接+3.3V直流电压，温湿度传感器DHT11的3脚和4脚接地，单片机MSP430F149的47脚接无线模块NRF24L01的2脚，单片机MSP430F149的48脚接无线模块NRF24L01的3脚，单片机MSP430F149的46脚接无线模块NRF24L01的4脚，单片机MSP430F149的43脚接无线模块NRF24L01的6脚，单片机MSP430F149的45脚接无线模块NRF24L01的7脚，单片机MSP430F149的44脚接无线模块NRF24L01的8脚，无线模块NRF24L01的1脚接地，无线模块NRF24L01的5脚接+5V直流电压，无线模块NRF24L01的9脚接天线，单片机MSP430F149的52脚接晶振XTAL的2脚并通过电容C5接地，单片机MSP430F149的53脚接晶振XTAL的1脚并通过电容C4接地，单片机MSP430F149的58脚通过电容C6与按键KEY1的2脚相连，同时单片机MSP430F149的58脚直接连接按键KEY1的1脚，按键KEY1的1脚通过电阻R1接地，单片机MSP430F149的63脚接地，9V电源BATTERY的负极接地，9V电源BATTERY的正极接稳压管7805的3脚，稳压管7805的3脚通过电容C1接地，稳压管7805的1脚接地，稳压管7805的2脚通过电容C2和C3的并联电路接地，稳压管7805的2脚输出+5V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚接+5V直流电压，稳压管1117-3.3的1脚接地，稳压管1117-3.3的2脚输出+3.3V直流电压，稳压管1117-3.3的3脚和2脚分别通过电容C7和C8接地。

本实用新型的工作原理为：首先对主机和从机加电进行初始化，默认从机同一信道不同地址，然后通过主机扫描从机的地址，从而将多个从机与主机进行配对，并在主机上通过按键对各个从机进行位置设置，然后将各从机放置对应于不同的蔬菜温室大棚。系统通讯正常后，从机单片机MSP430F149通过温湿度传感器DHT11采集温度和湿度数据，如果是蔬菜温室大棚正常无破损时对应范围内的温度和湿度数据，则通过无线发射模块NRF24L01发送给主机，主机单片机MSP430F149接收数据后进行处理，在液晶显示模块LCD12864上显示。如果从机测量的温度和湿度数据是蔬菜温室大棚破损时对应范围内的温度和湿度数据，则通过无线发射模块NRF24L01发送给主机，主机单片机MSP430F149接收数据后进行处理，在液晶显示模块LCD12864上显示出该温度和湿度值，同时驱动语音芯片ISD4004通过功放YD2822和扬声器SPEAKER语音播报提醒管理人员有蔬菜温室大棚发生破损，以及破损的大棚编号。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施方式，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、变更，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。