基于STC單片機的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計

□張 瑩 張海輝

（西北農(nóng)林科技大學(xué)機械與電子工程學(xué)院 陜西 楊凌 712100）

基于STC單片機的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計

□張 瑩 張海輝

（西北農(nóng)林科技大學(xué)機械與電子工程學(xué)院 陜西 楊凌 712100）

針對溫室環(huán)境的溫濕度控制問題，結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù)，設(shè)計了以STC12C5A60S2單片機為核心的一種基于485總線的溫濕度控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)在已建立的環(huán)境數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上調(diào)試使用，結(jié)果表明，本系統(tǒng)具有運行可靠，人機交互友好，可有效降低工作強度，從而具有良好的應(yīng)用價值。

單片機；溫濕度；實時監(jiān)測；自動控制

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

如圖1所示，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)大棚溫濕度的自動控制，具體的，單片機模塊作為系統(tǒng)的核心控制部分，將溫濕度檢測模塊測到的數(shù)據(jù)通過總線上傳，再由通信模塊將這些數(shù)據(jù)傳送給上位機。在實際應(yīng)用中，上位機與各節(jié)點以總線通訊方式連接，通過通信模塊與上位機的多個監(jiān)測節(jié)點進(jìn)行通信，通過溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備的自動控制改變環(huán)境溫濕度。

1.1 單片機控制模塊

本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。利用P4.7口單片機采取上電自復(fù)位方式。P0口外接上拉電阻，為預(yù)留口，方便以后節(jié)點功能的擴展。XTAL1和 XTAL2接晶振電路，接頻率為12MHZ的晶振。P1.0-P1.7口接傳感器的數(shù)據(jù)線或時鐘線，相同的I/O可接不同的傳感器，只需要改變程序接口定義即可。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

1.2 溫濕度采集模塊

如圖2所示，本系統(tǒng)采用的傳感器為SHT10溫濕度傳感器，該傳感器屬于目前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)字式溫濕度傳感器，具有14位的A/D轉(zhuǎn)換器，采用I2C總線形式，具有較高的精度和數(shù)據(jù)采集方式，電壓范圍為4V—5.5V，溫度測量范圍為－40℃—123℃，濕度測量范圍為0—100%RH。該傳感器的外圍電路用R13=4.7K，R14=1K，對時鐘線SCK和數(shù)據(jù)線SDK進(jìn)行了上拉，使之能夠與單片機I/O能夠進(jìn)行通信。

1.3 通信模塊

該設(shè)備模塊外接5V直流電源，在本系統(tǒng)中，其接口原理圖如圖3所示，利用RS232轉(zhuǎn)485模塊，單片機將數(shù)據(jù)發(fā)出后或接收數(shù)據(jù)時完成與上位機的通信。現(xiàn)場各個節(jié)點自動將環(huán)境參數(shù)實時發(fā)到485總線上，485總線對各個節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，發(fā)送給上位機，在上位機上完成485轉(zhuǎn)化為RS232的過程。

圖2 SH T10與單片機連接電路圖

1.4 輸出控制模塊

輸出控制模塊主要分為預(yù)警電路和繼電器控制電路兩部分。預(yù)警電路采用提示器與發(fā)光二極管組成的聲光預(yù)警系統(tǒng)，該預(yù)警電路采用壓電式有源提示器，由多諧振蕩器、壓電發(fā)聲片、阻抗器及聲音放大腔及外殼等組成。當(dāng)接通 4.5V～15V的直流電壓時，多諧振蕩器開始起振，系統(tǒng)能夠輸出1.5～2.5kHz的音頻信號，阻抗器推動壓電發(fā)聲片發(fā)聲；繼電器輸出部分選用了4路DC5V繼電器控制，整個電路用單片機P3.2—P3.5口驅(qū)動，相對應(yīng)一路的通斷則通過4個發(fā)光二極管來顯示。從而控制相應(yīng)的裝置進(jìn)行動作，完成加溫、降溫、加濕和除濕功能。電路如圖4所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

對系統(tǒng)的主控模塊、顯示程序、數(shù)據(jù)讀寫、執(zhí)行機構(gòu)和預(yù)警模塊等進(jìn)行編程設(shè)計，首先在上位機上對檢測數(shù)據(jù)的有效范圍進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)而通過測量值和設(shè)定值的比較，調(diào)用溫濕度采集模塊函數(shù)測出大棚內(nèi)溫濕度的實時數(shù)據(jù)，將比對數(shù)據(jù)上傳給單片機主控模塊，單片機主控模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，將數(shù)據(jù)通過通信模塊傳送給上位機，通過上位機顯示實時測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)存儲測量數(shù)據(jù)等功能和人機交互；當(dāng)實際溫濕度超出設(shè)定有效范圍時，單片機判斷后進(jìn)行預(yù)警并啟動相應(yīng)溫濕度調(diào)控設(shè)備進(jìn)行溫濕度的調(diào)節(jié)，單片機設(shè)定一定的延時，經(jīng)延時后重復(fù)對大棚內(nèi)的溫濕度進(jìn)行檢測并再次判斷；如果溫濕度值在設(shè)定區(qū)域內(nèi)并穩(wěn)定不變，系統(tǒng)直接進(jìn)入延時階段，對應(yīng)的設(shè)備停止工作。

圖4 繼電器控制電路圖

結(jié)束語

本系統(tǒng)已經(jīng)在專業(yè)的環(huán)境數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)試驗證。試驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)大棚內(nèi)溫濕度的實時監(jiān)測，并按照設(shè)定溫度開啟、關(guān)閉加溫、降溫、加濕和除濕裝置，有效保證溫室溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，滿足植物正常生長的要求，具有良好的應(yīng)用價值。

1004-7026（2016）17-0030-01

TP273.5

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.17.025