基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制器設(shè)計(jì)

羅壽歡

（畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，畢節(jié) 551700）

0 引言

我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)種植上自動(dòng)化機(jī)械化水平不斷提高，大棚種植技術(shù)運(yùn)用廣泛，可有效提高了農(nóng)作物產(chǎn)量。溫濕度控制器是一種自動(dòng)化控制設(shè)備，能夠?qū)Υ笈餃貪穸日归_(kāi)自動(dòng)化調(diào)節(jié)，能夠給農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供一個(gè)適宜的環(huán)境，進(jìn)一步提高種植效益。因此設(shè)計(jì)一個(gè)可靠高效溫濕度控制器，有利于大棚種植技術(shù)的推廣應(yīng)用。

1 大棚溫濕度控制器的設(shè)計(jì)目標(biāo)

在種植農(nóng)作物的過(guò)程中，大棚能夠調(diào)節(jié)溫濕度，給農(nóng)作物生長(zhǎng)提供一個(gè)適宜的環(huán)境。溫濕度是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的主要因素，一天不同時(shí)段、大棚內(nèi)不同位置溫濕度差異很大，溫濕度很容易受到外界環(huán)境的干擾，其中光照作為影響大棚內(nèi)部溫濕度的主要因素，另外室外空氣、溫濕度都會(huì)對(duì)室內(nèi)溫濕度穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。同時(shí)由于大棚內(nèi)不同位置接受的光照強(qiáng)度不同，導(dǎo)致大棚內(nèi)的溫濕度分布也不均衡，通過(guò)對(duì)大棚內(nèi)部自然環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以保證種植效率和效益，減少人力勞動(dòng)，提高種植產(chǎn)量。對(duì)此利用溫濕度控制器能夠?qū)Υ笈锓N植環(huán)境展開(kāi)智能化控制，根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)隨時(shí)調(diào)節(jié)，保證提供給農(nóng)作物適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

2 基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制器的設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

使用DHT11傳感器對(duì)大棚溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞給STC89C52，溫濕度數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示。對(duì)比檢測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)，若實(shí)時(shí)溫度超過(guò)了溫濕度范圍，會(huì)發(fā)出報(bào)警聲響，控制模塊可以自動(dòng)執(zhí)行調(diào)節(jié)溫濕度的操作。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多點(diǎn)溫濕度采集，全方位采集溫濕度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行控制。在整個(gè)硬件系統(tǒng)中STC89C52是系統(tǒng)的核心，能夠?qū)ο到y(tǒng)整體展開(kāi)自動(dòng)控制，對(duì)溫濕度展開(kāi)實(shí)時(shí)檢測(cè)，在液晶顯示屏中動(dòng)態(tài)化展示溫濕度數(shù)據(jù)。單總線能夠和傳感器相連接，全面收集大棚內(nèi)各個(gè)方向的溫濕度。

2.1.1 采集數(shù)據(jù)

DHT11傳感器采集實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)，測(cè)量濕度在20%～90%RH范圍內(nèi)，溫度處于0～50℃范圍內(nèi)，采用單總線協(xié)議，一次傳遞40位的數(shù)據(jù)給STC89C52，數(shù)據(jù)前16位是濕度數(shù)據(jù)，中間16位是溫度數(shù)據(jù)，后八位是校驗(yàn)數(shù)據(jù)[1]。

2.1.2 顯示器

使用1602液晶顯示器，顯示出溫濕度數(shù)值，液晶顯示屏的7～14（數(shù)據(jù)位）、4～6（控制位）引腳，分別和單片機(jī)的P0口（1～8腳）、P2口（21～23）引腳建立連接。

2.1.3 執(zhí)行器

執(zhí)行器主要包括風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和電熱絲，通過(guò)繼電器來(lái)進(jìn)行有控制。對(duì)電動(dòng)機(jī)的關(guān)閉、啟動(dòng)以及轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，對(duì)電熱絲的通斷進(jìn)行控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)大棚溫濕度以及光照。單片機(jī)上的P2.3引腳和電阻、三極管連接，通過(guò)三極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制繼電器的通斷。在檢測(cè)到溫濕度值未處于設(shè)定的范圍之內(nèi)，STC89C52的P2.3引腳輸出信號(hào)對(duì)繼電器通斷進(jìn)行控制，智能化調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫濕度。

2.1.4 報(bào)警器

報(bào)警器和單片機(jī)P2.5引腳相連接，傳感器采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，一旦超過(guò)數(shù)據(jù)范圍，紅燈亮起，低于設(shè)定范圍黃燈亮起。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處于設(shè)定范圍之內(nèi)，綠燈常亮。

2.1.5 單片機(jī)

本設(shè)計(jì)使用STC公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)作為微控制器，這是一款價(jià)格低廉、低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，能夠滿足系統(tǒng)需要。傳感器采集的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)行比較和處理。單片機(jī)對(duì)溫濕度數(shù)值是否處于設(shè)定范圍內(nèi)進(jìn)行對(duì)比，LCD顯示屏可以顯示出溫濕度，一旦超過(guò)規(guī)定數(shù)值，將會(huì)直接發(fā)出警報(bào)，執(zhí)行器會(huì)對(duì)棚內(nèi)的溫濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，分為自動(dòng)控制、液晶顯示、傳感器采集信號(hào)處理、報(bào)警系統(tǒng)等模塊。系統(tǒng)上電后，啟動(dòng)傳感器開(kāi)始工作，以單總線方式傳送傳感器數(shù)據(jù)到單片機(jī)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)據(jù)。液晶顯示屏?xí)@示出溫濕度數(shù)值，報(bào)警程序?qū)鞲衅鳒貪穸群驮O(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，得到自動(dòng)響應(yīng)。

2.3 控制功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用DHT11數(shù)字溫濕度一體化傳感器，對(duì)大棚內(nèi)部的溫濕度信息進(jìn)行采集，在風(fēng)扇、加熱絲等設(shè)備的作用下，能夠?qū)Υ笈飪?nèi)部的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，進(jìn)而能夠建立適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境。本系統(tǒng)使用多個(gè)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，能夠?qū)Χ帱c(diǎn)溫濕度展開(kāi)檢測(cè)和控制，液晶顯示屏對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析[2]。系統(tǒng)上電后，按照預(yù)定溫濕度，傳感器檢測(cè)到實(shí)時(shí)溫濕度超過(guò)溫濕度范圍時(shí)，可以在軟件程序的規(guī)范下，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度，不需要人工干預(yù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文基于溫濕度控制器的設(shè)計(jì)目標(biāo)，深入分析了基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制器的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上，主要利用傳感器采集數(shù)據(jù)，連接顯示器、執(zhí)行器、報(bào)警器、單片機(jī)，軟件上使用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)對(duì)比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)定數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警功能和自動(dòng)調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚內(nèi)部多方位數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行分析對(duì)比，并自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度。