基于單片機的大棚溫濕度控制系統設計

摘要：針對研究蔬菜大棚智能溫濕度控制，設計了一種基于計算機自動(dòng)控制的智能蔬菜大棚溫濕度控制系統。詳細闡述了該系統的溫濕度采集、溫濕度顯示、控制系統等系統軟硬件的設計思想，以DS18B20和HM1500LF作為溫濕度傳感器，以AT89S52單片機為系統核心，最后利用DELPHI軟件進(jìn)行系統仿真。該研究設計的蔬菜大棚智能溫濕度控制系統人機界面良好，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度高，造價(jià)低廉，具有良好的應用前景和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：溫度采集；濕度采集；LCD顯示；單片機

0 引言
植物的生長(cháng)都是在一定的環(huán)境中進(jìn)行的，在生長(cháng)過(guò)程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中影響最大的是溫度和濕度。若晝夜的溫度和濕度變化很大，其對植物生長(cháng)極為不利。因此必須對溫度和濕度進(jìn)行監測和控制，使其適合植物的生長(cháng)，以提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。
本系統就是針對大棚內溫度、濕度，研究單片機控制的溫室大棚自動(dòng)控制，綜合考慮系統的精度、效率以及經(jīng)濟性要求多方面因素之后，設計一種基于計算機自動(dòng)控制的大棚溫濕度控制系統。
本系統實(shí)現的蔬菜大棚溫濕度控制系統的目標功能如下：
(1)系統能對大棚環(huán)境溫濕度進(jìn)行采集和顯示(現場(chǎng)觀(guān)溫、濕度，軟件記錄)。
(2)能通過(guò)上位機端遠程設定蔬菜的生長(cháng)期適宜溫濕度。由主控機統一設置系統時(shí)間和溫度濕度修正值。
(3)當大棚的環(huán)境溫濕度參數超過(guò)設定的上下限值時(shí)控制相應的系統啟動(dòng)。
(4)可實(shí)時(shí)顯示當前溫度、時(shí)間、報警閾值等信息，并可查詢(xún)各時(shí)間段的溫濕度情況，并加以控制。

1 系統各組成模塊
本系統通過(guò)溫度傳感器DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，經(jīng)過(guò)含有單片機的檢測系統的進(jìn)一步分析處理，通過(guò)通信線(xiàn)路將信息上行到PC機，在PC機上可對溫濕度信號進(jìn)行任何分析、處理。用戶(hù)可以通過(guò)下位機中的鍵盤(pán)輸入溫濕度的上下限值和預置值，也可以通過(guò)上位機進(jìn)行輸入，從而實(shí)現上位機對大棚內作物生長(cháng)的遠程控制。如果環(huán)境的實(shí)時(shí)參數超越上下限值，系統自動(dòng)啟動(dòng)執行機構調節大棚內溫度和濕度狀態(tài)，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值內為止。如果有預置初值，且與當前狀態(tài)不相等時(shí)，系統也會(huì )啟動(dòng)執行機構實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調節溫濕度狀態(tài)，直到所處的平衡狀態(tài)與預置值相等為止。
上位機即PC機使用DELPHI軟件編寫(xiě)的一個(gè)數據庫管理系統，可直接設置溫度的上下限值和讀取下位機的數據，并對下位機內的控制設備進(jìn)行操作，調節大棚內溫濕度狀態(tài)。形成作物生長(cháng)的走勢圖，從而通過(guò)生長(cháng)走勢圖得出適合各種作物生長(cháng)的最佳環(huán)境參數條件，為今后的溫室種植提供參考。
上下位機之間通過(guò)符合串行總線(xiàn)RS 232標準的通信通道以事先約定的協(xié)議進(jìn)行通信。系統原理圖如圖1所示。

2 總體電路及工作過(guò)程說(shuō)明
使用智能溫度傳感器DS18B20進(jìn)行組網(wǎng)來(lái)測量各個(gè)采集點(diǎn)的溫度，HM1500LF來(lái)采集濕度，單片機AT89S52作為該系統的處理核心，單片機根據溫濕度傳感器檢測到的數據，把各個(gè)測量點(diǎn)的溫濕度存儲并顯示在LCD液晶顯示器上，同時(shí)顯示在PC機上。

3 數據采集模塊
本模塊主要采用DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，由單片機AT89S52作總的控制并顯示與傳輸。具體原理圖如圖2所示。