温室大棚温湿度检测

温室大棚温湿度检测

摘要：该系统可用于温室大棚温湿度的检测，通过对系统的硬件和软件进行优化来达到检测要求。硬件部分包括温湿度传感器模块、A/D 转换模块、显示模块和控制模块。软件部分主要是根据设计思路编写了主程序和流程图，且通过C语言和汇编语言来实现。

关键词：A/D转换传感器单片机

The detection of greenhouse temperature and humidity

Abstract: the system can be used for the detection of greenhouse temperature and humidity, which through the hardware and software of the system to meet the detection requirements. The hardware part includes the temperature and humidity sensor module, A/D conversion module, display module and control module. The software part is based on the design idea to write the main program and flow chart, and is realized by C language and assembly language. 引言：在温室系统中，温度和湿度对作物的生长和发育影响很大，其中，温度和湿度的变化是最基本的因子，对作物影响最为显著[1]本文以温湿度作为检测对象，设计实现了基于AT89C51单片机的温湿度检测系统，测量准确、调试方便，具有很好的移植性。通过使用该系统，技术人员可以不受地点和气候影响，对粮食储备仓库、大棚蔬

菜种植基地、养殖场等场景的温湿度环境进行实时监测，进一步推动农业的发展。

1.方案简述

系统主要是通过51单片机作为核心控制来控制采集温湿度信号电路，A/D转换电路数据显示，用户设置等模块组成，主机（上位机）与分机（下位机）之间通过符合串行总线RS-232标准的通信信道与事先约定的协议进行通信。系统设计方框图如图1所示。

系统的特点是用户可以通过分机机中的键盘输入温湿度的上下限值和预置值，也可以对主机进行此操作，从而实现主机对大棚内作物生长环境的远程控制。

图1系统设计方框图

2.系统的工作原理

根据温室大棚内植物保持正常状态所需的温度和湿度，设计出温湿度参考值预先存储于单片机中。系统的数据采集部分是将温湿度传感器置于温室内部，测出室内的温湿度值，经过放大、A/D转换为数字量之后送入AT89C51单片机中，然后LED显示出温湿度

测量值。单片机将预设的参考值与测量值进行比较，根据比较结果作出判断。如图2.

图2温室大棚温湿度测控系统原理

3.系统设计方案

有AT89C51单片机作为核心控制部分。主要有以下功能：

（1）根据采集温度和湿度值和用户预设的温湿度上下限进行比对，从而控制加湿器和加热器的启停。

（2）响应用于输入，修改用户设定的温湿度上下限。

4.通信模块软硬件设计

4.1硬件设计

89C51单片机与PC机之间需用电平转换电路连接。本系统采用的串行通信的接口标准为RS-232C。

RS-232的主要电气特性为：带3-7k欧姆负载时驱动器的输出电平：逻辑“1”：-5~-12v；逻辑“0”：+5~+12v。不带负载时驱动器转换速率：<30v/US。接收器输入阻抗：3~7k欧姆之间。接收器输入电压的的允许范围：-25~+25v。最大负载电容：2500PF。

芯片包括两路驱动器和接收器的RS-232转换芯片。芯片内部有一个电压转换器，可以把输入的+5v电压转换为RS-232接口所需的

+10v电压的好处是工作电压为+5v.不需要额外电压[2]。

为了确保产品的极高的可靠性与卓越的长期稳定性，本设计采用 DHT11数字温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器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，包括一个电阻式感湿元件，并于一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。超小的体积、极低的功耗、信号传输距离可达20米以上，DHT11的供电电压为3－

5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需

发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。不仅提高了可靠性，而且降低了成本。4.2软件设计

系统软件设计部分将接收到的数据进行处理。并比较、反馈、输出到温、湿度的控制。系统软件采用模块化设计，本系统的程序按其功能可以分为3部分：主程序，采集程序，输入键值。主程序初始化之后，采集程序会进行模拟量的采集，并进行一系列的处理操作，包括：采集，转换，执行相应的操作等；按键程序以中断方式对按键做出反应。为了提高控制的抗干扰性能，考虑到实际的温湿度变化是缓慢的、连续的，采用分段定值平滑滤波算法[2]处理每次测得的温度和湿度值，以防止突发干扰使测量值波动很大，从而频繁关启加热和加湿电路致使系统工作不稳定。

5.总结

综合本设计使用AT89C51单片机对温室大棚内的温湿度进行数据的采集、接受、处理、发送和控制。针对不同的农作物可以通过设定农作物所期望环境因子参数的上、下限值。当系统检测到温、湿度有任何一个参数越限时，则启动报警设备。以便对执行机构进行相应控制。最大限度地提高了工作效率和节省了人力物力。

【参考文献】

[1]蔡象元，主编.现代蔬菜温室设施和管理[M].上海：上海科技技术出版社，1999.

[2]范逸之,VB与RS232串行通讯控制[M].北京：中国青年出版社.2000.

[2]达争尚，何俊华等，实时控制系统的单片机抗干扰设计[J].测控技术，2003,6:66-68.