基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)研究蔬菜大棚智能溫濕度控制，設(shè)計(jì)了一種基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的智能蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的溫濕度采集、溫濕度顯示、控制系統(tǒng)等系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)思想，以DS18B20和HM1500LF作為溫濕度傳感器，以AT89S52單片機(jī)為系統(tǒng)核心，最后利用DELPHI軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真。該研究設(shè)計(jì)的蔬菜大棚智能溫濕度控制系統(tǒng)人機(jī)界面良好，操作簡單方便，自動(dòng)化程度高，造價(jià)低廉，具有良好的應(yīng)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(jī)

0 引言
植物的生長都是在一定的環(huán)境中進(jìn)行的，在生長過程中受到環(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(duì)植物生長極為不利。因此必須對(duì)溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測和控制，使其適合植物的生長，以提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。
本系統(tǒng)就是針對(duì)大棚內(nèi)溫度、濕度，研究單片機(jī)控制的溫室大棚自動(dòng)控制，綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟(jì)性要求多方面因素之后，設(shè)計(jì)一種基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的大棚溫濕度控制系統(tǒng)。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的目標(biāo)功能如下：
(1)系統(tǒng)能對(duì)大棚環(huán)境溫濕度進(jìn)行采集和顯示(現(xiàn)場觀溫、濕度，軟件記錄)。
(2)能通過上位機(jī)端遠(yuǎn)程設(shè)定蔬菜的生長期適宜溫濕度。由主控機(jī)統(tǒng)一設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間和溫度濕度修正值。
(3)當(dāng)大棚的環(huán)境溫濕度參數(shù)超過設(shè)定的上下限值時(shí)控制相應(yīng)的系統(tǒng)啟動(dòng)。
(4)可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度、時(shí)間、報(bào)警閾值等信息，并可查詢各時(shí)間段的溫濕度情況，并加以控制。

1 系統(tǒng)各組成模塊
本系統(tǒng)通過溫度傳感器DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，經(jīng)過含有單片機(jī)的檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步分析處理，通過通信線路將信息上行到PC機(jī)，在PC機(jī)上可對(duì)溫濕度信號(hào)進(jìn)行任何分析、處理。用戶可以通過下位機(jī)中的鍵盤輸入溫濕度的上下限值和預(yù)置值，也可以通過上位機(jī)進(jìn)行輸入，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)大棚內(nèi)作物生長的遠(yuǎn)程控制。如果環(huán)境的實(shí)時(shí)參數(shù)超越上下限值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度和濕度狀態(tài)，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值內(nèi)為止。如果有預(yù)置初值，且與當(dāng)前狀態(tài)不相等時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)溫濕度狀態(tài)，直到所處的平衡狀態(tài)與預(yù)置值相等為止。
上位機(jī)即PC機(jī)使用DELPHI軟件編寫的一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可直接設(shè)置溫度的上下限值和讀取下位機(jī)的數(shù)據(jù)，并對(duì)下位機(jī)內(nèi)的控制設(shè)備進(jìn)行操作，調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度狀態(tài)。形成作物生長的走勢圖，從而通過生長走勢圖得出適合各種作物生長的最佳環(huán)境參數(shù)條件，為今后的溫室種植提供參考。
上下位機(jī)之間通過符合串行總線RS 232標(biāo)準(zhǔn)的通信通道以事先約定的協(xié)議進(jìn)行通信。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

2 總體電路及工作過程說明
使用智能溫度傳感器DS18B20進(jìn)行組網(wǎng)來測量各個(gè)采集點(diǎn)的溫度，HM1500LF來采集濕度，單片機(jī)AT89S52作為該系統(tǒng)的處理核心，單片機(jī)根據(jù)溫濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)，把各個(gè)測量點(diǎn)的溫濕度存儲(chǔ)并顯示在LCD液晶顯示器上，同時(shí)顯示在PC機(jī)上。

3 數(shù)據(jù)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(jī)AT89S52作總的控制并顯示與傳輸。具體原理圖如圖2所示。