基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對研究蔬菜大棚智能溫濕度控制，設(shè)計了一種基于計算機自動控制的智能蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)。詳細闡述了該系統(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)計思想，以DS18B20和HM1500LF作為溫濕度傳感器，以AT89S52單片機為系統(tǒng)核心，最后利用DELPHI軟件進行系統(tǒng)仿真。該研究設(shè)計的蔬菜大棚智能溫濕度控制系統(tǒng)人機界面良好，操作簡單方便，自動化程度高，造價低廉，具有良好的應(yīng)用前景和推廣價值。
關(guān)鍵詞：溫度采集；濕度采集；LCD顯示；單片機

0 引言
植物的生長都是在一定的環(huán)境中進行的，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，其對植物生長極為不利。因此必須對溫度和濕度進行監(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)就是針對大棚內(nèi)溫度、濕度，研究單片機控制的溫室大棚自動控制，綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟性要求多方面因素之后，設(shè)計一種基于計算機自動控制的大棚溫濕度控制系統(tǒng)。
本系統(tǒng)實現(xiàn)的蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的目標功能如下：
(1)系統(tǒng)能對大棚環(huán)境溫濕度進行采集和顯示(現(xiàn)場觀溫、濕度，軟件記錄)。
(2)能通過上位機端遠程設(shè)定蔬菜的生長期適宜溫濕度。由主控機統(tǒng)一設(shè)置系統(tǒng)時間和溫度濕度修正值。
(3)當大棚的環(huán)境溫濕度參數(shù)超過設(shè)定的上下限值時控制相應(yīng)的系統(tǒng)啟動。
(4)可實時顯示當前溫度、時間、報警閾值等信息，并可查詢各時間段的溫濕度情況，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)過含有單片機的檢測系統(tǒng)的進一步分析處理，通過通信線路將信息上行到PC機，在PC機上可對溫濕度信號進行任何分析、處理。用戶可以通過下位機中的鍵盤輸入溫濕度的上下限值和預(yù)置值，也可以通過上位機進行輸入，從而實現(xiàn)上位機對大棚內(nèi)作物生長的遠程控制。如果環(huán)境的實時參數(shù)超越上下限值，系統(tǒng)自動啟動執(zhí)行機構(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，且與當前狀態(tài)不相等時，系統(tǒng)也會啟動執(zhí)行機構(gòu)實時動態(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。
上位機即PC機使用DELPHI軟件編寫的一個數(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的數(shù)據(jù)，并對下位機內(nèi)的控制設(shè)備進行操作，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。
上下位機之間通過符合串行總線RS 232標準的通信通道以事先約定的協(xié)議進行通信。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進行組網(wǎng)來測量各個采集點的溫度，HM1500LF來采集濕度，單片機AT89S52作為該系統(tǒng)的處理核心，單片機根據(jù)溫濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)，把各個測量點的溫濕度存儲并顯示在LCD液晶顯示器上，同時顯示在PC機上。

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AT89S52作總的控制并顯示與傳輸。具體原理圖如圖2所示。