基于單片機在溫室大棚中的設計與實驗

陳元偉++程叢叢++馮浩

摘 要：本系統(tǒng)分為硬件和軟件兩個部分，在硬件部分，我們根據(jù)實驗的要求對實驗所需的材料進行了仔細的選取，對硬件功能進行了精密的檢測，對硬件模塊進行了詳細的設計。我們采用的是AT89S51為核心的單片機，通過溫濕度傳感器檢測并收集數(shù)據(jù)，通過無線接收和發(fā)送將檢測的數(shù)據(jù)通過LCD1602顯示。

關鍵詞：溫室大棚；AT89S51；溫濕度傳感器；LCD1602顯示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.139

1 引言

隨著農業(yè)的發(fā)展，對于農業(yè)技術的要求也越來越高，溫室大棚在農業(yè)方面占了主導，溫室大棚技術顯得尤為重要，傳統(tǒng)的溫室大棚技術暴露出了很大的局限性，主要是對溫濕度的檢測與控制達不到一定的準確度，所以對溫室大棚的要求越來越高，我們急需研究一個對溫室大棚溫濕度檢測和控制的系統(tǒng)。

2 基于單片機在溫室大棚里的設計與實驗的方案

本系統(tǒng)在參數(shù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示、判斷報警過程中都要通過AT89S51單片機進行運算，因為AT89S51單片機是此系統(tǒng)的核心。數(shù)字溫濕度傳感器AM2301單總線數(shù)據(jù)采集，AT89S51單片機在LCD1602上顯示收集的數(shù)據(jù)。如果采集的參數(shù)結果超出設定的標準范圍，蜂鳴器就會經行實時的報警。

溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)是基于AT89S51單片機為中央控制單元，該中心負責系統(tǒng)的操作和控制，從而達到各個模塊之間的協(xié)調工作。單片機把所采集的值合理地處理，并在液晶屏上顯示相應的數(shù)據(jù)。報警功能是通過報警模塊進行實現(xiàn)，這會體現(xiàn)在蜂鳴器上。

3 硬件電路設計

硬件模塊分為蜂鳴器電路模塊，LCD顯示電路模塊，溫濕度調節(jié)系統(tǒng)以及溫度傳感器電路模塊。

3.1 系統(tǒng)硬件流程圖

AT89S51單片機是此系統(tǒng)的核心，通過數(shù)字溫濕度傳感器AM2301單總線數(shù)據(jù)采集，通過AT89S51單片機在LCD1602上顯示收集的數(shù)據(jù)，如果采集的參數(shù)結果超出設定的標準范圍，蜂鳴器就會經行實時的報警。

3.2 蜂鳴器電路

系統(tǒng)采取的是有源蜂鳴器，有源蜂鳴器工作的理想電流信號是直流電，因為蜂鳴器內部有一簡單的振蕩電路，能將恒定的直流電轉化成一定頻率的脈沖信號，通電后振蕩電路產生信號電流通過電磁線圈，從而實現(xiàn)磁場交變帶動鉬片振動發(fā)聲。

3.3 溫濕度傳感器電路

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它主要應用于溫濕度檢測技術方面，有較高的準確度，在3-5.5V電壓下就可工作。傳感器包括一個電阻式感濕原件和一個NTC測溫原件，并與一個高性能8位單片機相連。

3.4 LCD顯示電路模塊

系統(tǒng)使用的LCD1602為顯示屏，1602的顯示容量為16*2的字符，芯片的電壓為4.5-5.5V。

4 軟件的設計

系統(tǒng)的程序編程采用的是C語言編程，以Keil uVision4為開發(fā)環(huán)境，通過與硬件的集合實現(xiàn)軟件的要求。

（1）通過溫濕度傳感器檢測溫濕度；（2）通過無線接收與發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)傳送到單片機上，由單片機檢測處理數(shù)據(jù)；（3）將單片機處理過的數(shù)據(jù)通過LCD1602顯示出來；（4）單片機將檢測處理過的數(shù)據(jù)，和開始設置的值比較，如果超限或低于，單片機就會將信號電流傳給蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出報警聲音，然后溫濕度調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)后，單片機再次檢測溫濕度，循環(huán)作用后以達到目的。

5 實驗結果和數(shù)據(jù)

通過實驗，可以實時精準的檢測到溫室大棚里的溫濕度，避免了人為的不精準，造成的的誤差，為農業(yè)設施群監(jiān)控室提供準確可靠的數(shù)據(jù)。

6 結論

針對單片機在溫室大棚中的設計與實驗，對硬件電路的設計和軟件的設計做了充分詳細的介紹與說明。通過硬件和軟件的相互結合實現(xiàn)單片機在大棚中的作用，在此過程中我們學習了硬件結構、軟件的調試。

參考文獻：

[1]沈東凱.智能溫濕度控制系統(tǒng)的設計與實踐D].南京：南京航空航天大學自動控制系，1997.

[2]孫曾圻等.智能控制理論與技術[M].北京：清華大學出版社，1992.

基金項目：省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目：基于單片機在溫室大棚中的設計與實驗（編號：201610379134）

作者簡介：陳元偉（1996-），男，安徽馬鞍山人，學生，研究方向：單片機控制。