基于單片機的溫濕度控制系統的研究與應用

陳復興

摘 要 工藝生產中不論是控制系統還是數據采集系統，對于單片機的運用都越來越廣泛，主要是由于其自身特點。準確地測量溫度和濕度這兩個工藝生產中的基本參數對生產和研究有著重要的意義。單片機主要是對溫濕度的監測和控制，監測過程通過傳感器來完成，監測結果通過單片機發送，然后根據結果采用增量式PID算法進行自動控制。

關鍵詞 單片機 溫濕度控制系統 研究

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

工業控制自動化系統的不斷發展，使得很多設備實現了無人值守或者不間斷的運行，這些設備正常運行的基礎就是管理人員要確保設備各個參數的正確。溫度與濕度是常用的被控參數，利用單片機對溫度和濕度進行智能的監測和控制，將有利于設備的正常運行。本文就溫室溫度濕度控制系統進行分析，對溫濕度控制系統中單片機系統的應用做出了詳細的闡述。

1單片機概述

單片機實際上就是一個高度集成的電路芯片，其中包括中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器和多種中斷系統、定時系統等，這些部件通過超大規模集成電路系統集成到硅片上的計算機系統就是單片機。單片機實現自動控制的技術簡稱為單片機技術。單片機技術隨著科技的發展而得到了越來越廣泛的應用，比如工程自動化控制、溫室等。單片機使得溫室設計走向了集約化和規模化的道路，使其成為了最有活力的產業之一。

單片機的體積較小、能耗非常低、可控制性強、擴展靈活和使用方便的特點，使其廣泛地被運用到儀器、儀表、汽車等行業。單片機在近幾年的發展尤為快速，在以往功能的基礎上又增添了很多新功能，成為了工業控制領域不能缺少的微控制器。

正是由于單片機的眾多特點，溫室中溫度濕度的控制才更加便捷，管理人員只要通過電腦就能夠監測和控制溫室中的溫度、濕度各種參數，還可以同時對多個溫室進行監測和控制，在一定程度上節約了人力和物力，提高了工作效率。

2基于單片機的溫濕度控制系統的工作原理

溫室溫濕度控制系統開始工作之后，管理人員要在系統內輸入最初設定的溫度與濕度的數值，單片機系統將管理人員的設置保持到芯片中。單片機進入到主程序之后，開始檢測溫度傳感器和濕度傳感器的溫度、濕度狀態，將測量數據通過顯示屏顯示出來。當溫度（或者濕度）測量數值小于芯片中的設定值時，單片機根據處理的結果通過控制的輸出接口是加溫（或者加濕）設備開始工作；當測量的數值大于芯片中的設定值時，單片機通過控制輸出接口是加溫（或者加濕）設備停止工作。

3基于單片機的溫濕度控制系統研究

3.1溫濕度控制系統的功能

利用溫濕度控制器對溫室的溫濕度進行控制，要實現該設備的獨立工作，將測量得到的溫濕度參數通過液晶顯示屏實時地顯示出來，當測量的溫濕度參數不在設定范圍內時，系統進行語音報警，提示管理人員溫室溫濕度的異常情況。

3.2溫濕度控制系統設計原理

3.2.1溫濕度控制系統要安全可靠

溫濕度控制系統在特定的條件、時間完成規定的功能就稱其為系統安全可靠。如果溫濕度系統安全和可靠程度不達標，系統出現故障的幾率就會加大，經濟方面和信譽方面的損失也會加大，還可能威脅到人身安全或者造成其他更加嚴重的后果。

要做到單片機溫濕度控制系統的安全可靠就需要注意以下幾個方面：元器件選用方面、電路板設計方面、供電電源和輸入輸出通道抗干擾措施方面、軟硬件的濾波方面和系統自我診斷功能方面。

3.2.2溫濕度控制系統要有高性價比

性能與價格之間的比例就是性價比，在溫濕度控制系統設計時要考慮到這個方面。要在滿足產品性能需要的基礎上找到價位最為合適的。在系統設計過程中保證系統的高性能是一個方面，同時也要注意到系統的成本問題，盡量降低成本。

3.3溫濕度控制系統的設計方案

采集溫濕度參數、處理和顯示參數、存儲數據、播報語音和控制溫濕度是溫濕度系統需要實現的幾個功能。系統既能夠獨立對數據進行處理和對外圍電路進行控制，也要能夠實現人機交流，這就要求重要處理器要選用處理能力強、可靠性高、結構簡單的CPU。系統主要包括的模塊有溫度采集、濕度采集、時鐘、存在和語言報警。

4溫濕度控制系統的硬件、軟件介紹

溫濕度控制系統的硬件主要的是兩個部分，一個是溫濕度傳感器部分，另一個是溫濕度控制器部分。具體的硬件包括傳感器、系統電位電路、時鐘與復位電路、存儲芯片、語音報警線路、其他外圍電路等。在溫濕度控制系統的設計過程中，要先考慮硬件各個模塊的功能，根據功能選擇最適合的芯片，最后進行電路的搭接，在電路的實現過程中PCB板設計及焊接的過程中要對出現的問題多加注意，避免之后在系統調試和工作中出現問題。

溫濕度控制系統的軟件設計主要要注意的是：軟件的機構、數據、硬件結構程序及軟件的過程設計。溫濕度控制系統中的軟件主要包括：系統開發工具、主函數、顯示界面程序、溫濕度數據采集程序、I2C總線和SPI總線程序、語言報警程序等。

5總結

本文對溫濕度控制系統的工作原理、組成結構及設計原則、性能進行了詳細地闡述，基于單片機的溫濕度控制系統具有結構簡單，響應快、抗干擾強的特點，能夠實現溫室中溫度和濕度的監測和控制，具有非常好的實用性。

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