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：本系統分為硬件和軟件兩個部分，在硬件部分，我們根據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據，通過無線接收和發送將檢測的數據通過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

隨著農業的發展，對于農業技術的要求也越來越高，溫室大棚在農業方面占了主導，溫室大棚技術顯得尤為重要，傳統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。

2 基于單片機在溫室大棚里的設計與實驗的方案

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

溫室大棚監控系統是基于AT89S51單片機為中央控制單元，該中心負責系統的操作和控制，從而達到各個模塊之間的協調工作。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據。報警功能是通過報警模塊進行實現，這會體現在蜂鳴器上。

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，溫濕度調節系統以及溫度傳感器電路模塊。

3.1 系統硬件流程圖

AT89S51單片機是此系統的核心，通過數字溫濕度傳感器AM2301單總線數據采集，通過AT89S51單片機在LCD1602上顯示收集的數據，如果采集的參數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，從而實現磁場交變帶動鉬片振動發聲。

3.3 溫濕度傳感器電路

DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數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

系統的程序編程采用的是C語言編程，以Keil uVision4為開發環境，通過與硬件的集合實現軟件的要求。

（1）通過溫濕度傳感器檢測溫濕度；（2）通過無線接收與發送模塊將數據傳送到單片機上，由單片機檢測處理數據；（3）將單片機處理過的數據通過LCD1602顯示出來；（4）單片機將檢測處理過的數據，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，蜂鳴器發出報警聲音，然后溫濕度調節系統調節后，單片機再次檢測溫濕度，循環作用后以達到目的。

5 實驗結果和數據

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，為農業設施群監控室提供準確可靠的數據。

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：省級大學生創新創業項目：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。