依據單片機設計的溫度濕度控制系統分析

孟凡超

（鄭州輕工業學院 電氣信息工程學院，河南 鄭州 450002；2.鄭州市電子信息工程學校，河南 鄭州 450007）

依據單片機設計的溫度濕度控制系統分析

孟凡超

（鄭州輕工業學院 電氣信息工程學院，河南 鄭州 450002；2.鄭州市電子信息工程學校，河南 鄭州 450007）

隨著國家新興農業的不斷發展，整個農業活動中的科技含量逐漸增加.而溫室作為高科技農業中的重要組成部分，對整個農業生產的推動力逐漸增加.據有關數據表示，我國國產溫室如今正以每年180萬公頃的面積飛速發展.在溫室的發展過程中，整個溫室溫度和濕度的合理控制能夠有效提高溫室作物的產量和質量，提高資源的利用效率和質量.伴隨科學技術的不斷發展，關于溫室溫度濕度管理方面的研究也逐漸形成了一定的體系.長期以來，我國國產溫室中關于溫度濕度的控制系統科技含量較低，管理混亂，因此，在引入單片機設計下的溫度濕度控制系統能夠轉化形成智能型控制系統，通過智能系統和程序來管理溫室的溫度和濕度.本文擬從單片機的作用入手，引入溫度濕度控制系統的操作模型，進而闡述其工作原理和改進之處，從而推動這一研究及早進入實用化.

單片機；溫度濕度管理；控制系統

隨著信息化不斷推進，科技水平的不斷提高，在生產過程中對生產設施的要求逐漸提高，性能極高的設備逐漸成為生產過程中的重要工具.而在農業生產過程中，尤其是溫室生產環境，對濕度和溫度的控制要求很高.以往，溫度濕度控制系統都是人為控制，通過儀器測量、固定記錄等方式來記錄環境空氣中溫度和濕度信息，這種科技含量低的檢測方式在時效上無法做到有效反饋，同時其準確性和科學性又大大降低，在具體生產中，往往還會產生一定的科學事故.而單片機的引入，能夠有效改善溫度濕度控制系統.

1 單片機的定義和作用

單片機是一種集成電路芯片，通過使用電路技術將CPU、RAM、ROM和定時器以及驅動電路、模擬多路轉化器等集成在硅片上的一個完整的微型計算機系統.單片機目前被廣泛應用于生產和生活.由于單片機在溫度檢測、信息存儲與實時控制方面有著極強的作用，同時利用單片機能夠確保整個過程的科學性和準確性.

單片機可以通過按鍵編程自行設定運轉系統參數，從而確保了整個過程的科學性.單片機體積小，制造成本低廉，同時只要需要操作控制系統，都能形成有效產品.在應用中，單片機控制功能強，同時能夠接收和發布處理指令.從而實現多機控制和分布式控制.因為單片機有著極強的抗干擾能力，且可靠性高，所以在生產生活中，經常使用單片機制作操作系統.在溫室使用過程中，溫度和濕度是兩個最重要的生產因素，溫度和濕度的檢測需要較多數量的檢測儀器，而整個儀器基本分布于各個地方，在數據搜集和整理上單片機的使用也恰好滿足需要.依據單片機設計的溫度濕度控制系統可以有效收集數據、及時科學的進行分析，且成本低廉，系統整體性價比較高.

2 基于單片機基礎之上的溫度濕度控制系統總體設計方案及內容和工作原理

為有效檢測溫室濕度和溫度情況，確保溫度濕度控制系統符合實際應用.本系統設計采用INTEL生產的8051單芯片微控制器.作為MCS單芯片的一種，8051芯片有著同步式的順序系統，而且這一系統的工作完全依賴于時脈信號，通過內建始終產生器，在應用中只要保證其他震蕩子和電容，就能夠讓系統產生同步信號.

2.1 溫度濕度控制系統總體設計方案

本系統設計方案將依據8051芯片設置.通過對各分部點采集器對溫度和濕度進行采集，進而將采集數據發送到處理器中進行分析，且根據系統設置一定參數，而當檢測數值超過這一參數時，系統就會發出一定提醒，從而進行人工干預.通過集成開發環境將程序的編輯、處理數據、鏈接、調試以及轉化處理等功能為一體，經過功能合理分配，整個系統控制更加有效.

2.2 溫度濕度控制系統的功能與內容

本系統設計方案通過設計溫度濕度控制器來對溫室內部的溫度和濕度進行檢測和數據收集、數據分析.該設備在運轉過程中，整體是一個完整系統，而整個運轉過程是獨立的.在數據收集、分析之后，當超過預定參數時，將發出預警提醒，從而可以有效解決問題.溫度濕度系統的具體系統要求如下：首先，工作環境應選擇溫室，其次溫度測量誤差在0.5℃作用，而測溫范圍應不低于0℃，不高于55℃，在濕度測量上，誤差應該在2.5%RH以內，同時濕度范圍在0～100%RH之間，也要設置溫濕度報警系統.從檢測環境到檢測數據直至預警系統都要涉及.

2.3 溫度濕度控制系統的設計原則

針對溫度濕度這一控制系統，在設計過程中有許多影響和制約因素，而設計原則中首先要考慮產品的科學性和可靠性，需要在預定時間內完成系統檢測，要具備自我診斷功能，在電路板的設計過程中，要合理的分布.整個過程中，要注意成本控制，這是系統設計中需要考慮的重要因素.要更多運用軟件，降低成本消耗，采用性價比更為合適的硬件設備.整個溫度濕度控制系統需要保障一下功能實施，首先要合適處理溫度、濕度參數，其次要對數據有效處理、有效存儲，最后要有獨立的數據處理系統，同時還要能夠確保具備一個處理能力強、可靠性高的系統處理器.本系統是基于Intel8051單片機設置的，這一系統需要具備溫度采集模塊、濕度采集模塊、計時模塊、存儲記憶模塊、報警預警系統等功能措施.

2.4 溫度濕度控制系統的工作原理簡介

整個溫度濕度控制系統以單片機為中樞機構，通過對溫度和濕度的具體測量，結合通信技術的測控技術、預警提醒，以傳感器作為測量元件，構成整個系統運作的基本過程.在整個過程中始終以Intel8051作為核心，使用線路傳輸溫度濕度傳感器所采集的內容，還要把采集的數據顯示在一定的數據顯示器上，Intel8051作為核心處理模塊，在整個過程中要起到統籌和協調作用，結合預定參數，形成一定的預警系統，保障整個溫室的正常運作.

3 溫度濕度控制系統硬軟件設計方案及內容

3.1 硬件設置方案

Intel8051單片機設計了相關振蕩頻率，同時通過控制系統設置節能模式，在節能模式下，處理器可以暫時停止工作，而存儲管理器定時記錄數據，系統可以正常運轉、繼續工作.而性價比極高的Intel8051單片機可以作為整個系統的控制器.在溫度濕度控制系統中，各組成部分的正常運轉都依據時間點，穩定工作，而時間點的頻率將直接影響單片機的穩定性和速度.復位電路復位作為單片機的初始操作，只用復位引腳加上一定的機器周期，就可以是單片機復位.而復位這一過程經常采用自動復位和按鈕控制復位兩種方式.在這一過程中需要充分保障電容的充電過程和時間.關于傳感器，要使用AD2351數字溫濕度傳感.整個傳感器設計要使用專用的數字模塊采集技術和傳感技術.在這一過程中要保障感濕元件和側溫設施有效運轉，校準系統通過一定的程序形式，使得整個系統集成更為簡單快捷.在系統設置中我們要充分建立一定的預警系統，通過固定參數的設置，當系統采集的數據不符合這一要求時，要給與一定的警示.最后，在這一過程中要有一定的顯示模塊，通過電壓對顯示區域進行控制，在這一過程中基本不需要人工干預，只要在合適的狀態下，都能確保數據采集有效及時，同時還要及時分析，從而確保整個系統運轉良好運作.

3.2 軟件設置方案

溫度和濕度檢測過程中最重要的一部分就是將溫度和濕度的測量結果轉化為具體的數字.這是整個系統中最重要的，只有經過單片機的處理，才能確保溫度和濕度數據采集的精確性，而精確性又關系到整個系統的檢測與預警.通過采用AD2351傳感器的使用可以有效確保整個系統良性、合理運轉.在軟件設置方案中，Intel8051首先完成對串口等各項組成部分的初始化工作，然后讀取AD2351的數據內容，同時依據設置的系統參數對數據進行考核，當數據出現問題時，要重新讀取數據.主機發出信號后，要連續接收傳感器的統計數據.在軟件方面，溫度和濕度的判斷預警體系是判斷整個系統是否合理的重要組成部分，判斷與預警體系通過對當前溫室內部實際溫度和濕度與要求的濕度和溫度范圍進行對比，進而進行判斷，然后再進行控制.控制模塊是整個系統的中樞機構，當溫度和濕度較高時，要及時做下降處理，而當溫度和濕度低于下限時，要及時增加.當差別范圍過大時，要及時啟動預報，且引入人為控制.而關于溫度和濕度判斷控制系統程序的整體設計流程如圖1所示.

圖1 溫度和濕度控制系統整體設計流程

4 結語

基于INTEL8051的溫濕度控制系統，經實驗驗證，溫濕度偏差小，精準度和科學性更高，在整個運作過程中，運行平穩無差錯.而顯示中通過使用LCD設施，讀數更加便捷.面對國內外溫度和濕度檢測使用的檢測設施逐漸增多和應用范圍更廣這一局面，我們要僅僅結合單片機和集成電路技術不斷提高的水平，形成性能更加穩定、結果更加準確等數據采集系統.科技含量的不斷增加，信息化產業的不斷推進，人們生活水平的不斷提高，就需要我們充分利用科技服務人民，為人民帶來更多收益.在溫室生產中，溫度和濕度的要求更加嚴格，基于單片機的溫濕度監測控制設計系統，通過對環境的溫濕度檢測進行詳細的設計，從而確保結果的科學性和參考性.采用高性能的控制芯片INTEL8051，高精度數字溫濕度傳感器AD2351.向板塊化、快速化、智能化的單片機數據采集系統靠近.理論只有應用實踐才能得到檢驗，通讀對溫室溫度和濕度的有效改革，能夠為溫室作物生長提供更加便利的環境，而這也有良好的發展前景.

〔1〕趙鴻圖．基于單片機的溫度控制系統設計與實現［J］．微計算機信息，2010（4）：12-14.

〔2〕易順明，趙海蘭，袁然．基于單片機的大棚溫濕度控制系統設計［J］．現代電子技術，2011（7）：17-19.

〔3〕張毅剛．單片機原理及應用［M］．北京：高等教育出版社, 2013.12-15.

TP273

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1673-260X（2014）12-0019-02