基于STC單片機的溫濕度控制系統設計

□張 瑩 張海輝

（西北農林科技大學機械與電子工程學院 陜西 楊凌 712100）

基于STC單片機的溫濕度控制系統設計

□張 瑩 張海輝

（西北農林科技大學機械與電子工程學院 陜西 楊凌 712100）

針對溫室環境的溫濕度控制問題，結合現有成熟技術，設計了以STC12C5A60S2單片機為核心的一種基于485總線的溫濕度控制系統，本系統在已建立的環境數據庫基礎上調試使用，結果表明，本系統具有運行可靠，人機交互友好，可有效降低工作強度，從而具有良好的應用價值。

單片機；溫濕度；實時監測；自動控制

1 系統硬件設計

如圖1所示，本系統可以實現大棚溫濕度的自動控制，具體的，單片機模塊作為系統的核心控制部分，將溫濕度檢測模塊測到的數據通過總線上傳，再由通信模塊將這些數據傳送給上位機。在實際應用中，上位機與各節點以總線通訊方式連接，通過通信模塊與上位機的多個監測節點進行通信，通過溫濕度調節設備的自動控制改變環境溫濕度。

1.1 單片機控制模塊

本系統采用STC12C5A60S2單片機，內部集成MAX810專用復位電路。利用P4.7口單片機采取上電自復位方式。P0口外接上拉電阻，為預留口，方便以后節點功能的擴展。XTAL1和 XTAL2接晶振電路，接頻率為12MHZ的晶振。P1.0-P1.7口接傳感器的數據線或時鐘線，相同的I/O可接不同的傳感器，只需要改變程序接口定義即可。

圖1 系統整體結構圖

1.2 溫濕度采集模塊

如圖2所示，本系統采用的傳感器為SHT10溫濕度傳感器，該傳感器屬于目前應用較為廣泛的數字式溫濕度傳感器，具有14位的A/D轉換器，采用I2C總線形式，具有較高的精度和數據采集方式，電壓范圍為4V—5.5V，溫度測量范圍為－40℃—123℃，濕度測量范圍為0—100%RH。該傳感器的外圍電路用R13=4.7K，R14=1K，對時鐘線SCK和數據線SDK進行了上拉，使之能夠與單片機I/O能夠進行通信。

1.3 通信模塊

該設備模塊外接5V直流電源，在本系統中，其接口原理圖如圖3所示，利用RS232轉485模塊，單片機將數據發出后或接收數據時完成與上位機的通信。現場各個節點自動將環境參數實時發到485總線上，485總線對各個節點的數據進行匯總，發送給上位機，在上位機上完成485轉化為RS232的過程。

圖2 SH T10與單片機連接電路圖

1.4 輸出控制模塊

輸出控制模塊主要分為預警電路和繼電器控制電路兩部分。預警電路采用提示器與發光二極管組成的聲光預警系統，該預警電路采用壓電式有源提示器，由多諧振蕩器、壓電發聲片、阻抗器及聲音放大腔及外殼等組成。當接通 4.5V～15V的直流電壓時，多諧振蕩器開始起振，系統能夠輸出1.5～2.5kHz的音頻信號，阻抗器推動壓電發聲片發聲；繼電器輸出部分選用了4路DC5V繼電器控制，整個電路用單片機P3.2—P3.5口驅動，相對應一路的通斷則通過4個發光二極管來顯示。從而控制相應的裝置進行動作，完成加溫、降溫、加濕和除濕功能。電路如圖4所示。

2 系統軟件設計

對系統的主控模塊、顯示程序、數據讀寫、執行機構和預警模塊等進行編程設計，首先在上位機上對檢測數據的有效范圍進行設定，進而通過測量值和設定值的比較，調用溫濕度采集模塊函數測出大棚內溫濕度的實時數據，將比對數據上傳給單片機主控模塊，單片機主控模塊對數據進行比對分析，將數據通過通信模塊傳送給上位機，通過上位機顯示實時測量數據，實現存儲測量數據等功能和人機交互；當實際溫濕度超出設定有效范圍時，單片機判斷后進行預警并啟動相應溫濕度調控設備進行溫濕度的調節，單片機設定一定的延時，經延時后重復對大棚內的溫濕度進行檢測并再次判斷；如果溫濕度值在設定區域內并穩定不變，系統直接進入延時階段，對應的設備停止工作。

圖4 繼電器控制電路圖

結束語

本系統已經在專業的環境數據庫基礎上進行調試驗證。試驗結果表明，本系統可以實現大棚內溫濕度的實時監測，并按照設定溫度開啟、關閉加溫、降溫、加濕和除濕裝置，有效保證溫室溫度在設定范圍內，滿足植物正常生長的要求，具有良好的應用價值。

1004-7026（2016）17-0030-01

TP273.5

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.17.025