大棚溫濕度自動檢測調控系統的設計

吳祉昂

摘 要 隨著科學技術的發展，人們的生活水平得到了很大的提高，人們對于生活質量也有了更高的要求。在這樣的基礎上，各種農業大棚得以建設起來。與此同時，對于大棚的智能化調節的要求越來越嚴格，依靠人力進行調節顯然已經無法滿足條件了，因此需要一套智能的調節系統來完成這項工作。本設計就是在這樣的背景之下產生的。本設計包括3個部分，分別為主控系統，檢測系統以及執行系統。主控系統由單片機構成，監測系統由溫度傳感器以及濕度傳感器構成，檢測系統負責檢測環境信息，并將檢測到的信息傳遞給單片機，單片機接收信息之后，發送命令給執行系統，執行系統負責調節大棚內的溫度以及濕度穩定。經過一系列的論證，本設計是合理的，能夠完成預定的目標。

關鍵詞 單片機；溫度；濕度；自動調節

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）222-0100-02

目前中國各方面的實力都得到了很大的提升，無論是制造業還是養殖業，現在都朝著更加科學化以及集約化的方向發展。現在人們的生活水平也得到了很大的提升，衣食住行各個方面都能體現出來。僅僅在飲食方面，人們的注意力現在早已經從溫飽方面，過渡到了健康層面，因此，各種綠色瓜果蔬菜已經成為了人們日常生活中不可缺少的一部分了。所以現在的種植業也在快速的發展，各種蔬菜瓜果大棚相繼建成并投入使用，為人們提供各種蔬菜，也為人們提供工作崗位。現在的大棚變得更加的智能化以及信息化，不僅能種植普通的瓜果蔬菜，甚至反季節的蔬菜都能大規模的種植。但是在另外一方面，蔬菜大棚的種植依然需要大量的人力物力，因此，對于大棚智能化方面的研究就顯得更加的重要。

在大棚的種植過程中，溫度以及濕度對于大棚中的作物的影響是非常大的，直接關系到其產量以及質量。而現在大棚中的溫度以及濕度的調節方面，主要還是靠著人為的調節。但是，這顯然需要人力較多時間花費在這上面，這并不符合現在自動化以及智能化的潮流。并且，人力的控制調節，很多情況下都不能達到及時、精準，溫度濕度對于植物的生長起到的作用是非常關鍵的，直接影響到其產量以及質量，絲毫的偏差都會引起很嚴重的后果。這也是一直在提倡精準農業的原因。因此，設計一款系統來自動調節大棚內的濕度以及溫度，以達到最佳的效果就顯得非常有必要。為了實現該系統的功能，首先要解決以下幾個方面的問題：

1）溫度的檢測問題。

2）溫度的調節問題。

3）濕度的檢測問題。

4）濕度的調節問題。

1 總體設計

該套智能系統是為了盡最大的可能來調節作物的生長環境，使其達到最佳的生長效果。其需要自動的檢測大棚內的溫度以及濕度，并且能夠自動對溫度以及濕度進行調節，這是一款典型的自動控制系統。目前對于自動控制系統的設計，用的最多的就是單片機控制以及PLC控制的方法，PLC由于其功能以及適應性方面的原因多用于工業生產方面，因此本設計采用單片機控制的方法。本設計利用單片機作為主控系統，另外還需要設計檢測系統以及執行系統。其中，檢測系統需要檢測溫度以及濕度兩方面的信息，因此，本設計采用了溫度傳感器以及濕度傳感器來完成這方面的任務。執行系統由溫度調節裝置以及濕度調節裝置構成，溫度調節裝置主要包括排風扇以及加熱機。濕度調節裝置主要由空氣加濕器組成。該系統的結構圖如圖1所示。

2 硬件設計

單片機：單片機目前問世僅僅40余年，但是自其問世之日起，就促進了工業控制方面的巨大發展，目前單片機已經在航空航天、軍事、儀器儀表等方面發揮了極其關鍵的作用。單片機本身在成本、功耗、體積等方面都非常具有優勢，因而得到了很多設計者的青睞。本設計采用STC89C51型單片機，該款單片機運算速度更快，功能更加可靠，并且具有可編程的能力，非常適合于初學者。

溫度傳感器：溫度傳感器的作用是把溫度信息轉換為電信息進行傳遞的器件。利用的原理為金屬的電阻隨著溫度的變化而變化的原理。本設計采用的溫度傳感器的型號為DS18B20。其采用單總線通信的方式。其數據傳輸方向是雙向的，所以其有很多的優點，例如結構簡單、成本低廉、維護簡單等。

濕度傳感器：濕度傳感器用于檢測相對濕度信息，本設計采用的傳感器的型號為DHT11。其精度可以達到正負百分之五。精度非常高，并且成本低廉，抗干擾能力強。在空調、除濕器、測試以及檢測設備中應用非常廣泛。

繼電器：繼電器作為低電流控制電路與大電流執行電路之間的橋梁，起到的作用是非常關鍵的。本設計采用的是電磁繼電器，利用的原理是通電后，電磁鐵產生磁力，帶動銜鐵吸合，完成所控制電路的通斷。該繼電器模塊采用低電平吸合的方式，直接由單片機控制，只需要單片機輸入一個低電平，就能夠控制繼電器吸合。進而帶動執行電路閉合。

3 軟件設計

本設計要制作的是一套智能的大棚調節系統，該套智能系統是為了盡最大的可能來調節作物的生長環境，使其達到最佳的生長效果。其需要自動的檢測大棚內的溫度以及濕度，并且能夠自動的對溫度以及濕度進行調節。具體需要溫度傳感器以及濕度傳感器檢測環境中溫度以及濕度信息，并且將該信息傳遞給單片機，經過計算，當溫度以及濕度達不到預定的程度時，啟動相應的調節設備進行調節。該設計的溫控部分系統流程圖如圖2所示。

該設計的濕度控制部分系統流程圖如圖3所示。

對于溫度以及濕度的調節，本設計利用的加熱機以及加濕器，由于單片機輸出的功率很小，驅動不了加熱機以及加濕器，因此，采用電磁繼電器作為中間橋梁。對于電磁繼電器的控制，本設計中利用的是電磁繼電器模塊，其分別有VCC，GND以及輸入端口，VCC以及GND為供電端口，故只需要對輸入端口輸入低電平就可以控制其閉合，進而控制外部電路的通斷。本設計中控制加熱機的繼電器與單片機的P3^5端口進行連接，控制加濕器的繼電器與單片機的P3^6端口進行連接，控制風機的繼電器與單片機的P3^7端口進行連接，只需要通過程序命令相應的端口輸出低電平，就能很好的控制相應的器械，調整相應的信息。

4 結論

本設計中包括了主控系統，檢測系統以及執行系統，通過這些系統之間的相互配合，完成了該設計的主體構架，實現了自動的檢測大棚內的溫度以及濕度的，并且能夠自動的對溫度以及濕度進行調節的效果，使得其能夠盡最大的可能來調節作物的生長環境，使其達到最佳的生長效果。目前我們國家的大棚種植業正在蓬勃的發展，該項設計對于大棚種植有著非常重要的意義，并且這對于養殖業也有很積極的影響。相信本設計必然能夠得到快速的推廣，使得大棚種植朝著更加科學的方向發展。

參考文獻

[1]郭愛芳.傳感器原理及應用[M].西安：電子科技大學出版社，2015.

[2]張毅剛.單片機原理及應用[M].北京：高等教育出版社，2009.

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