基于單片機的大棚溫濕度控制系統設計

摘要：針對研究蔬菜大棚智能溫濕度控制，設計了一種基于計算機自動控制的智能蔬菜大棚溫濕度控制系統。詳細闡述了該系統的溫濕度采集、溫濕度顯示、控制系統等系統軟硬件的設計思想，以DS18B20和HM1500LF作為溫濕度傳感器，以AT89S52單片機為系統核心，最后利用DELPHI軟件進行系統仿真。該研究設計的蔬菜大棚智能溫濕度控制系統人機界面良好，操作簡單方便，自動化程度高，造價低廉，具有良好的應用前景和推廣價值。
關鍵詞：溫度采集；濕度采集；LCD顯示；單片機

0 引言
植物的生長都是在一定的環境中進行的，在生長過程中受到環境中各種因素的影響，其中影響最大的是溫度和濕度。若晝夜的溫度和濕度變化很大，其對植物生長極為不利。因此必須對溫度和濕度進行監測和控制，使其適合植物的生長，以提高其產量和質量。
本系統就是針對大棚內溫度、濕度，研究單片機控制的溫室大棚自動控制，綜合考慮系統的精度、效率以及經濟性要求多方面因素之后，設計一種基于計算機自動控制的大棚溫濕度控制系統。
本系統實現的蔬菜大棚溫濕度控制系統的目標功能如下：
(1)系統能對大棚環境溫濕度進行采集和顯示(現場觀溫、濕度，軟件記錄)。
(2)能通過上位機端遠程設定蔬菜的生長期適宜溫濕度。由主控機統一設置系統時間和溫度濕度修正值。
(3)當大棚的環境溫濕度參數超過設定的上下限值時控制相應的系統啟動。
(4)可實時顯示當前溫度、時間、報警閾值等信息，并可查詢各時間段的溫濕度情況，并加以控制。

1 系統各組成模塊
本系統通過溫度傳感器DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，經過含有單片機的檢測系統的進一步分析處理，通過通信線路將信息上行到PC機，在PC機上可對溫濕度信號進行任何分析、處理。用戶可以通過下位機中的鍵盤輸入溫濕度的上下限值和預置值，也可以通過上位機進行輸入，從而實現上位機對大棚內作物生長的遠程控制。如果環境的實時參數超越上下限值，系統自動啟動執行機構調節大棚內溫度和濕度狀態，直到溫濕度狀態處于上下限值內為止。如果有預置初值，且與當前狀態不相等時，系統也會啟動執行機構實時動態調節溫濕度狀態，直到所處的平衡狀態與預置值相等為止。
上位機即PC機使用DELPHI軟件編寫的一個數據庫管理系統，可直接設置溫度的上下限值和讀取下位機的數據，并對下位機內的控制設備進行操作，調節大棚內溫濕度狀態。形成作物生長的走勢圖，從而通過生長走勢圖得出適合各種作物生長的最佳環境參數條件，為今后的溫室種植提供參考。
上下位機之間通過符合串行總線RS 232標準的通信通道以事先約定的協議進行通信。系統原理圖如圖1所示。

2 總體電路及工作過程說明
使用智能溫度傳感器DS18B20進行組網來測量各個采集點的溫度，HM1500LF來采集濕度，單片機AT89S52作為該系統的處理核心，單片機根據溫濕度傳感器檢測到的數據，把各個測量點的溫濕度存儲并顯示在LCD液晶顯示器上，同時顯示在PC機上。

3 數據采集模塊
本模塊主要采用DS18B20采集溫度，HM1500LF采集濕度，由單片機AT89S52作總的控制并顯示與傳輸。具體原理圖如圖2所示。