基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用

陈复兴

摘 要 工艺生产中不论是控制系统还是数据采集系统，对于单片机的运用都越来越广泛，主要是由于其自身特点。准确地测量温度和湿度这两个工艺生产中的基本参数对生产和研究有着重要的意义。单片机主要是对温湿度的监测和控制，监测过程通过传感器来完成，监测结果通过单片机发送，然后根据结果采用增量式PID算法进行自动控制。

关键词 单片机 温湿度控制系统 研究

中图分类号：TP27 文献标识码：A

工业控制自动化系统的不断发展，使得很多设备实现了无人值守或者不间断的运行，这些设备正常运行的基础就是管理人员要确保设备各个参数的正确。温度与湿度是常用的被控参数，利用单片机对温度和湿度进行智能的监测和控制，将有利于設备的正常运行。本文就温室温度湿度控制系统进行分析，对温湿度控制系统中单片机系统的应用做出了详细的阐述。

1单片机概述

单片机实际上就是一个高度集成的电路芯片，其中包括中央处理器、随机存储器、只读存储器和多种中断系统、定时系统等，这些部件通过超大规模集成电路系统集成到硅片上的计算机系统就是单片机。单片机实现自动控制的技术简称为单片机技术。单片机技术随着科技的发展而得到了越来越广泛的应用，比如工程自动化控制、温室等。单片机使得温室设计走向了集约化和规模化的道路，使其成为了最有活力的产业之一。

单片机的体积较小、能耗非常低、可控制性强、扩展灵活和使用方便的特点，使其广泛地被运用到仪器、仪表、汽车等行业。单片机在近几年的发展尤为快速，在以往功能的基础上又增添了很多新功能，成为了工业控制领域不能缺少的微控制器。

正是由于单片机的众多特点，温室中温度湿度的控制才更加便捷，管理人员只要通过电脑就能够监测和控制温室中的温度、湿度各种参数，还可以同时对多个温室进行监测和控制，在一定程度上节约了人力和物力，提高了工作效率。

2基于单片机的温湿度控制系统的工作原理

温室温湿度控制系统开始工作之后，管理人员要在系统内输入最初设定的温度与湿度的数值，单片机系统将管理人员的设置保持到芯片中。单片机进入到主程序之后，开始检测温度传感器和湿度传感器的温度、湿度状态，将测量数据通过显示屏显示出来。当温度（或者湿度）测量数值小于芯片中的设定值时，单片机根据处理的结果通过控制的输出接口是加温（或者加湿）设备开始工作；当测量的数值大于芯片中的设定值时，单片机通过控制输出接口是加温（或者加湿）设备停止工作。

3基于单片机的温湿度控制系统研究

3.1温湿度控制系统的功能

利用温湿度控制器对温室的温湿度进行控制，要实现该设备的独立工作，将测量得到的温湿度参数通过液晶显示屏实时地显示出来，当测量的温湿度参数不在设定范围内时，系统进行语音报警，提示管理人员温室温湿度的异常情况。

3.2温湿度控制系统设计原理

3.2.1温湿度控制系统要安全可靠

温湿度控制系统在特定的条件、时间完成规定的功能就称其为系统安全可靠。如果温湿度系统安全和可靠程度不达标，系统出现故障的几率就会加大，经济方面和信誉方面的损失也会加大，还可能威胁到人身安全或者造成其他更加严重的后果。

要做到单片机温湿度控制系统的安全可靠就需要注意以下几个方面：元器件选用方面、电路板设计方面、供电电源和输入输出通道抗干扰措施方面、软硬件的滤波方面和系统自我诊断功能方面。

3.2.2温湿度控制系统要有高性价比

性能与价格之间的比例就是性价比，在温湿度控制系统设计时要考虑到这个方面。要在满足产品性能需要的基础上找到价位最为合适的。在系统设计过程中保证系统的高性能是一个方面，同时也要注意到系统的成本问题，尽量降低成本。

3.3温湿度控制系统的设计方案

采集温湿度参数、处理和显示参数、存储数据、播报语音和控制温湿度是温湿度系统需要实现的几个功能。系统既能够独立对数据进行处理和对外围电路进行控制，也要能够实现人机交流，这就要求重要处理器要选用处理能力强、可靠性高、结构简单的CPU。系统主要包括的模块有温度采集、湿度采集、时钟、存在和语言报警。

4温湿度控制系统的硬件、软件介绍

温湿度控制系统的硬件主要的是两个部分，一个是温湿度传感器部分，另一个是温湿度控制器部分。具体的硬件包括传感器、系统电位电路、时钟与复位电路、存储芯片、语音报警线路、其他外围电路等。在温湿度控制系统的设计过程中，要先考虑硬件各个模块的功能，根据功能选择最适合的芯片，最后进行电路的搭接，在电路的实现过程中PCB板设计及焊接的过程中要对出现的问题多加注意，避免之后在系统调试和工作中出现问题。

温湿度控制系统的软件设计主要要注意的是：软件的机构、数据、硬件结构程序及软件的过程设计。温湿度控制系统中的软件主要包括：系统开发工具、主函数、显示界面程序、温湿度数据采集程序、I2C总线和SPI总线程序、语言报警程序等。

5总结

本文对温湿度控制系统的工作原理、组成结构及设计原则、性能进行了详细地阐述，基于单片机的温湿度控制系统具有结构简单，响应快、抗干扰强的特点，能够实现温室中温度和湿度的监测和控制，具有非常好的实用性。

参考文献

[1] 刘爱民，林莘，刘向东.基于单片机的蔬菜大棚温湿度控制系统的研究[J].计算机光盘软件与应用，2012.03（34）：09-12.

[2] 庞党锋，王东涛，闫虎民，郭秀凤.基于单片机与PLC的农业大棚温湿度控制系统设计[J].湖北农业科学报（自然科学版），2013.13（39）：09-14.

[3] 傅岚，袁修干，韩海鹰，冯红旗.重力/失重条件下密闭舱内温湿度控制系统的通风和换热特性研究[J].航天医学与医学工程，2013.54（13）：43-52.