依据单片机设计的温度湿度控制系统分析

孟凡超

（郑州轻工业学院 电气信息工程学院，河南 郑州 450002；2.郑州市电子信息工程学校，河南 郑州 450007）

依据单片机设计的温度湿度控制系统分析

孟凡超

（郑州轻工业学院 电气信息工程学院，河南 郑州 450002；2.郑州市电子信息工程学校，河南 郑州 450007）

随着国家新兴农业的不断发展，整个农业活动中的科技含量逐渐增加.而温室作为高科技农业中的重要组成部分，对整个农业生产的推动力逐渐增加.据有关数据表示，我国国产温室如今正以每年180万公顷的面积飞速发展.在温室的发展过程中，整个温室温度和湿度的合理控制能够有效提高温室作物的产量和质量，提高资源的利用效率和质量.伴随科学技术的不断发展，关于温室温度湿度管理方面的研究也逐渐形成了一定的体系.长期以来，我国国产温室中关于温度湿度的控制系统科技含量较低，管理混乱，因此，在引入单片机设计下的温度湿度控制系统能够转化形成智能型控制系统，通过智能系统和程序来管理温室的温度和湿度.本文拟从单片机的作用入手，引入温度湿度控制系统的操作模型，进而阐述其工作原理和改进之处，从而推动这一研究及早进入实用化.

单片机；温度湿度管理；控制系统

随着信息化不断推进，科技水平的不断提高，在生产过程中对生产设施的要求逐渐提高，性能极高的设备逐渐成为生产过程中的重要工具.而在农业生产过程中，尤其是温室生产环境，对湿度和温度的控制要求很高.以往，温度湿度控制系统都是人为控制，通过仪器测量、固定记录等方式来记录环境空气中温度和湿度信息，这种科技含量低的检测方式在时效上无法做到有效反馈，同时其准确性和科学性又大大降低，在具体生产中，往往还会产生一定的科学事故.而单片机的引入，能够有效改善温度湿度控制系统.

1 单片机的定义和作用

单片机是一种集成电路芯片，通过使用电路技术将CPU、RAM、ROM和定时器以及驱动电路、模拟多路转化器等集成在硅片上的一个完整的微型计算机系统.单片机目前被广泛应用于生产和生活.由于单片机在温度检测、信息存储与实时控制方面有着极强的作用，同时利用单片机能够确保整个过程的科学性和准确性.

单片机可以通过按键编程自行设定运转系统参数，从而确保了整个过程的科学性.单片机体积小，制造成本低廉，同时只要需要操作控制系统，都能形成有效产品.在应用中，单片机控制功能强，同时能够接收和发布处理指令.从而实现多机控制和分布式控制.因为单片机有着极强的抗干扰能力，且可靠性高，所以在生产生活中，经常使用单片机制作操作系统.在温室使用过程中，温度和湿度是两个最重要的生产因素，温度和湿度的检测需要较多数量的检测仪器，而整个仪器基本分布于各个地方，在数据搜集和整理上单片机的使用也恰好满足需要.依据单片机设计的温度湿度控制系统可以有效收集数据、及时科学的进行分析，且成本低廉，系统整体性价比较高.

2 基于单片机基础之上的温度湿度控制系统总体设计方案及内容和工作原理

为有效检测温室湿度和温度情况，确保温度湿度控制系统符合实际应用.本系统设计采用INTEL生产的8051单芯片微控制器.作为MCS单芯片的一种，8051芯片有着同步式的顺序系统，而且这一系统的工作完全依赖于时脉信号，通过内建始终产生器，在应用中只要保证其他震荡子和电容，就能够让系统产生同步信号.

2.1 温度湿度控制系统总体设计方案

本系统设计方案将依据8051芯片设置.通过对各分部点采集器对温度和湿度进行采集，进而将采集数据发送到处理器中进行分析，且根据系统设置一定参数，而当检测数值超过这一参数时，系统就会发出一定提醒，从而进行人工干预.通过集成开发环境将程序的编辑、处理数据、链接、调试以及转化处理等功能为一体，经过功能合理分配，整个系统控制更加有效.

2.2 温度湿度控制系统的功能与内容

本系统设计方案通过设计温度湿度控制器来对温室内部的温度和湿度进行检测和数据收集、数据分析.该设备在运转过程中，整体是一个完整系统，而整个运转过程是独立的.在数据收集、分析之后，当超过预定参数时，将发出预警提醒，从而可以有效解决问题.温度湿度系统的具体系统要求如下：首先，工作环境应选择温室，其次温度测量误差在0.5℃作用，而测温范围应不低于0℃，不高于55℃，在湿度测量上，误差应该在2.5%RH以内，同时湿度范围在0～100%RH之间，也要设置温湿度报警系统.从检测环境到检测数据直至预警系统都要涉及.

2.3 温度湿度控制系统的设计原则

针对温度湿度这一控制系统，在设计过程中有许多影响和制约因素，而设计原则中首先要考虑产品的科学性和可靠性，需要在预定时间内完成系统检测，要具备自我诊断功能，在电路板的设计过程中，要合理的分布.整个过程中，要注意成本控制，这是系统设计中需要考虑的重要因素.要更多运用软件，降低成本消耗，采用性价比更为合适的硬件设备.整个温度湿度控制系统需要保障一下功能实施，首先要合适处理温度、湿度参数，其次要对数据有效处理、有效存储，最后要有独立的数据处理系统，同时还要能够确保具备一个处理能力强、可靠性高的系统处理器.本系统是基于Intel8051单片机设置的，这一系统需要具备温度采集模块、湿度采集模块、计时模块、存储记忆模块、报警预警系统等功能措施.

2.4 温度湿度控制系统的工作原理简介

整个温度湿度控制系统以单片机为中枢机构，通过对温度和湿度的具体测量，结合通信技术的测控技术、预警提醒，以传感器作为测量元件，构成整个系统运作的基本过程.在整个过程中始终以Intel8051作为核心，使用线路传输温度湿度传感器所采集的内容，还要把采集的数据显示在一定的数据显示器上，Intel8051作为核心处理模块，在整个过程中要起到统筹和协调作用，结合预定参数，形成一定的预警系统，保障整个温室的正常运作.

3 温度湿度控制系统硬软件设计方案及内容

3.1 硬件设置方案

Intel8051单片机设计了相关振荡频率，同时通过控制系统设置节能模式，在节能模式下，处理器可以暂时停止工作，而存储管理器定时记录数据，系统可以正常运转、继续工作.而性价比极高的Intel8051单片机可以作为整个系统的控制器.在温度湿度控制系统中，各组成部分的正常运转都依据时间点，稳定工作，而时间点的频率将直接影响单片机的稳定性和速度.复位电路复位作为单片机的初始操作，只用复位引脚加上一定的机器周期，就可以是单片机复位.而复位这一过程经常采用自动复位和按钮控制复位两种方式.在这一过程中需要充分保障电容的充电过程和时间.关于传感器，要使用AD2351数字温湿度传感.整个传感器设计要使用专用的数字模块采集技术和传感技术.在这一过程中要保障感湿元件和侧温设施有效运转，校准系统通过一定的程序形式，使得整个系统集成更为简单快捷.在系统设置中我们要充分建立一定的预警系统，通过固定参数的设置，当系统采集的数据不符合这一要求时，要给与一定的警示.最后，在这一过程中要有一定的显示模块，通过电压对显示区域进行控制，在这一过程中基本不需要人工干预，只要在合适的状态下，都能确保数据采集有效及时，同时还要及时分析，从而确保整个系统运转良好运作.

3.2 软件设置方案

温度和湿度检测过程中最重要的一部分就是将温度和湿度的测量结果转化为具体的数字.这是整个系统中最重要的，只有经过单片机的处理，才能确保温度和湿度数据采集的精确性，而精确性又关系到整个系统的检测与预警.通过采用AD2351传感器的使用可以有效确保整个系统良性、合理运转.在软件设置方案中，Intel8051首先完成对串口等各项组成部分的初始化工作，然后读取AD2351的数据内容，同时依据设置的系统参数对数据进行考核，当数据出现问题时，要重新读取数据.主机发出信号后，要连续接收传感器的统计数据.在软件方面，温度和湿度的判断预警体系是判断整个系统是否合理的重要组成部分，判断与预警体系通过对当前温室内部实际温度和湿度与要求的湿度和温度范围进行对比，进而进行判断，然后再进行控制.控制模块是整个系统的中枢机构，当温度和湿度较高时，要及时做下降处理，而当温度和湿度低于下限时，要及时增加.当差别范围过大时，要及时启动预报，且引入人为控制.而关于温度和湿度判断控制系统程序的整体设计流程如图1所示.

图1 温度和湿度控制系统整体设计流程

4 结语

基于INTEL8051的温湿度控制系统，经实验验证，温湿度偏差小，精准度和科学性更高，在整个运作过程中，运行平稳无差错.而显示中通过使用LCD设施，读数更加便捷.面对国内外温度和湿度检测使用的检测设施逐渐增多和应用范围更广这一局面，我们要仅仅结合单片机和集成电路技术不断提高的水平，形成性能更加稳定、结果更加准确等数据采集系统.科技含量的不断增加，信息化产业的不断推进，人们生活水平的不断提高，就需要我们充分利用科技服务人民，为人民带来更多收益.在温室生产中，温度和湿度的要求更加严格，基于单片机的温湿度监测控制设计系统，通过对环境的温湿度检测进行详细的设计，从而确保结果的科学性和参考性.采用高性能的控制芯片INTEL8051，高精度数字温湿度传感器AD2351.向板块化、快速化、智能化的单片机数据采集系统靠近.理论只有应用实践才能得到检验，通读对温室温度和湿度的有效改革，能够为温室作物生长提供更加便利的环境，而这也有良好的发展前景.

〔1〕赵鸿图．基于单片机的温度控制系统设计与实现［J］．微计算机信息，2010（4）：12-14.

〔2〕易顺明，赵海兰，袁然．基于单片机的大棚温湿度控制系统设计［J］．现代电子技术，2011（7）：17-19.

〔3〕张毅刚．单片机原理及应用［M］．北京：高等教育出版社, 2013.12-15.

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1673-260X（2014）12-0019-02