基于单片机的大棚温湿度控制器设计

罗寿欢

（毕节职业技术学院，毕节 551700）

0 引言

我国农业科学技术快速发展，在农业种植上自动化机械化水平不断提高，大棚种植技术运用广泛，可有效提高了农作物产量。温湿度控制器是一种自动化控制设备，能够对大棚温湿度展开自动化调节，能够给农作物的生长提供一个适宜的环境，进一步提高种植效益。因此设计一个可靠高效温湿度控制器，有利于大棚种植技术的推广应用。

1 大棚温湿度控制器的设计目标

在种植农作物的过程中，大棚能够调节温湿度，给农作物生长提供一个适宜的环境。温湿度是影响农作物生长的主要因素，一天不同时段、大棚内不同位置温湿度差异很大，温湿度很容易受到外界环境的干扰，其中光照作为影响大棚内部温湿度的主要因素，另外室外空气、温湿度都会对室内温湿度稳定性产生直接影响。同时由于大棚内不同位置接受的光照强度不同，导致大棚内的温湿度分布也不均衡，通过对大棚内部自然环境进行自动调节，可以保证种植效率和效益，减少人力劳动，提高种植产量。对此利用温湿度控制器能够对大棚种植环境展开智能化控制，根据环境特点随时调节，保证提供给农作物适宜的生长环境。

2 基于单片机的大棚温湿度控制器的设计

2.1 硬件设计

使用DHT11传感器对大棚温湿度进行实时检测，将检测数据传递给STC89C52，温湿度数据在液晶显示器上显示。对比检测数据和设定数据，若实时温度超过了温湿度范围，会发出报警声响，控制模块可以自动执行调节温湿度的操作。本系统设计为多点温湿度采集，全方位采集温湿度数据，并进行控制。在整个硬件系统中STC89C52是系统的核心，能够对系统整体展开自动控制，对温湿度展开实时检测，在液晶显示屏中动态化展示温湿度数据。单总线能够和传感器相连接，全面收集大棚内各个方向的温湿度。

2.1.1 采集数据

DHT11传感器采集实时温湿度数据，测量湿度在20%～90%RH范围内，温度处于0～50℃范围内，采用单总线协议，一次传递40位的数据给STC89C52，数据前16位是湿度数据，中间16位是温度数据，后八位是校验数据[1]。

2.1.2 显示器

使用1602液晶显示器，显示出温湿度数值，液晶显示屏的7～14（数据位）、4～6（控制位）引脚，分别和单片机的P0口（1～8脚）、P2口（21～23）引脚建立连接。

2.1.3 执行器

执行器主要包括风扇电动机和电热丝，通过继电器来进行有控制。对电动机的关闭、启动以及转向进行控制，对电热丝的通断进行控制，进而调节大棚温湿度以及光照。单片机上的P2.3引脚和电阻、三极管连接，通过三极管的开关状态控制继电器的通断。在检测到温湿度值未处于设定的范围之内，STC89C52的P2.3引脚输出信号对继电器通断进行控制，智能化调节棚内温湿度。

2.1.4 报警器

报警器和单片机P2.5引脚相连接，传感器采集到的数据和设定数据进行对比，一旦超过数据范围，红灯亮起，低于设定范围黄灯亮起。实时数据处于设定范围之内，绿灯常亮。

2.1.5 单片机

本设计使用STC公司生产的STC89C52单片机作为微控制器，这是一款价格低廉、低功耗、高性能CMOS8位单片机，能够满足系统需要。传感器采集的数据传送到单片机，系统进行比较和处理。单片机对温湿度数值是否处于设定范围内进行对比，LCD显示屏可以显示出温湿度，一旦超过规定数值，将会直接发出警报，执行器会对棚内的温湿度进行自动调节。

2.2 软件设计

软件设计使用C语言进行编程，分为自动控制、液晶显示、传感器采集信号处理、报警系统等模块。系统上电后，启动传感器开始工作，以单总线方式传送传感器数据到单片机，将数据转化为十进制数据。液晶显示屏会显示出温湿度数值，报警程序对传感器温湿度和设定值进行对比，得到自动响应。

2.3 控制功能设计

本系统使用DHT11数字温湿度一体化传感器，对大棚内部的温湿度信息进行采集，在风扇、加热丝等设备的作用下，能够对大棚内部的温湿度进行实时调节，进而能够建立适合农作物生长的环境。本系统使用多个DHT11数字温湿度传感器，能够对多点温湿度展开检测和控制，液晶显示屏对数据进行显示，储存数据，并进行分析[2]。系统上电后，按照预定温湿度，传感器检测到实时温湿度超过温湿度范围时，可以在软件程序的规范下，自动调节温湿度，不需要人工干预。

3 结束语

综上所述，本文基于温湿度控制器的设计目标，深入分析了基于单片机的大棚温湿度控制器的设计。在硬件设计上，主要利用传感器采集数据，连接显示器、执行器、报警器、单片机，软件上使用C语言设计，能够自动对比实时数据和设定数据，能够实现报警功能和自动调节。本设计采用自动控制方式，实现了对大棚内部多方位数据采集，进行分析对比，并自动调节温湿度。