基于单片机在温室大棚中的设计与实验

陈元伟++程丛丛++冯浩

摘 要：本系统分为硬件和软件两个部分，在硬件部分，我们根据实验的要求对实验所需的材料进行了仔细的选取，对硬件功能进行了精密的检测，对硬件模块进行了详细的设计。我们采用的是AT89S51为核心的单片机，通过温湿度传感器检测并收集数据，通过无线接收和发送将检测的数据通过LCD1602显示。

关键词：温室大棚；AT89S51；温湿度传感器；LCD1602显示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.139

1 引言

随着农业的发展，对于农业技术的要求也越来越高，温室大棚在农业方面占了主导，温室大棚技术显得尤为重要，传统的温室大棚技术暴露出了很大的局限性，主要是对温湿度的检测与控制达不到一定的准确度，所以对温室大棚的要求越来越高，我们急需研究一个对温室大棚温湿度检测和控制的系统。

2 基于单片机在温室大棚里的设计与实验的方案

本系统在参数采集、数据传输、数据显示、判断报警过程中都要通过AT89S51单片机进行运算，因为AT89S51单片机是此系统的核心。数字温湿度传感器AM2301单总线数据采集，AT89S51单片机在LCD1602上显示收集的数据。如果采集的参数结果超出设定的标准范围，蜂鸣器就会经行实时的报警。

温室大棚监控系统是基于AT89S51单片机为中央控制单元，该中心负责系统的操作和控制，从而达到各个模块之间的协调工作。单片机把所采集的值合理地处理，并在液晶屏上显示相应的数据。报警功能是通过报警模块进行实现，这会体现在蜂鸣器上。

3 硬件电路设计

硬件模块分为蜂鸣器电路模块，LCD显示电路模块，温湿度调节系统以及温度传感器电路模块。

3.1 系统硬件流程图

AT89S51单片机是此系统的核心，通过数字温湿度传感器AM2301单总线数据采集，通过AT89S51单片机在LCD1602上显示收集的数据，如果采集的参数结果超出设定的标准范围，蜂鸣器就会经行实时的报警。

3.2 蜂鸣器电路

系统采取的是有源蜂鸣器，有源蜂鸣器工作的理想电流信号是直流电，因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，通电后振荡电路产生信号电流通过电磁线圈，从而实现磁场交变带动钼片振动发声。

3.3 温湿度传感器电路

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它主要应用于温湿度检测技术方面，有较高的准确度，在3-5.5V电压下就可工作。传感器包括一个电阻式感湿原件和一个NTC测温原件，并与一个高性能8位单片机相连。

3.4 LCD显示电路模块

系统使用的LCD1602为显示屏，1602的显示容量为16*2的字符，芯片的电压为4.5-5.5V。

4 软件的设计

系统的程序编程采用的是C语言编程，以Keil uVision4为开发环境，通过与硬件的集合实现软件的要求。

（1）通过温湿度传感器检测温湿度；（2）通过无线接收与发送模块将数据传送到单片机上，由单片机检测处理数据；（3）将单片机处理过的数据通过LCD1602显示出来；（4）单片机将检测处理过的数据，和开始设置的值比较，如果超限或低于，单片机就会将信号电流传给蜂鸣器，蜂鸣器发出报警声音，然后温湿度调节系统调节后，单片机再次检测温湿度，循环作用后以达到目的。

5 实验结果和数据

通过实验，可以实时精准的检测到温室大棚里的温湿度，避免了人为的不精准，造成的的误差，为农业设施群监控室提供准确可靠的数据。

6 结论

針对单片机在温室大棚中的设计与实验，对硬件电路的设计和软件的设计做了充分详细的介绍与说明。通过硬件和软件的相互结合实现单片机在大棚中的作用，在此过程中我们学习了硬件结构、软件的调试。

参考文献：

[1]沈东凯.智能温湿度控制系统的设计与实践D].南京：南京航空航天大学自动控制系，1997.

[2]孙曾圻等.智能控制理论与技术[M].北京：清华大学出版社，1992.

基金项目：省级大学生创新创业项目：基于单片机在温室大棚中的设计与实验（编号：201610379134）

作者简介：陈元伟（1996-），男，安徽马鞍山人，学生，研究方向：单片机控制。