基于单片机的大棚温湿度控制系统设计

冯箫 周娜

摘要：现阶段我国的科学技术方面得到了快速的发展，各项社会事业的发展也都进行了智能化技术的应用，农业事业智能化发展在现如今时代发展进程中变得越来越重要了，如果能够实现对大鹏的温度和湿度进行有效且稳定的控制，能够实现现代的农业大棚高水平的发展，这对于我国整体的农业事业的发展是具有重要的意义的。故此，在本文中就将对基于单片机的大棚温湿度控制系统设计工作进行相关的研究和分析，其主要目的在于对农业大棚的温度和湿度进行监测和控制，而且这也能满足农业大棚越来越高的使用需求，促进农业大棚的高速发展。

关键词：单片机;温度控制;适度控制;控制系统;系统设计;研究分析

中图分类号：  TP311.1           文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）23-0193-02

随着时间的推移和时代的不断改革创新，我国的社会经济和科学技术都得到了稳定的发展，而与此同时，时代发展对于各项事业的发展要求也提升了很多，其中之一就是农业大棚的应用，如果能够对农业大棚的温度和湿度进行精准的控制工作，会使得农业大棚的应用效果得到提升，对于农业事业的发展能够起到一定的推进作用。所以在接下来的文章中就将针对【基于单片机的大棚温湿度控制系统设计】进行详尽的阐述，除此之外还会提出一定的具有建设性的意见或者对策。

1 基于单片机的大棚温湿度控制系统研究设计意义

就现阶段来说，国内农业大棚使用技术的普及程度还是比较高的，而且从相关公开的数据上来看，农业大棚的数量也在不断地增多，而在农业大鹏技术的实际应用过程中的主要目的是为了使得大鹏之内的各类农作物更好地成长，这一过程中相关的湿度、温度的控制工作就变得非常的重要了。在传统的温度、湿度控制工作当中，一般都是在大棚内部悬挂温度计和湿度计，以显示计上的数值来判断温度或者是湿度是否超出相关的标准，温度高，湿度低就需要进行洒水，相反湿度比较高的情况之下，就需要对大棚进行通风降低湿度。这些过程都是在人工操作的情况下来完成的，这就会消耗大量的人力物力和财力[1]，也就是所谓的“事倍功半”的效果，在现代农业发展需求之下，传统的温度控制、湿度控制方式已经不能满足越来越高的需求了，因此进行基于单片机的大棚温湿度控制系统设计的意义也是为了促进国内的农业事业能够得到更好的发展。

例如，在现阶段農业事业发展过程中，农业产业的规模正在不断地进行提升，农业大棚需要培育的农作物种类也变得越来越多，而众所周知的，不同的农作物种类发育、成长所需要的湿度和温度都是不同的，在这种情况之下，基于单片机的大棚温湿度控制系统能够自动监测领域，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控，从中也能够看出，温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，因此需要给予基于单片机的大棚温湿度控制系统设计工作足够的重视程度[2]。

2 基于单片机的大棚温湿度控制系统设计研究现状和发展动态

2.1 环境对于植物生长的重要影响

在农作物的实际生长过程中主要具有三个基本温度要求，分别是最适温度、最低温度以及最高温度。当农作物生长处于最高温度或者最低温度的情况之下，农作物的生长和发育就会处于停滞状态，最低温度变得更低或者最高温度变得更高，会使得农作物的生长产生比较多的伤害，严重的情况之下，甚至会导致农作物出现死亡的情况。而当农作物处于最适温度情况之下，农作物的生长速度能够达到最快， 笔者在实际的研究过程中还发现，星夜温差与积温对于农作物的生长也会起到重要的影响，因此在应用农业大棚对农作物培养的过程中，需要重视温度的控制工作，使得农作物快速地进行生长[3]。

促使农田朝向多功能的方向进行发展，对硬件技术和软件技术进行结合应用，实现对农作物生长过程中的温度有效控制，进而完成增产增收和促进农业经济的发展的主要目的。

2.2 国外研究发展

与国内智能农田和大鹏技术的发展情况进行比较的话，西方发达国家的发展起步要更早一些，根据相关公开的资料得知，美国建成了第一个有关于植物生长的人工气候室，其内部相关的工作人员也对农作物对自然环境的适应性和抗御能力进行了实际研究，对于世界农业的发展也具有重要的意义。另外70年代后期的荷兰、美国、英国、以色列等国家的农业智能大棚发展也相当迅猛，随着计算机科学术的进步和智能控制理论的发展，近几十年以来，多智能化作为设施农业的重要组成部分，自动控制和管理术得到了不断的提高[4]。

2.3 国内现代农业大鹏技术的发展

宏观角度上来说，我国现代农业大棚技术的发展起步时间是比较晚的，到70年代，我国开始大力发展多功能农田和节能日光农田等等农业项目，这些项目在实际的发展过程中不仅促进了农村整体的降级发展，还在一定程度上缓和了蔬菜作物季节性短缺的主要矛盾，满足了广大人民群众在蔬菜方面的需求。在1980年～1994年，我国在国外引入了非常多的农业发展技术，使得农业整体上得到了一定的发展。

目前基于单片机的大棚温湿度控制系统还存在着一定的不足之处，首先是价格比较昂贵，很多农业项目的成本资金有限，难以实现对基于单片机的大棚温湿度控制系统进行应用;其次是比较缺乏与我国气候特点相近应的多功能农田温度自动环境测系统。目前我国引进多功能农田温度自动环境监测系统大多投资大、运行费用过高，并且环境监测系统中所例重考虑的环境参数与我国的气候特点存在矛盾。

3 基于单片机的大棚温湿度控制系统设计实施

随着农业技术的不断革新和普及，如何做到农业的智能化就显得尤为的重要，如大棚温度、湿度的监管问题对于现代农业大棚的发展有着至关重要的地步。

因此进行基于单片机的大棚温湿度控制系统设计实施需要全面且细致。

3.1 硬件设计方案

1）基于单片机的大棚温湿度控制系统当中，系统的主控中央处理器可以选用AT89C52，在系统的外围电路当中，输入的装置主要包括键盘的按钮、温湿度传感器等等，输出装置主要包括进电机、鼓风机、排气扇以及LCD显示器等。

2）系统各部分电路

按键控制方面需要采用“+”和“-”三个按键，使得相关的工作人员能够对其进行控制，这些案件需要配合LCD显示器进行配合工作，后续也需要实现对相关的参数进行调整，退出设定的模式之后也能够现实农业大棚当中的环境温度和湿度，便于工作人员对其进行监测;

另外，在实际的农业大棚技术应用过程中，不论是温度还是湿度，事实上都有可能超出传感器的设定范围，如果产生了诸如此类的情况，此时单片机就会驱动蜂鸣器发出警报声，提醒农业大棚工作人员大棚内的温度和湿度产生了比较大的变化，此系统中可以采用晶体管驱动压电蜂鸣器;

在农业大棚的顶部还需要安装循环风机，当大鹏之内的温度过高的情况之下，相关工作人员可以开启循环风机，使得热气流可以从大棚的顶部排出，实现对大棚农作物的生长温度的控制，此系统可以采用一个或者多个三百瓦特的循环风机;

除此之外，还需要增加一定的加温装置，基于单片机的大棚温湿度控制系统可以通过加热电热棒实现热量的增加，大棚的温度提升也会具有保障，当温度提升到需求温度之后，就可以将电热棒停止通电了[6]。

系统采用数字温湿度传感器SHT11。湿度测量范围：0%～100%RH;温度测量范围：40～+120℃;湿度测量精度：±2%相对湿度;温度测量精度：±0.2%℃温度测量精度。改传感器价格便宜。温度和湿度都达到或超过了标题的精度要求，属于低功率传感器。主要做到了以下三点要求。

（1）能够检测出环境中的温度和湿度，并且显示在LCD1602上進行显示;

（2）设定参数数据：

湿度测量范围：0%～100%RH;温度测量范围-40～+110℃;

湿度测量分辨率：1%RH;温度测量分辨率：1℃;

湿度测量精度：±2.0%RH;温度测量精度：±0.5℃;

（3）采取5V工作电源，方便供电和使用。

3.2 软件设计方案

基于单片机的大棚温湿度控制系统设计实施过程中的软件设计方案，需要应用C语言进行各种程序的编辑，而在按键输入方面，为了使得农业大棚内的温度湿度控制能够达到足够的精准，就需要采用更加灵敏的中断响应控制方式，这样相关工作人员就能够通过按键输入的诸多信息来设定温度、湿度的范围。

此基于单片机的大棚温湿度控制系统在应用的过程中，没过一段时间就会对农业大棚的温度、湿度进行检测，并且判断现实数值是否超出了设定范围，一旦超出就会发出相关的报警信号，在自动控制系统、原理的帮助之下，使得农业大棚内的温度、湿度能够回归到合理的范围之内。

4 结论

综上所述，就是目前为止针对【基于单片机的大棚温湿度控制系统设计】的相关研究和分析了，从文中叙述的内容中不难发现，这一系统能够实现农业大棚的温度和湿度的自动控制，这使得生产活动的劳动负担减轻，大棚之内农作物的生长质量也会变得越来越高，当然，未来对于这一系统的需求会变得越来越强，后续相关工作人员也需要对其进行不断的优化和完善。

参考文献：

[1] 张红月，程晓芳.基于单片机的大棚温湿度控制系统[J].电子世界，2017（5）：156-157.

[2] 时红娟，薛海斌.基于单片机的温室大棚温湿度控制系统的研究[J].陕西农业科学，2014，60（5）：26-27.

[3] 张素玲.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，2013，（14）：262-262，264.

[4] 葛秋红. 基于单片机与PLC的农业大棚温湿度控制系统： CN201711231006.X[P]. 2019-06-04.

[5] 卢山， 谢毅， 陈玉钗， 等. 基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统及其应用方法： CN109871057A[P]. 2019-06-11.

[6] 张玮玮，董昭.基于单片机的大棚温湿度实时控制系统设计[J].安阳工学院学报，2019，18（6）：99-101.

【通联编辑：梁书】