发布时间 : 星期一 文章大棚温湿度控制-第一修改稿(1)更新完毕开始阅读01d0563b541810a6f524ccbff121dd36a22dc4fe
山东大学
控制科学与工程学院
课程设计报告书
设计题目： 大棚温湿度检测控制系统
专 业：
班 级： 姓 名: 学 号: 指导教师:
年 月 日
1 设计的背景及意义
植物的生长都是在一定的环境中进行的，在生长过程中受到环境中各种因素
的影响，其中影响最大的是温度和湿度。若昼夜的温度和湿度变化很大，其对植物生长极为不利。因此必须对温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，以提高其产量和质量。
本系统就是针对大棚内温度、湿度，研究单片机控制的温室大棚自动控制，综合考虑系统的精度、效率以及经济性要求多方面因素之后，设计一种基于计算机自动控制的大棚温湿度控制系统。
本系统实现的蔬菜大棚温湿度控制系统的目标功能如下：
(1)系统能对大棚环境温湿度进行采集和显示(现场观温、湿度，软件记录)。 (2)能通过上位机端远程设定蔬菜的生长期适宜温湿度。由主控机统一设置系统时间和温度湿度修正值。
(3)当大棚的环境温湿度参数超过设定的上下限值时控制相应的系统启动。
(4)可实时显示当前温度、时间、报警阈值等信息，并可查询各时间段的温湿度情况，并加以控制。
2 温室大棚温湿度测控系统总体设计方案
2.1 方案简述
该温湿度测控系统是由数据采集和处理系统和报警系统组成，由温度、湿度传感器、模拟量输入通道、A/D 转换、显示器与报警电路等组成。通过对信号的采集、分析、处理，然后输出信号来使执行部件进行动作，使温室大棚达到所要求指标，测控系统的主要技术参数: 温度检测范围0 ～ 50 ℃，测量精度± 0.5 ℃；湿度检测范围0% ～100% RH，检测精度±2.5% RH; 控制方式: 手动/自动可切换，参数调整: 手动设定/程序控制。
1.2 系统的工作原理
温湿度测控系统能完成数据采集和处理、显示、串行通信、输出控制信号等多种功能［1-6］。该测控系统实时控制的功能，主要硬件包括温度传感器、湿度传感器、AT89C51 单片机、数据采集电路、LED 显示器、A/D 转换器等。其原理结构如图1。
图1 原理结构图
根据温室大棚内植物保持正常状态所需的温度和湿度，设计出温湿度参考值预先存储于单片机中。系统的数据采集部分是将温湿度传感器置于温室内部，测出室内的温湿度值，经过放大、A/D 转换为数字量之后送入AT89C51 单片机中，然后LED 显示出温湿度测量值。单片机将预设的参考值与测量值进行比较，根据比较结果做出判断。
当温湿度值超过允许的范围，系统将发出报警，还可以根据实际的情况通过键盘或按钮来人工修改片内存储的预设值。通过对整个系统的核心单片机部分的设计，达到优化控制温湿度的目标。
3 系统的硬件设计
3.1 控制电路元器件的选型 3.1.1 单片机的选型
本系统采用ATMEL 公司的AT89C51，它不但和8051 指令、管脚完全兼容，而且其片内的4k 程序存储器是FLASH 工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。 3.1.2 温度传感器
温度传感器选择DALLAS 公司生产的一线制数字温度传感器DS18B20，它具有3 引脚TO－92 小体积封装形式; 温度测量范围为－ 55 ～ 125 ℃，可编程为9 位～ 12 位A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625 ℃，被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出。 3.1.3 湿度传感器
本系统需要检测温室大棚内的湿度，由于温室内的相对湿度大，变化速度慢，不需要快的响应时间，但是对线性度和稳定性要求高，采用电容式集成湿度传感器HS1101 来检测温室大棚内部的湿度。HS1101 是一种在高分子薄膜上形成的电容，其电容随所测空气的相对湿度增大而增大，具有极好的线性输出，在相对湿度为0% ～ 100% RH 的范围内，电容的容量由63 pF 变化到202 pF，其误差不超过± 2% RH; 湿度量程为1% ～99% RH，工作温度范围为－40 ～100 ℃; 湿度输出受温度影响极小( 温度系数仅为0.04 pF /℃) ；常温下使用无需温度补偿，无需校准。该器件具有不需校准的完全互换性、高度可靠性、长期稳定性、快速响应的固态聚合物结构，适用于线性电压输出和频率输出两种电路。
温度数据的采集转换是整个系统设计的最为核心任务之一。本单元设计的主要设计任务为：所选传感器前端处理电路的设计；多个温度传感器在测温环境中合理布线的分布结构的设计；采集数据的A/D 转换单元的设计； 数据采集转换整个单元的软件设计。 3.2 采集电路的设计