1引言
随着大棚技术的普及,温室大棚数量不断增多,温室大棚的温湿度控制便成为一个十分重要的课题。本文介绍的温湿度测控系统就是基于单总线技术及其器件组建的。该系统能够对大棚内的温湿度进行采集,利用温湿度传感器将温室大棚内温湿度的变化,变换成数字量,其值由单片机处理,最后由单片机去控制液晶显示器,显示温室大棚内的实际温湿度,同时通过与预设量比较,对大棚内的温度进行自动调节,如果超过我们预先设定的湿度限制,湿度报警模块将进行报警。该系统抗干扰能力强,具有较高的测量精度,安装简单方便,性价比高,可维护性好。
系统分为两个部分,一个是由温湿度传感器组成的检测部分,另一个是由单片机和显示模块组成的主控与显示部分。温、湿度传感器将检测到的数据送到单片机,单片机对接收到的数据进行处理并送到显示模块显示,5V稳压电源给各部分供电。
2系统硬件设计
2.1 单片机及接口电路设计
单片机主控模块包括了振荡电路、复位电路,同时接入了各个模块的接口,保证了整个系统的灵活性。单片机是整个系统的控制中枢,它指挥外围器件协调工作,从而完成特定的功能。硬件实现上采用模块化设计,每一模块只实现一个特定功能,最后再将各个模块搭接在一起。这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。
控制电路 的核心器 件AT89C52是一种低 功耗、高 性能CMOS八位微控制器 , 具有8K在系统可编程Flash存储器 ,使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造,片上Flash允许ROM在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash, 使其为众多嵌入式控制应用系统提供灵活的解决方案;价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。因此广泛应用于工业控制和嵌入式系统中。
2.2 温度传感器及接口电路设计
DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃~+125℃。在-10℃~+85℃范围内,精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。DS18B20温度传感器工作原理框图如图1所示。
2.3 湿度传感器及接口电路设计
HS1101电容传感器, 在电路构成中等效于一个电容器件 ,其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。涉及如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号时,常用两种方法:一是将HS1101置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中, 所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号;另一种是将HS1101置于555振荡电路中,将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号,可直接被计算机所采集。
2.4 串口通讯电路
STC89C52单片机有一个全双工的串行通讯口 ,所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。我们采用了专用芯片MAX232进行转换 ,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换 ,但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口,也就是说和 电脑的9针串口只 连接其中 的3根线 : 第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法 ,但是对我们来说已经足够使用了,电路如下图所示,MAX232的第10脚和单片机的11脚连接, 第9脚和单片机的10脚连接,第15脚和单片机的20脚连接。串口通讯的硬件电路如下图所示。
3 基于单片机的大棚温 、湿度的检测系统的软件设计
3.1 控制系统的软件流程
3.2 温度传感器数据读取的程序编写
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同 , 只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同, 且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变, 所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入 ,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数, 如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。
3.3 湿度传感器数据读取的程序编写
HS1101湿度传感器特点以及参数特性 :
全互换性,在标准环境下不需校正长时间饱和下快速脱湿,可以自动化焊接, 包括波峰焊或水浸, 高可靠性与长时间稳定性,专利的固态聚合物结构,可用于线性电压或频率输出回炉快速反应时间。
3.4 显示器的程序编写
1602的一般初始化 (复位 )过程
延时15m S
写指令38H(不检测忙信号)
延时5m S
写指令38H(不检测忙信号)
延时5m S
写指令38H(不检测忙信号)
以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号
写指令38H:显示模式设置
写指令08H:显示关闭
写指令01H:显示清屏
写指令06H:显示光标移动设置
写指令0CH:显示开及光标设置
4结 语
通过单片机对大棚温、湿度的检测系统的设计,克服了传统的温湿度控制精度低及耗费大量的人力物力的缺点, 实现了温湿度实时测量、显示和控制。该系统抗干扰能力强,具有较高的测量精度,安装简单方便,性价比高,可维护性好。这种温湿度测控系统可应用于农业生产的温室大棚,通过网络的支持,实现对温度的实时控制,是一种比较智能、经济的方案,适于大力推广,以便促进农作物的生长,从而提高温室大棚的亩产量,以带来很好的经济效益和社会效益。
摘要：传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计,通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度,随着单片机和传感技术的迅速发展,自动检测领域发生了巨大变化,本文介绍的温湿度测控系统就是基于单总线技术及其器件组建的。该系统能够对大棚内的温湿度进行采集,利用温湿度传感器将温室大棚内温湿度的变化,变换成数字量,其值由单片机处理,最后由单片机去控制液晶显示器,显示温室大棚内的实际温湿度,同时通过网络与上位机进行通讯,对大棚内的温湿度进行实时控制,这种设计方案实现了温湿度实时测量、显示。
关键词：自动调节,单片机,检测系统