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大棚温湿度自动检测调控系统的设计
摘 要 随着科学技术的发展,人们的生活水平得到了很大的提高,人们对于生活质量也有了更高的要求.在这样的基础上,各种农业大棚得以建设起来.与此同时,对于大棚的智能化调节的要求越来越严格,依靠人力进行调节显然已经无法满足条件了,因此需要一套智能的调节系统来完成这项工作.本设计就是在这样的背景之下产生的.本设计包括3 个部分,分别为主控系统,检测系统以及执行系统.主控系统由单片机构成,监测系统由温度传感器以及湿度传感器构成,检测系统负责检测环境信息,并将检测到的信息传递给单片机,单片机接收信息之后,发送命令给执行系统,执行系统负责调节大棚内的温度以及湿度稳定.经过一系列的论证,本设计是合理的,能够完成预定的目标.
关键词 单片机；温度；湿度；自动调节
中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）222-0100-02
目前中国各方面的实力都得到了很大的提升,无论是制造业还是养殖业,现在都朝着更加科学化以及集约化的方向发展.现在人们的生活水平也得到了很大的提升,衣食住行各个方面都能体现出来.仅仅在饮食方面,人们的注意力现在早已经从温饱方面,过渡到了健康层面,因此,各种绿色瓜果蔬菜已经成为了人们日常生活中不可缺少的一部分了.所以现在的种植业也在快速的发展,各种蔬菜瓜果大棚相继建成并投入使用,为人们提供各种蔬菜,也为人们提供工作岗位.现在的大棚变得更加的智能化以及信息化,不仅能种植普通的瓜果蔬菜,甚至反季节的蔬菜都能大规模的种植.但是在另外一方面,蔬菜大棚的种植依然需要大量的人力物力,因此,对于大棚智能化方面的研究就显得更加的重要.
在大棚的种植过程中,温度以及湿度对于大棚中的作物的影响是非常大的,直接关系到其产量以及质量.而现在大棚中的温度以及湿度的调节方面,主要还是靠着人为的调节.但是,这显然需要人力较多时间花费在这上面,这并不符合现在自动化以及智能化的潮流.并且,人力的控制调节,很多情况下都不能达到及时、精准,温度湿度对于植物的生长起到的作用是非常关键的,直接影响到其产量以及质量,丝毫的偏差都会引起很严重的后果.这也是一直在提倡精准农业的原因.因此,设计一款系统来自动调节大棚内的湿度以及温度,以达到最佳的效果就显得非常有必要.为了实现该系统的功能,首先要解决以下几个方面的问题：
1）温度的检测问题.
2）温度的调节问题.
3）湿度的检测问题.
4）湿度的调节问题.
1 总体设计
该套智能系统是为了尽最大的可能来调节作物的生长环境,使其达到最佳的生长效果.其需要自动的检测大棚内的温度以及湿度,并且能够自动对温度以及湿度进行调节,这是一款典型的自动控制系统.目前对于自动控制系统的设计,用的最多的就是单片机控制以及PLC 控制的方法,PLC 由于其功能以及适应性方面的原因多用于工业生产方面,因此本设计采用单片机控制的方法.本设计利用单片机作为主控系统,另外还需要设计检测系统以及执行系统.其中,检测系统需要检测温度以及湿度两方面的信息,因此,本设计采用了温度传感器以及湿度传感器来完成这方面的任务.执行系统由温度调节装置以及湿度调节装置构成,温度调节装置主要包括排风扇以及加热机.湿度调节装置主要由空气加湿器组成.该系统的结构图如图1 所示.
2 硬件设计
单片机：单片机目前问世仅仅40 余年,但是自其问世之日起,就促进了工业控制方面的巨大发展,目前单片机已经在航空航天、军事、仪器仪表等方面发挥了极其关键的作用.单片机本身在成本、功耗、体积等方面都非常具有优势,因而得到了很多设计者的青睐.本设计采用STC89C51 型单片机,该款单片机运算速度更快,功能更加可靠,并且具有可编程的能力,非常适合于初学者.
温度传感器：温度传感器的作用是把温度信息转换为电信息进行传递的器件.利用的原理为金属的电阻随着温度的变化而变化的原理.本设计采用的温度传感器的型号为DS18B20.其采用单总线通信的方式.其数据传输方向是双向的,所以其有很多的优点,例如结构简单、成本低廉、维护简单等.
湿度传感器：湿度传感器用于检测相对湿度信息,本设计采用的传感器的型号为DHT11.其精度可以达到正负百分之五.精度非常高,并且成本低廉,抗干扰能力强.在空调、除湿器、测试以及检测设备中应用非常广泛.
继电器：继电器作为低电流控制电路与大电流执行电路之间的桥梁,起到的作用是非常关键的.本设计采用的是电磁继电器,利用的原理是通电后,电磁铁产生磁力,带动衔铁吸合,完成所控制电路的通断.该继电器模块采用低电平吸合的方式,直接由单片机控制,只需要单片机输入一个低电平,就能够控制继电器吸合.进而带动执行电路闭合.
3 软件设计
本设计要制作的是一套智能的大棚调节系统,该套智能系统是为了尽最大的可能来调节作物的生长环境,使其达到最佳的生长效果.其需要自动的检测大棚内的温度以及湿度,并且能够自动的对温度以及湿度进行调节.具体需要温度传感器以及湿度传感器检测环境中温度以及湿度信息,并且将该信息传递给单片机,经过计算,当温度以及湿度达不到预定的程度时,启动相应的调节设备进行调节.该设计的温控部分系统流程图如图2 所示.
该设计的湿度控制部分系统流程图如图3 所示.
对于温度以及湿度的调节,本设计利用的加热机以及加湿器,由于单片机输出的功率很小,驱动不了加热机以及加湿器,因此,采用电磁继电器作为中间桥梁.对于电磁继电器的控制,本设计中利用的是电磁继电器模块,其分别有VCC,GND 以及输入端口,VCC 以及GND 为供电端口,故只需要对输入端口输入低电平就可以控制其闭合,进而控制外部电路的通断.本设计中控制加热机的继电器与单片机的P3^5 端口进行连接,控制加湿器的继电器与单片机的P3^6 端口进行连接,控制风机的继电器与单片机的P3^7 端口进行连接,只需要通过程序命令相应的端口输出低电平,就能很好的控制相应的器械,调整相应的信息.
4 结论
本设计中包括了主控系统,检测系统以及执行系统,通过这些系统之间的相互配合,完成了该设计的主体构架,实现了自动的检测大棚内的温度以及湿度的,并且能够自动的对温度以及湿度进行调节的效果,使得其能够尽最大的可能来调节作物的生长环境,使其达到最佳的生长效果.目前我们国家的大棚种植业正在蓬勃的发展,该项设计对于大棚种植有着非常重要的意义,并且这对于养殖业也有很积极的影响.相信本设计必然能够得到快速的推广,使得大棚种植朝着更加科学的方向发展.
参考文献
[1]郭爱芳.传感器原理及应用[M].西安：电子科技大学出版社,2015.
[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社,2009.
[3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社,2012.
自动检测论文范文结:
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