吴祉昂

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。其精度可以達到正负百分之五。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.