农业温室大棚温湿度检测系统设计.pdf

DOI 10 19392 j cnki 1671 7341 201906077 农业温室大棚温湿度检测系统设计 杨 光 郑州 47 中高中部高三 10 班 河南郑州 450018 摘 要 针对目前传统的农业温室大棚中温湿度无法实时监测的状况 本文以 STC89C52 为主控芯片 温度传感器 DS18B20 检 测温室大棚内的环境温度 HS1101 湿敏元件与 555 定时器构成湿度传感器检测大棚内的湿度状况 时钟芯片 DS1302 实现检测日 期的记录 LCD 进行数据的实时显示 使用 LED 和蜂鸣器实现温湿度超限的声光报警系统 经试验 该系统能够满足设计的需求 关键词 STC89C52 温度传感器 DS18B20 HS1101 湿敏元件 555 定时器 温度和湿度的检测是研究发展温室大棚的重要因素 作物 的一切生命活动直接受其影响 温湿度的不适应造成作物的低 产 铸成了大量的损失 1 所以提高温室大棚内的温度湿度监 测刻不容缓 在传统的温室大棚温湿度检测中很大程度上依 赖使用人工使用湿度试纸 湿度计等传统仪器测量 检测结果 受外界环境干扰 人为的测量方式不正确 仪器精密度不高等 因素的影响而造成了误差 并且如此还会造成各种资源的大量 浪费 2 因此设计一种价格合理 操作便捷 且检测精度较高的 温湿度检测仪是十分重要的 一 系统设计及实现 针对系统需求选用 STC89C52 芯片 它具有 I O 口多 定时 器 中断等功能齐全强大 技术发展成熟 且价格低廉 使用温 度传感器 DS18B20 进行温度的测量 它与系统的连接仅仅占用 一个数据口 不凭借其他原件 就可以直接将环境的温度转换 为可测的数字信号 选用 HS1101 湿敏元件连接 555 定时器构 成湿度传感器 可实现零到一百相对湿度的检测 误差为 2 H 选择 LCD12864 液晶显示屏 可显示八行 一行一百二十 八个字符 以及 64 259 点阵显示 AM GD AM 可显示中 文 与单片机的接口可采用并行与串行两种方式 且自带强大 的中文字库 4 6 以 STC89C52 为数据运算处理模块 DS18B20 温度传感器 将检测的温度传送给 CPU 进行数据处理 HS1101 电容式湿敏 元件连接 555 定时器构成单稳态振荡电路 输出频率 连接到 主控芯片的 P3 5 引脚 由 T0 定时器设置 1s 的定时 T1 定时 器计算频率个数 所得的频率个数即是湿度 再经过公式转换 为数值 7 9 LCD12864 将处理后的数据进行输出显示 设置 按键对显示的时间进行调节 和 设置 按键对报警值进行 调节 并且显示精度 DS1302 时钟芯片实时显示时间以便记 录数据 选用蜂鸣器 LED 灯来起到温湿度超限报警的作用 分别对温度 湿度进行比较 然后超过预设值后 进入中断 判 断中断优先级 进入中断 进行报警 10 见图 1 所示 图 1 系统框图 DS18B20 实现对温度检测的原理是用两个晶振受温度的 影响而改变振荡频率 当高温振荡器进行工作时 计数门打开 高温振荡器所产生的频率送入减法计数器 2 进行减操作 同时 低温振荡器工作 将所产生的频率信号送入计数门对频率进行 计数 计数的数值随后送入减法计数器 1 此时的减法计数器 的初值为 55 时所对应的频率值 当计数器 1 的减法运算结 果为零时 温度寄存器的数值 计数器 1 的初值 自动加一 当 减法计数器 2 的数值运算结果为零时 结束计数 此时的寄存 器数值即为温度值 一个测量周期结束 其中还有一个斜率累 加器用来温度补偿以及对数值的线性补偿 提高其精确度 温 度传感器原理图如图 2 所示 图 2 温度传感器模块原理图 HS1101 湿度检测模块湿度检测的工作原理为 HS1101 湿 度检测传感器与 555 多谐振荡器相连由于湿敏电容随湿度而 改变电容值进而影响输出频率 最后计算频率数转换来实现 在 555 定时器 CV 脚 T 脚之间使用 HS1101 作为一个可变电 容接入 DC 引脚的作用是使电阻 2 造成短路 可变电容 HS1101 通过充电达到门限电压 通过放电到达到高电平 然后 2 通过 DC 引脚接地 通过不同的电阻充放电 形成一段近似 的方波频率 其周期计算如下 T 充电 C 1 2 In2 1 T 放电 C 1 In2 2 由此可知输出方波频率为 f 1 T 充电 T 放电 1 C 2 2 1 In2 3 空气湿度通过由 555 定时器构成的测量振荡电路 转变为 与之成反比例的频率信号 湿度传感器模块原理图如图 3 所 示 具体的湿度测量转换输出则由单片机的两个定时器来完 成 定时器 T1 实现频率的计数功能 定时器 T0 实现计时功 能 每隔 1s 对 NE555 输出的频率进行一次采集再由定时器 T1 对频率进行计数 频率经过确定范围计算出相应的湿度值 图 3 湿度监测模块原理图 二 测试分析 通过对上述系统硬件的搭建和软件算法的调试 为了测试 温度传感器和湿度传感器的检测范围及精度 下转第 96 页 09 电子信息 科技风 2019 年 2 月 2 5 地源热泵节能技术的应用 地源热泵是以大地为热源对建筑进行空气调节的一种新 型的节能技术 地源热泵通过输入少量的高品位能源 如电 能 从而实现低温位热能向高温位热能转移 地源热泵系统 适用范围非常广泛 既可应用于居民住宅 又可应用于宾馆 写 字楼 医院和学校等社会机构 地源热泵技能技术不仅能够降 低建筑的能源消耗 而且还能够调节建筑室内的温度 在冬季 时 通过地源热泵能够提供室内所需要的热量 在夏季时 通过 地源热泵能够吸收建筑物内部的热量 合理的调节室内的温 度 地源热泵技术是比较高效的绿色节能建筑墙体节能技术 但在实际应用过程中还有所不足 无法达到西方发达国家的水 平 还需要进一步的进行研究与探究 从而更加高效的实现绿 色节能建筑的节能环保 3 总结 建筑行业是我国经济的重要支柱 绿色节能建筑是建筑业 未来发展的必然趋势 在建筑工程发展过程中 应充分的利用 绿色节能建筑施工技术 寻求人类 建筑 社会 自然之间的统 一 和谐 平衡 科学合理的控制工程建设对自然资源的消耗 降低建筑施工对自然环境的污染 实现建筑工程节能 环保目 标 从而为人们创造一个健康 舒适的居住与工作环境 促进现 代化社会持续稳定的发展 参考文献 1 褚红建 刘金磊 绿色节能建筑施工技术浅析 商品与 质量 2016 2 孟丽侠 浅谈绿色节能建筑施工技术应用 工业 2015 3 张萌萌 浅谈绿色节能建筑施工技术应用 工程技术 文摘版 2015 作者简介 余军 1981 男 安徽枞阳人 本科 初级 研究 方向 电气 建筑 上接第 90 页 选用 DHT11 作为参考 使三个传感器在同样的 环境中进行检测显示 测试数据表如表 1 和表 2 所示 表 1 设计硬件测试表 传感器 范围 精度 数据 DS18B20 55 125 在 10 85 时 精度为 0 5 28 4 HS1101 0 100 H 5 H 26 3 表 2 DHT11 硬件测试表 DHT11 范围 精度 数据 温度 0 50 2 31 湿度 20 90 H 5 H 26 由以上实物调试结果分析由 DS18B20 传感器测得结果与 DHT11 进行比较计算可得温 度测量的精度提高了 9 1 这种测量大大提高了对温室大棚 内的温度检测 减少了因测量误差而造成的损失 而且又由测 量范围可知 DS18B20 可试用的作物种植范围较大 对于湿度的检测 HS1101 是一个湿敏可变电容 不易损 坏 且其测量的湿度范围与精度有很大的提高 由上所述符 合设计要求 并且适合应用于温室大棚的温湿度检测报警 三 结论 本设计是温室大棚温湿度监测系统 完成了以 STC89C52 为核心 DS18B20 为温度检测模块 HS1101 湿敏元件连接 555 定时器构成湿度检测模块 LCD12864 为数据显示模块以及按 键设置模块和声光报警模块的温湿度检测系统的实物搭建与 调试 经试验验证本设计达到了系统要求 实现了温度的检测 和湿度的检测并且实现了报警值的修改 为今后科技农业的发 展提供一份力量和参考 参考文献 1 赵丽娟 基于单片机的温度监测系统的设计与实现 M 北京 机械制造出版社 2006 75 90 2 吕泉 现代传感器原理及应用 M 北京 清华大学出版 社 2006 56 90 3 徐洁 检测技术与仪器 M 北京 清华大学出版社 2004 80 160 4 于海业 温室环境自动检测系统 M 北京 农业工程学 报 1997 111 160 5 牛皖闽 何立新 温室控制系统试验装置与系统分析 M 齐齐哈尔 齐齐哈尔轻工学院学报 1995 164 200 6 韩冰 李芬华 GP S 技术在数据采集与监控系统中的 应用 J 电子技术 2003 132 156 7 郑锋 王巧芝 孙西瑞 温室大棚自动控制系统的设计 J 农机科技与信息 2008 8 路康 马斌强 刘美琪 袁超 温室大棚动态参数测试系 统的设计 J 河南农业大学学报 2008 9 胡学海 单片机原理及应用系统设计 M 北京 北京电 子工业出版社 2005 78 142 10 范风强 兰婵丽 单片机语言 C51 应用实战集锦 J 电子工业出版社 2005 69 工程技术 科技风 2019 年 2 月