農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

DOI 10 19392 j cnki 1671 7341 201906077 農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 楊 光 鄭州 47 中高中部高三 10 班 河南鄭州 450018 摘 要 針對(duì)目前傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)溫室大棚中溫濕度無法實(shí)時(shí)監(jiān)測的狀況 本文以 STC89C52 為主控芯片 溫度傳感器 DS18B20 檢 測溫室大棚內(nèi)的環(huán)境溫度 HS1101 濕敏元件與 555 定時(shí)器構(gòu)成濕度傳感器檢測大棚內(nèi)的濕度狀況 時(shí)鐘芯片 DS1302 實(shí)現(xiàn)檢測日 期的記錄 LCD 進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示 使用 LED 和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)溫濕度超限的聲光報(bào)警系統(tǒng) 經(jīng)試驗(yàn) 該系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)的需求 關(guān)鍵詞 STC89C52 溫度傳感器 DS18B20 HS1101 濕敏元件 555 定時(shí)器 溫度和濕度的檢測是研究發(fā)展溫室大棚的重要因素 作物 的一切生命活動(dòng)直接受其影響 溫濕度的不適應(yīng)造成作物的低 產(chǎn) 鑄成了大量的損失 1 所以提高溫室大棚內(nèi)的溫度濕度監(jiān) 測刻不容緩 在傳統(tǒng)的溫室大棚溫濕度檢測中很大程度上依 賴使用人工使用濕度試紙 濕度計(jì)等傳統(tǒng)儀器測量 檢測結(jié)果 受外界環(huán)境干擾 人為的測量方式不正確 儀器精密度不高等 因素的影響而造成了誤差 并且如此還會(huì)造成各種資源的大量 浪費(fèi) 2 因此設(shè)計(jì)一種價(jià)格合理 操作便捷 且檢測精度較高的 溫濕度檢測儀是十分重要的 一 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 針對(duì)系統(tǒng)需求選用 STC89C52 芯片 它具有 I O 口多 定時(shí) 器 中斷等功能齊全強(qiáng)大 技術(shù)發(fā)展成熟 且價(jià)格低廉 使用溫 度傳感器 DS18B20 進(jìn)行溫度的測量 它與系統(tǒng)的連接僅僅占用 一個(gè)數(shù)據(jù)口 不憑借其他原件 就可以直接將環(huán)境的溫度轉(zhuǎn)換 為可測的數(shù)字信號(hào) 選用 HS1101 濕敏元件連接 555 定時(shí)器構(gòu) 成濕度傳感器 可實(shí)現(xiàn)零到一百相對(duì)濕度的檢測 誤差為 2 H 選擇 LCD12864 液晶顯示屏 可顯示八行 一行一百二十 八個(gè)字符 以及 64 259 點(diǎn)陣顯示 AM GD AM 可顯示中 文 與單片機(jī)的接口可采用并行與串行兩種方式 且自帶強(qiáng)大 的中文字庫 4 6 以 STC89C52 為數(shù)據(jù)運(yùn)算處理模塊 DS18B20 溫度傳感器 將檢測的溫度傳送給 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 HS1101 電容式濕敏 元件連接 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)振蕩電路 輸出頻率 連接到 主控芯片的 P3 5 引腳 由 T0 定時(shí)器設(shè)置 1s 的定時(shí) T1 定時(shí) 器計(jì)算頻率個(gè)數(shù) 所得的頻率個(gè)數(shù)即是濕度 再經(jīng)過公式轉(zhuǎn)換 為數(shù)值 7 9 LCD12864 將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出顯示 設(shè)置 按鍵對(duì)顯示的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié) 和 設(shè)置 按鍵對(duì)報(bào)警值進(jìn)行 調(diào)節(jié) 并且顯示精度 DS1302 時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)顯示時(shí)間以便記 錄數(shù)據(jù) 選用蜂鳴器 LED 燈來起到溫濕度超限報(bào)警的作用 分別對(duì)溫度 濕度進(jìn)行比較 然后超過預(yù)設(shè)值后 進(jìn)入中斷 判 斷中斷優(yōu)先級(jí) 進(jìn)入中斷 進(jìn)行報(bào)警 10 見圖 1 所示 圖 1 系統(tǒng)框圖 DS18B20 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度檢測的原理是用兩個(gè)晶振受溫度的 影響而改變振蕩頻率 當(dāng)高溫振蕩器進(jìn)行工作時(shí) 計(jì)數(shù)門打開 高溫振蕩器所產(chǎn)生的頻率送入減法計(jì)數(shù)器 2 進(jìn)行減操作 同時(shí) 低溫振蕩器工作 將所產(chǎn)生的頻率信號(hào)送入計(jì)數(shù)門對(duì)頻率進(jìn)行 計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)的數(shù)值隨后送入減法計(jì)數(shù)器 1 此時(shí)的減法計(jì)數(shù)器 的初值為 55 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率值 當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的減法運(yùn)算結(jié) 果為零時(shí) 溫度寄存器的數(shù)值 計(jì)數(shù)器 1 的初值 自動(dòng)加一 當(dāng) 減法計(jì)數(shù)器 2 的數(shù)值運(yùn)算結(jié)果為零時(shí) 結(jié)束計(jì)數(shù) 此時(shí)的寄存 器數(shù)值即為溫度值 一個(gè)測量周期結(jié)束 其中還有一個(gè)斜率累 加器用來溫度補(bǔ)償以及對(duì)數(shù)值的線性補(bǔ)償 提高其精確度 溫 度傳感器原理圖如圖 2 所示 圖 2 溫度傳感器模塊原理圖 HS1101 濕度檢測模塊濕度檢測的工作原理為 HS1101 濕 度檢測傳感器與 555 多諧振蕩器相連由于濕敏電容隨濕度而 改變電容值進(jìn)而影響輸出頻率 最后計(jì)算頻率數(shù)轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn) 在 555 定時(shí)器 CV 腳 T 腳之間使用 HS1101 作為一個(gè)可變電 容接入 DC 引腳的作用是使電阻 2 造成短路 可變電容 HS1101 通過充電達(dá)到門限電壓 通過放電到達(dá)到高電平 然后 2 通過 DC 引腳接地 通過不同的電阻充放電 形成一段近似 的方波頻率 其周期計(jì)算如下 T 充電 C 1 2 In2 1 T 放電 C 1 In2 2 由此可知輸出方波頻率為 f 1 T 充電 T 放電 1 C 2 2 1 In2 3 空氣濕度通過由 555 定時(shí)器構(gòu)成的測量振蕩電路 轉(zhuǎn)變?yōu)?與之成反比例的頻率信號(hào) 濕度傳感器模塊原理圖如圖 3 所 示 具體的濕度測量轉(zhuǎn)換輸出則由單片機(jī)的兩個(gè)定時(shí)器來完 成 定時(shí)器 T1 實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)數(shù)功能 定時(shí)器 T0 實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功 能 每隔 1s 對(duì) NE555 輸出的頻率進(jìn)行一次采集再由定時(shí)器 T1 對(duì)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù) 頻率經(jīng)過確定范圍計(jì)算出相應(yīng)的濕度值 圖 3 濕度監(jiān)測模塊原理圖 二 測試分析 通過對(duì)上述系統(tǒng)硬件的搭建和軟件算法的調(diào)試 為了測試 溫度傳感器和濕度傳感器的檢測范圍及精度 下轉(zhuǎn)第 96 頁 09 電子信息 科技風(fēng) 2019 年 2 月 2 5 地源熱泵節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用 地源熱泵是以大地為熱源對(duì)建筑進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的一種新 型的節(jié)能技術(shù) 地源熱泵通過輸入少量的高品位能源 如電 能 從而實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移 地源熱泵系統(tǒng) 適用范圍非常廣泛 既可應(yīng)用于居民住宅 又可應(yīng)用于賓館 寫 字樓 醫(yī)院和學(xué)校等社會(huì)機(jī)構(gòu) 地源熱泵技能技術(shù)不僅能夠降 低建筑的能源消耗 而且還能夠調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)的溫度 在冬季 時(shí) 通過地源熱泵能夠提供室內(nèi)所需要的熱量 在夏季時(shí) 通過 地源熱泵能夠吸收建筑物內(nèi)部的熱量 合理的調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫 度 地源熱泵技術(shù)是比較高效的綠色節(jié)能建筑墻體節(jié)能技術(shù) 但在實(shí)際應(yīng)用過程中還有所不足 無法達(dá)到西方發(fā)達(dá)國家的水 平 還需要進(jìn)一步的進(jìn)行研究與探究 從而更加高效的實(shí)現(xiàn)綠 色節(jié)能建筑的節(jié)能環(huán)保 3 總結(jié) 建筑行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的重要支柱 綠色節(jié)能建筑是建筑業(yè) 未來發(fā)展的必然趨勢 在建筑工程發(fā)展過程中 應(yīng)充分的利用 綠色節(jié)能建筑施工技術(shù) 尋求人類 建筑 社會(huì) 自然之間的統(tǒng) 一 和諧 平衡 科學(xué)合理的控制工程建設(shè)對(duì)自然資源的消耗 降低建筑施工對(duì)自然環(huán)境的污染 實(shí)現(xiàn)建筑工程節(jié)能 環(huán)保目 標(biāo) 從而為人們創(chuàng)造一個(gè)健康 舒適的居住與工作環(huán)境 促進(jìn)現(xiàn) 代化社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展 參考文獻(xiàn) 1 褚紅建 劉金磊 綠色節(jié)能建筑施工技術(shù)淺析 商品與 質(zhì)量 2016 2 孟麗俠 淺談綠色節(jié)能建筑施工技術(shù)應(yīng)用 工業(yè) 2015 3 張萌萌 淺談綠色節(jié)能建筑施工技術(shù)應(yīng)用 工程技術(shù) 文摘版 2015 作者簡介 余軍 1981 男 安徽樅陽人 本科 初級(jí) 研究 方向 電氣 建筑 上接第 90 頁 選用 DHT11 作為參考 使三個(gè)傳感器在同樣的 環(huán)境中進(jìn)行檢測顯示 測試數(shù)據(jù)表如表 1 和表 2 所示 表 1 設(shè)計(jì)硬件測試表 傳感器 范圍 精度 數(shù)據(jù) DS18B20 55 125 在 10 85 時(shí) 精度為 0 5 28 4 HS1101 0 100 H 5 H 26 3 表 2 DHT11 硬件測試表 DHT11 范圍 精度 數(shù)據(jù) 溫度 0 50 2 31 濕度 20 90 H 5 H 26 由以上實(shí)物調(diào)試結(jié)果分析由 DS18B20 傳感器測得結(jié)果與 DHT11 進(jìn)行比較計(jì)算可得溫 度測量的精度提高了 9 1 這種測量大大提高了對(duì)溫室大棚 內(nèi)的溫度檢測 減少了因測量誤差而造成的損失 而且又由測 量范圍可知 DS18B20 可試用的作物種植范圍較大 對(duì)于濕度的檢測 HS1101 是一個(gè)濕敏可變電容 不易損 壞 且其測量的濕度范圍與精度有很大的提高 由上所述符 合設(shè)計(jì)要求 并且適合應(yīng)用于溫室大棚的溫濕度檢測報(bào)警 三 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng) 完成了以 STC89C52 為核心 DS18B20 為溫度檢測模塊 HS1101 濕敏元件連接 555 定時(shí)器構(gòu)成濕度檢測模塊 LCD12864 為數(shù)據(jù)顯示模塊以及按 鍵設(shè)置模塊和聲光報(bào)警模塊的溫濕度檢測系統(tǒng)的實(shí)物搭建與 調(diào)試 經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證本設(shè)計(jì)達(dá)到了系統(tǒng)要求 實(shí)現(xiàn)了溫度的檢測 和濕度的檢測并且實(shí)現(xiàn)了報(bào)警值的修改 為今后科技農(nóng)業(yè)的發(fā) 展提供一份力量和參考 參考文獻(xiàn) 1 趙麗娟 基于單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) M 北京 機(jī)械制造出版社 2006 75 90 2 呂泉 現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用 M 北京 清華大學(xué)出版 社 2006 56 90 3 徐潔 檢測技術(shù)與儀器 M 北京 清華大學(xué)出版社 2004 80 160 4 于海業(yè) 溫室環(huán)境自動(dòng)檢測系統(tǒng) M 北京 農(nóng)業(yè)工程學(xué) 報(bào) 1997 111 160 5 牛皖閩 何立新 溫室控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置與系統(tǒng)分析 M 齊齊哈爾 齊齊哈爾輕工學(xué)院學(xué)報(bào) 1995 164 200 6 韓冰 李芬華 GP S 技術(shù)在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中的 應(yīng)用 J 電子技術(shù) 2003 132 156 7 鄭鋒 王巧芝 孫西瑞 溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J 農(nóng)機(jī)科技與信息 2008 8 路康 馬斌強(qiáng) 劉美琪 袁超 溫室大棚動(dòng)態(tài)參數(shù)測試系 統(tǒng)的設(shè)計(jì) J 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2008 9 胡學(xué)海 單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) M 北京 北京電 子工業(yè)出版社 2005 78 142 10 范風(fēng)強(qiáng) 蘭嬋麗 單片機(jī)語言 C51 應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)集錦 J 電子工業(yè)出版社 2005 69 工程技術(shù) 科技風(fēng) 2019 年 2 月