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蔬菜温室大棚温湿度控制系统解决方案设计
摘要
阐述了基于单片机STC12C5A60S2控制和温湿度传感器DHT11感测数据的温湿度控制系统工作原理及软、硬件设计。
关键词温室大棚；温湿度控制；单片机；传感器DTH11
随着农业产业规模不断扩大和大棚技术的不断普及，温室大棚数量不断增多。温湿度控制是蔬菜大棚一个重要的控制环节。温湿度太低，蔬菜会被冻死或停止生长，因此应将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内悬挂温度计，工人根据读取的温度值调节大棚内的温度；而湿度控制只能依据工人的经验做出判断是否需要灌溉。这种靠人工控制温湿度的方式方法，既耗人力，又不精确，传统的温湿度调控措施表现出极大的局限性。笔者设计了基于单片机STC12C5A60S2和温湿度传感器DHT11采集数据的温湿度控制系统。
1温湿度控制系统基本工作原理
系统核心架构如图1所示，单片机STC12C5A60S2通过温湿度传感器DHT11采集蔬菜温室大棚里的温度和湿度参数，并同时显示于显示模块和上位机电脑上。操控者既可以通过上位机输入控制指令实现当前和历史温湿度查询，也可以现场通过温湿度显示模块观察当前温湿度读数，并通过上位机远程设定和修改适合蔬菜生长期的温湿度阀值。系统根据当前温湿度阀值驱动继电器，控制执行机构进行相应操作，达到控制蔬菜温室大棚温湿度的效果［1－2］
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2温湿度控制系统硬件设计
系统采用模块化设计，方便系统的升级、功能扩展或根据用户需求而定制和改造不同功能模块，既方便了设计、调试和维修，也大大增强了系统的实用性。2．1温湿度数据采集电路
采用DHT11数字温湿度传感器采集温室大棚的温湿度。它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，具有品质卓越、响应快、抗干扰能力强、体积小、功耗低、性价比高等优点，信号传输距离可达20m以上，是各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。系统温湿度数据采集电路如图2所示
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2．2温湿度控制电路
温湿度控制电路利用单片机P1口的P1．0～P1．4控制三极管的通断电，继而控制继电器的通断电，达到准确控制执行机构进行相应操作的目的。由图3可知，通过继电器控制大功率热源灯或暖炉达到升温目的。
温度控制和湿度控制电路的原理如图4所示，两者原理图相同，只是控制端输入信号不同。图中直流电机可以实现正转和反转，当2个三极管基极分别接P1．0、P1．1时，实现对温室内部采暖、通风设备的控制，达到升温或降温的目的；当2个三极管基极分别接P1．2、P1．3时，实现控制水阀开关以控制喷淋系统，达到控制蔬菜温室大棚湿度的目的。
另外，系统控制部分与执行机构部分供电系统采用分离式，这样既增加了系统的安全性，又为驱动大功率设备或高压用电器提供方便。
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