2026/6/20 11:52:28
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温度和湿度是在农业生产中常见的和基本的参数之一#xff0c;它们会大幅度影响作物产量和品质。本次设计将单片机、传感器、计算机技术相结合设计出一套符合现代温室大棚的温湿度采集系统。
本设计采用单片机最小系统为核心部分#xff0c;检测部分使用DHT11温湿度一体…摘 要温度和湿度是在农业生产中常见的和基本的参数之一它们会大幅度影响作物产量和品质。本次设计将单片机、传感器、计算机技术相结合设计出一套符合现代温室大棚的温湿度采集系统。本设计采用单片机最小系统为核心部分检测部分使用DHT11温湿度一体传感器和BH1750FVI光照检测传感器、显示设备采用1602液晶可以同时显示检测到的温度、湿度还有光照强度等值。同时附有键盘电路、LED灯电路、蜂鸣器电路等共同组成了本设计的超限报警模块。整个设计结构简单紧凑功耗较低抗干扰能力强、总体性能比较好实现一种智能、快捷、方便的温湿度和光照的测量系统。关键词温室大棚单片机温湿度传感器1 系统总体设计1.1设计要求(1)熟悉51单片机集成开发环境运用C语言编写工程文件(2)熟练应用所选用单片机的内部结构、资源以及软硬件调试设备的基本方法(3)自行构建基于单片机的最小系统完成相关硬件电路的设计实现(4)理解温度、湿度和光强等的检测原理和掌握实现方法。1.2 方案选择1.2.1 温湿度传感器的选择方案一选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器包含一个电阻式干事元件和NTC式温度检测元件可测20—90%RH湿度误差为±5%RH0—50℃误差范围±2℃。方案二选用SHT11作为温湿度检测模块。SHT11是一款精度较高的元件湿度测量范围为0—100%RH测量精度为0.1%RH温度测量范围为-40-123.8℃精度为±0.01℃。价格较高。本次是大棚监测对精度要求不高应选择方案一。1.2.2 光照传感器的选择选用集成的光照传感器例如BH1750FVI该集成的传感器模块灵敏度大测量范围广1-65535lx对光源的依赖性低并且通过IIC接口和单片机进行数据传输通信省去了中间AD转换的步骤输出的结果即当前的光照强度单位是勒克斯。1.2.3 单片机的选择采用单片机作为系统控制器。单片机具有可靠性强、性价比搞、电压低、功耗低等优点得到迅猛发展和大范围推广单片机算术运算功能强软件编程灵活自由度大可用软件编程实现各种逻辑功能本身带有定时器、计数器可以用来定时和计数并且其功耗低体积小计数成熟和成本低等优点。方案一采用TI公司的STM32作为主芯片DSP是专业的运算芯片他的运行速度和性能的稳定性都值得称赞适合复杂运算成本较高。方案二采用STC89C51单片机作为主控芯片作为一款入门级单片机价格便宜适用面广能应对多种情况并且后期维护和升级方便。方案三采用ATML公司的AT价格便宜运行速度较慢只能进行简单运算。综上所述选择方案二价格适中性能稳定后期维护升级也方便。2 系统硬件设计2.1 整体方案设计2.1.1 系统概述整个系统以STC89C52单片机为核心器件配合电阻电容晶振等器件构成单片机的最小系统。其它个模块围绕着单片机最小系统展开。其中包括温湿度采集使用DHT11温湿度一体的传感器负责采集温度和湿度的数据后发给单片机光照强度采集使用BH1750FVI传感器集成的光照模块GY-30负责将采集到的光照强度发给单片机按键部分使用市面上常见的轻触按键作为系统的输入设置模块显示设备为1602液晶报警则采用蜂鸣器和LED的形式实现声光报警效果电源供电则采用USB 5V供电。2.1.2 系统框图图3-1 系统框图3 DHT11传感器电路3.1 DHT11简介DHT11图3-4数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。图 3-4 数字温湿度传感器3.2 DHT11模块电路DHT11的模块电路图如下图所示图3-5 DHT11模块连接图4 仿 真在实现好软件部分的撰写编译后且没有报错在Protues环境里把Keil生成的可执行文件写入到单片机里点击仿真按钮系统开始工作在初始阶段默认给定DHT11的值如图所示此时液晶显示如图由于本系统默认设置的温度上限为40℃将DHT11温度调至41℃时液晶显示如图同样对该系统传感器的湿度分别调到80%以上、30%以下相应的报警电路都被激活因此在硬件测试下获得了与预期一样的功能。5 结 论这项设计在运用了单片机技术、传感器技术、C语言编程等科学知识下完成了基于单片机控制的农业大棚控制监测系统的设计实现了环境温湿度自动实时监测显示并且在温湿度过限时发出警报。由于单片机的经济和开发成本低廉操作简便因此在农业自动控制领域有很强的实用性这样可以实现无人管理种植进一步节省了人力物力。