溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)解決方案設(shè)計

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1、溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)解決方案設(shè)計摘　要：設(shè)計了一種溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，采用一體化溫濕度傳感器ＳＨＴ１１實時檢測環(huán)境溫濕度，采用圖形點陣型液晶ＪＣＭ１２２３２同屏顯示溫濕度值和上下限報警值；通過ＵＳＢ接口將采集到的實時數(shù)據(jù)上傳給ＰＣ機，實時監(jiān)測溫濕度值；同時，ＶＢ編寫程序?qū)崿F(xiàn)了繪制溫濕度歷史變化曲線或?qū)崟r曲線。單片機采用ＳＴＣ８９Ｃ５２主控芯片，通過按鍵設(shè)置溫濕度上下限值，報警部分使用有源蜂鳴器，電源部分采用ＵＳＢ接口供電，即插即用、通用性強。實驗表明，該監(jiān)測系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠，具有示值穩(wěn)定性好等特點。關(guān)鍵詞：溫室大棚；溫濕度；溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)；單片機；監(jiān)測0　引言在大

2、棚蔬菜種植等場合經(jīng)常要用到溫、濕度采集系統(tǒng)，傳統(tǒng)的方法是利用濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的溫室大棚進行通風(fēng)、去濕或加溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度以及濕度誤差大，隨機性大。故需要一種造價低廉、使用方便且測量準(zhǔn)確的溫濕度自動測量系統(tǒng)，對溫室大棚內(nèi)的溫度以及濕度變化情況進行實時自動測試，一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象便于及時分析和處理，將會有效地提高工作效率；同時，若能將采集到的溫濕度信息傳入電腦，再利用ＰＣ機的各類分析軟件對其進行實時監(jiān)控、分析和處理，打印出歷史曲線，建立出一種管理方便、操作簡便、運行可靠的高效

3、率控制系統(tǒng)將是極為有意義的，也是當(dāng)今測試儀器向高速、便捷、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的一個重要方向。1　溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)分為下位機數(shù)據(jù)采集部分和上位機數(shù)據(jù)實時監(jiān)測處理部分。下位機可作為獨立模塊使用，主要完成溫濕度信息的采集、數(shù)據(jù)處理和顯示、上下限數(shù)據(jù)的設(shè)置、超溫報警以及數(shù)據(jù)上傳功能。上位機將接收的數(shù)據(jù)進行簡單處理后實時顯示并打印出歷史曲線。該系統(tǒng)主要包括溫、濕度信息采集，溫、濕度上下限設(shè)定，數(shù)據(jù)換屏顯示，聲光報警，ＵＳＢ數(shù)據(jù)通訊以及ＰＣ機數(shù)據(jù)處理模塊，框圖如圖１所示。2　硬件電路設(shè)計2．1　USB通信電路系統(tǒng)采用ＣＨ３４１作為ＵＳＢ接口通信芯片。此芯片是一個ＵＳＢ總線的轉(zhuǎn)接片

4、，通過ＵＳＢ總線提供異步串口、打印口、并口以及常用的２線和４線等同步串行接口。設(shè)計通過使用其提供的異步串口功能，與單片機進行ＵＳＢ數(shù)據(jù)通訊。由于電腦串口ＲＳ２３２的電平是－１０～＋１０Ｖ，而單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是ＴＴＬ電平０～＋５Ｖ，故與ＣＨ３４１通訊時需進行電平轉(zhuǎn)換。將ＴＴＬ電平轉(zhuǎn)換為ＲＳ２３２電平后傳入ＣＨ３４１中，設(shè)計采用ＭＡＸ２３２用來進行電平轉(zhuǎn)換，該器件包括２個驅(qū)動器、２個接收器和１個電壓發(fā)生器電路提供ＴＩＡ／ＥＩＡ－２３２－Ｆ電平。ＭＡＸ２３２芯片可以完成兩路ＴＴＬ／ＲＳ－２３２電平的轉(zhuǎn)換，ＭＡＸ２３２的９和１０引腳是ＴＴＬ電平端，用來連接單片機，１１和１２引

5、腳分別接ＣＨ３４１芯片的ＴＸＤ和ＲＸＤ引腳。詳細電路圖，如圖２所示。2．2　溫濕度采集電路系統(tǒng)采用ＳＨＴ１１單片智能化溫濕度傳感器。測量相對濕度的范圍是０～１００％，分辨力高達０．０３％，最高精度為２％ＲＨ；測量溫度的范圍是－４０～１２３。８℃，分辨率為０．１℃；測量露點的精度＜１℃。連接時，僅需要兩條口線即可實現(xiàn)單片機和ＳＨＴ１１的雙向通訊，在使用中不需要任何外圍元件，被測溫度通過編程可實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字方式串行輸出，測溫范圍大、精度高。電路如圖３所示，上拉電阻１０ｋΩ，Ｃ為電源退耦電容。2．3　顯示模塊設(shè)計使用的液晶模塊是ＪＣＭ１２２３２圖形點陣型液晶模塊，它是一種內(nèi)置

6、８１９２個１６倡１６點漢字庫和１２８個１６倡８點ＡＳＣＩＩ字符集圖形點陣液晶顯示器，主要由行驅(qū)動器／列驅(qū)動器以及１２８倡３２全點陣液晶顯示器組成。液晶模塊主要是將主機處理后的數(shù)據(jù)顯示出來。該模塊與單片機連接簡單，只需單片機的３位Ｉ／Ｏ口分別與液晶模塊的ＳＣＬＫ，ＳＩＤ，ＣＳ相接。在系統(tǒng)中，為了布線簡單以及驅(qū)動能力更強，分別用單片機Ｐ２．０，Ｐ２．１，Ｐ２．２接液晶顯示器的ＣＳ，ＳＩＤ，ＳＣＬＫ端，具體的連接如圖４所示。2．4　報警電路為了在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出提示報警，設(shè)計采用蜂鳴音報警電路。通過單片機的１根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲，使用三極管驅(qū)動，如圖５所示。

7、單片機的Ｐ３．７通過電阻R２接三極管的基極，R３接在基極和發(fā)射極上。當(dāng)Ｐ３．７輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲；當(dāng)Ｐ３．７輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。3　系統(tǒng)軟件設(shè)計3．1　下位機軟件設(shè)計軟件部分是系統(tǒng)運行的核心，下位機包括溫濕度數(shù)據(jù)采集部分、ＵＳＢ數(shù)據(jù)發(fā)送部分、按鍵處理部分和數(shù)據(jù)結(jié)果處理換屏顯示部分以及軟件校驗。在設(shè)計下位機軟件時，ＵＳＢ數(shù)據(jù)通訊模塊采用在定時器０中觸發(fā)串口中斷實現(xiàn)，定時器０設(shè)置為５０ｍｓ中斷１次，所以在主程序中需首先對串口中斷，定時器０中斷進行初始化。此外，由于液晶