農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度檢測系統(tǒng)設計.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)設計 楊 光 鄭州 47 中高中部高三 10 班 河南鄭州 450018 摘 要 針對目前傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)溫室大棚中溫濕度無法實時監(jiān)測的狀況 本文以 STC89C52 為主控芯片 溫度傳感器 DS18B20 檢 測溫室大棚內的環(huán)境溫度 HS1101 濕敏元件與 555 定時器構成濕度傳感器檢測大棚內的濕度狀況 時鐘芯片 DS1302 實現(xiàn)檢測日 期的記錄 LCD 進行數(shù)據(jù)的實時顯示 使用 LED 和蜂鳴器實現(xiàn)溫濕度超限的聲光報警系統(tǒng) 經(jīng)試驗 該系統(tǒng)能夠滿足設計的需求 關鍵詞 STC89C52 溫度傳感器 DS18B20 HS1101 濕敏元件 555 定時器 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 的一切生命活動直接受其影響 溫濕度的不適應造成作物的低 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 濕度計等傳統(tǒng)儀器測量 檢測結果 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 并且如此還會造成各種資源的大量 浪費 2 因此設計一種價格合理 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)設計及實現(xiàn) 針對系統(tǒng)需求選用 STC89C52 芯片 它具有 I O 口多 定時 器 中斷等功能齊全強大 技術發(fā)展成熟 且價格低廉 使用溫 度傳感器 DS18B20 進行溫度的測量 它與系統(tǒng)的連接僅僅占用 一個數(shù)據(jù)口 不憑借其他原件 就可以直接將環(huán)境的溫度轉換 為可測的數(shù)字信號 選用 HS1101 濕敏元件連接 555 定時器構 成濕度傳感器 可實現(xiàn)零到一百相對濕度的檢測 誤差為 2 H 選擇 LCD12864 液晶顯示屏 可顯示八行 一行一百二十 八個字符 以及 64 259 點陣顯示 AM GD AM 可顯示中 文 與單片機的接口可采用并行與串行兩種方式 且自帶強大 的中文字庫 4 6 以 STC89C52 為數(shù)據(jù)運算處理模塊 DS18B20 溫度傳感器 將檢測的溫度傳送給 CPU 進行數(shù)據(jù)處理 HS1101 電容式濕敏 元件連接 555 定時器構成單穩(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 定時器設置 1s 的定時 T1 定時 器計算頻率個數(shù) 所得的頻率個數(shù)即是濕度 再經(jīng)過公式轉換 為數(shù)值 7 9 LCD12864 將處理后的數(shù)據(jù)進行輸出顯示 設置 按鍵對顯示的時間進行調節(jié) 和 設置 按鍵對報警值進行 調節(jié) 并且顯示精度 DS1302 時鐘芯片實時顯示時間以便記 錄數(shù)據(jù) 選用蜂鳴器 LED 燈來起到溫濕度超限報警的作用 分別對溫度 濕度進行比較 然后超過預設值后 進入中斷 判 斷中斷優(yōu)先級 進入中斷 進行報警 10 見圖 1 所示 圖 1 系統(tǒng)框圖 DS18B20 實現(xiàn)對溫度檢測的原理是用兩個晶振受溫度的 影響而改變振蕩頻率 當高溫振蕩器進行工作時 計數(shù)門打開 高溫振蕩器所產(chǎn)生的頻率送入減法計數(shù)器 2 進行減操作 同時 低溫振蕩器工作 將所產(chǎn)生的頻率信號送入計數(shù)門對頻率進行 計數(shù) 計數(shù)的數(shù)值隨后送入減法計數(shù)器 1 此時的減法計數(shù)器 的初值為 55 時所對應的頻率值 當計數(shù)器 1 的減法運算結 果為零時 溫度寄存器的數(shù)值 計數(shù)器 1 的初值 自動加一 當 減法計數(shù)器 2 的數(shù)值運算結果為零時 結束計數(shù) 此時的寄存 器數(shù)值即為溫度值 一個測量周期結束 其中還有一個斜率累 加器用來溫度補償以及對數(shù)值的線性補償 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 改變電容值進而影響輸出頻率 最后計算頻率數(shù)轉換來實現(xiàn) 在 555 定時器 CV 腳 T 腳之間使用 HS1101 作為一個可變電 容接入 DC 引腳的作用是使電阻 2 造成短路 可變電容 HS1101 通過充電達到門限電壓 通過放電到達到高電平 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 定時器構成的測量振蕩電路 轉變?yōu)?與之成反比例的頻率信號 濕度傳感器模塊原理圖如圖 3 所 示 具體的濕度測量轉換輸出則由單片機的兩個定時器來完 成 定時器 T1 實現(xiàn)頻率的計數(shù)功能 定時器 T0 實現(xiàn)計時功 能 每隔 1s 對 NE555 輸出的頻率進行一次采集再由定時器 T1 對頻率進行計數(shù) 頻率經(jīng)過確定范圍計算出相應的濕度值 圖 3 濕度監(jiān)測模塊原理圖 二 測試分析 通過對上述系統(tǒng)硬件的搭建和軟件算法的調試 為了測試 溫度傳感器和濕度傳感器的檢測范圍及精度 下轉第 96 頁 09 電子信息 科技風 2019 年 2 月 2 5 地源熱泵節(jié)能技術的應用 地源熱泵是以大地為熱源對建筑進行空氣調節(jié)的一種新 型的節(jié)能技術 地源熱泵通過輸入少量的高品位能源 如電 能 從而實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位熱能轉移 地源熱泵系統(tǒng) 適用范圍非常廣泛 既可應用于居民住宅 又可應用于賓館 寫 字樓 醫(yī)院和學校等社會機構 地源熱泵技能技術不僅能夠降 低建筑的能源消耗 而且還能夠調節(jié)建筑室內的溫度 在冬季 時 通過地源熱泵能夠提供室內所需要的熱量 在夏季時 通過 地源熱泵能夠吸收建筑物內部的熱量 合理的調節(jié)室內的溫 度 地源熱泵技術是比較高效的綠色節(jié)能建筑墻體節(jié)能技術 但在實際應用過程中還有所不足 無法達到西方發(fā)達國家的水 平 還需要進一步的進行研究與探究 從而更加高效的實現(xiàn)綠 色節(jié)能建筑的節(jié)能環(huán)保 3 總結 建筑行業(yè)是我國經(jīng)濟的重要支柱 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 應充分的利用 綠色節(jié)能建筑施工技術 尋求人類 建筑 社會 自然之間的統(tǒng) 一 和諧 平衡 科學合理的控制工程建設對自然資源的消耗 降低建筑施工對自然環(huán)境的污染 實現(xiàn)建筑工程節(jié)能 環(huán)保目 標 從而為人們創(chuàng)造一個健康 舒適的居住與工作環(huán)境 促進現(xiàn) 代化社會持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展 參考文獻 1 褚紅建 劉金磊 綠色節(jié)能建筑施工技術淺析 商品與 質量 2016 2 孟麗俠 淺談綠色節(jié)能建筑施工技術應用 工業(yè) 2015 3 張萌萌 淺談綠色節(jié)能建筑施工技術應用 工程技術 文摘版 2015 作者簡介 余軍 1981 男 安徽樅陽人 本科 初級 研究 方向 電氣 建筑 上接第 90 頁 選用 DHT11 作為參考 使三個傳感器在同樣的 環(huán)境中進行檢測顯示 測試數(shù)據(jù)表如表 1 和表 2 所示 表 1 設計硬件測試表 傳感器 范圍 精度 數(shù)據(jù) DS18B20 55 125 在 10 85 時 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 由以上實物調試結果分析由 DS18B20 傳感器測得結果與 DHT11 進行比較計算可得溫 度測量的精度提高了 9 1 這種測量大大提高了對溫室大棚 內的溫度檢測 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 對于濕度的檢測 HS1101 是一個濕敏可變電容 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 合設計要求 并且適合應用于溫室大棚的溫濕度檢測報警 三 結論 本設計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 定時器構成濕度檢測模塊 LCD12864 為數(shù)據(jù)顯示模塊以及按 鍵設置模塊和聲光報警模塊的溫濕度檢測系統(tǒng)的實物搭建與 調試 經(jīng)試驗驗證本設計達到了系統(tǒng)要求 實現(xiàn)了溫度的檢測 和濕度的檢測并且實現(xiàn)了報警值的修改 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 1 趙麗娟 基于單片機的溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) M 北京 機械制造出版社 2006 75 90 2 呂泉 現(xiàn)代傳感器原理及應用 M 北京 清華大學出版 社 2006 56 90 3 徐潔 檢測技術與儀器 M 北京 清華大學出版社 2004 80 160 4 于海業(yè) 溫室環(huán)境自動檢測系統(tǒng) M 北京 農(nóng)業(yè)工程學 報 1997 111 160 5 牛皖閩 何立新 溫室控制系統(tǒng)試驗裝置與系統(tǒng)分析 M 齊齊哈爾 齊齊哈爾輕工學院學報 1995 164 200 6 韓冰 李芬華 GP S 技術在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中的 應用 J 電子技術 2003 132 156 7 鄭鋒 王巧芝 孫西瑞 溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設計 J 農(nóng)機科技與信息 2008 8 路康 馬斌強 劉美琪 袁超 溫室大棚動態(tài)參數(shù)測試系 統(tǒng)的設計 J 河南農(nóng)業(yè)大學學報 2008 9 胡學海 單片機原理及應用系統(tǒng)設計 M 北京 北京電 子工業(yè)出版社 2005 78 142 10 范風強 蘭嬋麗 單片機語言 C51 應用實戰(zhàn)集錦 J 電子工業(yè)出版社 2005 69 工程技術 科技風 2019 年 2 月