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作者：江海职业技术学院信息工程系 刘雨 汪李晨 陈猛

指导教师：周越 郑棣

　　作品简介

　　温室大棚是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温湿度、气体含量是衡量温室大棚好坏的重要指标，它直接影响到栽培作物的生长和产量，为了能给作物提供一个合适的生长环境，首要问题是加强温室内的温湿度和气体含量的监测。

　　系统组成：主控芯片是STC IAPUF2K61S2单片机，输入有温湿度传感器、气敏传感器和按键电路。输出有液晶显示器、继电器、报警电路，通过继电器控制外设风扇、加湿器和加热器等。还有USB串行口通信电路，可以和计算机进行通信。

　　作品具有以下功能：

　　1、 显示功能：可在液晶屏上显示温室内的温度、湿度、气体含量数据。

　　2、 设置功能：通过按键，设置温湿度、气体含量的上下限值。

　　3、 报警功能：分为指示报警和声音报警，当大棚内温湿度和

　　4、体含量数据不在所设置的范围内，报警指示灯闪烁，扬声器响，同时显示屏上有相应的提示信息。

　　5、 加热控制功能：当大棚内温度低于温度下限值时，控制器自动控制加热器工作，进行升温;当温度升到正常范围内，加热器自动关闭。

　　6、 加湿控制功能：当大棚内湿度低于湿度下限值时，控制器控制加湿器启动，进行加湿;当湿度回到正常范围内，加湿器自动关闭。

　　7、 气体含量检测功能：传感器实时检测温室内气体，若气体异常超出范围，电路会进行报警。

　　8、 通信功能：本系统通过USB接口和计算机相连，计算机可实时显示大棚内的各项参数。一台计算机 可以对多个控制器进行统一监测管理。通过计算机上的主控界面可以查看实时温度、湿度和气体含量数据，以及环境是否异常等情况。同时还可以对大棚的温湿度、气体含量数据上下限值进行设置。

　　平台选型说明

　　设计一种蔬菜大棚气候控制系统装置，利用STC15F2K60S2作为核心处理芯片的单片机进行可编程控制，结合外围温湿度传感器、气敏传感器、显示电路、按键、报警、控制等电路，实现了根据不同的温度、湿度和气味等条件自动调节蔬菜大棚气候变化，可以直接通过液晶屏显示查看具体的温湿度的值，实现了大棚蔬菜的温湿度实时监测。

　　设计说明

　　一.系统框图

　　该系统以STC15F2K60S2单片机为核心，由DHT11温湿度传感器、气体传感器、液晶显示电路、控制继电器电路、按键电路等构成。自行设置温湿度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入温度的上、下限进行比较，当监测到的数值超出所设定阈值时，单片机驱动闪烁灯和蜂鸣器报警，并启动继电器以开启设备。设计中加入了常用的液晶显示及状态灯、显示灯常用电路。

　　二.系统工作过程

　　温室气候控制系统工作过程如下:

　　① 系统初始化，包括定时器初始化、中断系统初始化等。

　　② 开始循环测控温室气候环境，主要内容为温度过低启动加热、温度过高启动电风扇散热;湿度太干喷雾增湿;气味龌龊通风换气。

　　③ 在电脑上实时显示所检测的数据，并有数据存储功能。通过USB串口可修改下位机的所有参数指标。

　　图2 系统结构框图

　　二.系统工作过程

　　温室气候控制系统工作过程如下:

　　① 系统初始化，包括定时器初始化、中断系统初始化等。

　　② 开始循环测控温室气候环境，主要内容为温度过低启动加热、温度过高启动电风扇散热;湿度太干喷雾增湿;气味龌龊通风换气。

　　③ 在电脑上实时显示所检测的数据，并有数据存储功能。通过USB串口可修改下位机的所有参数指标。

　　三.主要硬件电路设计

　　1温湿度电路设计

　　温湿度传感器可以将对外界温湿度信号的变化转换成电压的变换，然后由单片机处理数据，实现温湿度数据在液晶屏上的显示。使用芯片为DHT11，其输出数据为8位数字数据，且由一个管脚输出，节省了硬件上管脚的使用。如图3所示。

　　2 单片机控制继电器电路设计

　　利用DHT11温湿度传感器检测蔬菜大棚花窖室内的温湿度，当室内温度超出设计温度时，报警，同时打开降温系统(即打开风扇)来降低室内的温度;当低于设定温度时，启用加热器进行升温。

　　利用温湿度传感器检测空气中的湿度，当空气太干燥时，就启动喷雾来加大湿度;当空气过于湿润时，启用通风。

　　本系统利用继电器的吸合与否来控制加热、鼓风和喷雾装置，实现温度和湿度的自动控制。

　　图4 继电器控制电路

　　3.原理图

　　如图5所示。

　　四.软件设计

　　系统程序主要包括主程序、DHT11温湿度传感器子程序、液晶显示子程序、按键处理子程序、定时中断程序等。下图6为主程序流程图。 

　图6 主程序流程图

　　                                                           图5 系统原理图 

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