基于51单片机的温室大棚温湿度测控系统
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密 惠 保
1．课题来源及研究的目的和意义；
本课题来源于生活，现在生活中的果蔬大部分来源于大棚种植，而传统的种植方法效率低下，对温度和湿度的控制上不够精确，不能达到生长的理想环境和预想效果，我们此次研究的目的就是为了实现对环境的自动检测和控制。以实现自动化生产。
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2．国内外在该方向的研究现状及分析；
我国持续、快速的经济增长和人民生活质量的改善，对环境控制提出了更高的要求。对环境温度湿度自动监测、环境污染治理作为环保产业的重要内容，在我国已大力展开，无论在理论上还是在实践上都取得了很大进展。为系统运行服务（自动检测、优化、控制）的控制理论，在环境监测、环境治理中应扮演怎么样的角色呢？我们将环境监测、环境治理过程的自动控制技术称之为环境控制自动化。环境控制自动化对从事控制理论研究的研究者来说，是一个新的应用领域，也是极有发展前景的领域，环境控制自动化的研究不仅具有重要的理论意义，也具有重大的实际应用价值。
随着社会对于鲜花和热带苗木需求的不断增加，各种温室大棚的数量也在不断增加。这些温室大棚有的虽然安装有各种加热、加湿、通风和降温设备，但对于温湿度的测量和设备的操作大多还是由人工来完成的。当温室较大时，操作人员的劳动强度很大。本文介绍的基于单片机和数字式温度传感器的温室温湿度控制系统可完成对温室内温湿度的自动测量和调节，大大降低了劳动强度。
温室温湿度控制系统，采用数字式的温度传感器和单片机，实现了对温室内温湿度的自动测量和调节。具有无人值守、简单可靠的优点，有广阔的推广前景。
3．本课题研究的主要内容；
当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。 [来源：http://www.think58.com]
传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。
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本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，设计了以8031基本系统为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。
4．具体研究方案及进度安排和预期达到的目标；
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本设计完成之后完全可以达到对大棚的温度和湿度进行精确自动控制和人工干涉，能实现大棚的自动调节，实现增产。
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5．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；
本次设计的主要的问题是在传感器的选择和，主电路的确定上，最大的困难就是既要实现对温度和湿度的精确检测，还要同时进行自动调节，最主要的就是软件的设计。我们会在设计中提出以下几种方案进行解决。
6．研究方法、手段及步骤：
1）方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
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铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（
铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。
方案二：采用AD590，它的测温范围在
2）测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。
方案一：采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ～1KHZ，测量湿度范围为0～100%RH，工作温度范围为0～50℃，阻抗在75%RH（
方案二：采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。
相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。
综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设计系统中对温度-30～50℃的要求，因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。
在本设计系统中，温度输入信号为8路的模拟信号，这就需要多通道结构。
3）方案一、采用多路并行模拟量输入通道。
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这种结构的模拟量通道特点为：
a) 可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低。
b) 硬件复杂，故障率高。
c) 软件简单，各通道可以独立编程。
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方案二、采用多路分时的模拟量输入通道。
这种结构的模拟量通道特点为：
a) 对ADC、S/H要求高。
b) 处理速度慢。
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c) 硬件简单，成本低。
d) 软件比较复杂。
综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。
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