室内环境参数自控系统设计-资料提取码1011

点击原文链接，获取本篇设计全部资料！

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3OTczMzk5Mg==&mid=2247487536&idx=4&sn=e45fd73e071f800a6c41a6f1b56899b9&chksm=fd60c0b7ca1749a172ac08fe015948d3d68468baf41ade1dcbfdbe149d234436af3a808ebc38&token=1005114409&lang=zh_CN#rd

————————————————————————————————————————————

 

本设计是对在单片机上开发的环境参数控制系统的研究设计，主要对温室内各个环境状态进行控制和实时测量数据。其中环境参数控制中，采用51单片机、DTH11、光强传感器、MQ-2气体传感器的硬件电路检测和显示实时数据，采用传感器与单片机相接再由硬件与软件电路组合来实现对加热电阻丝以及风扇开关的控制和超出规定的上下限温度的报警。

 

 

01 系统总体设计

 

大棚内整体的模块和元件主要有单片机，数据采集模块，A/D转换电路，调节模块等组成，单片机作为其核心芯片，同时作为各种参数的处理器和控制器，从而完成不同环境参数的控制和处理，并且将数据进行转换后交给主控芯片。

环境参数数据主要由温度传感器，湿度传感器，光照传感器，气体传感器，分别实时采集各个点温度，湿度，光照以及气体浓度等模拟量并且转换成电信号，前置放大再送给A/D转换芯片，系统通过A/D，D/A转换完成模拟量和数字量之间转换。同时在系统控制下启动调节设备风扇，照亮等，加热电阻片进行环境改变。

 

 

02 温湿度传感电路设计

 

DHT11具有输出已校准的数字信号，它的稳定性由数字模块采集和传感技术来保证，电阻式感湿元件和NTC并且连接8位单片机构成了他的基本结构。它具有结实耐用，反应时间很短，性价比很高，这些传感器的制作也是在极其精密的实验室中调整，在OTP中存储这些参数。它在条件很苛刻的地方也可以发挥它的低功耗和占地小等优点，而传感器又为4针单排引脚封装，连接方便。

 

03 气体传感电路设计

 

这类传感器最早是通过检测气体单位体积的含量判断起火灾害的大小，这内部使用技术先进的传感器，通过离子方法来进行判断空气中的浓度。

 

 

04 光照传感电路设计

 

工作原理：(1)阳光感受器。它用途可识别水平，垂直各360度的多方位位置。精确找到太阳所在的位置，可以识别阴雨天，晴天，多云阴天，甚至傍晚和夜间同样可以跟踪方位识别。(2)可以处理电路和侍服驱动。利用数字芯片实现对各种信息的接受和处理。可侍服不同的电机，主控芯片等。它的功耗电流为3mA，芯片工作电压5V。

 

05 显示电路设计

 

此模块运用lcd12864液晶显示屏。这个显示屏有中文字库，可以并行四位八位。使用二三线串行方式借口，使用点阵图形包含国标简体汉字，接口方式简单易操作，全中文显示界面，甚至可以进行1616点阵的图形显示，对功率电压的需要量不高，功耗很低，性价比较高，显示分辨率高使人清晰观察示数。单片机和液晶显示器相连如图所示：

 

 

06 按键电路设计

 

整体硬件开发环境中必须需要向设备中输入信息，我们利用键盘来对主控芯片来进行下达指令。可以在4×4的矩阵键盘对温度快捷的进行设定，并可以通过液晶显示器实时对温湿度设置的情况和变化进行显示。

键盘按键原理如下：在矩阵类型的键盘中，分为行列交叉线，4行4列，交叉处就为我们所见到的按键，总共16个按键，当施加操作按下按键，则使交叉点导通，这个交叉点的导通与否是关联着电平状态，不同的交叉点也会产生巨大的影响，所以对于电信号的处理分析也是相当重要。在本设计中，按键电路原理图如图所示：

 

 

07 采样电路设计

 

作为一个信息转换的模块，原理是使用单片机中A/D转换方法，在不同情况，不同环境中获取环境信息，例如温湿度等模拟量再转换为数字信号，此模块采用PCf8591芯片，型号为YL-40，为一个单片集成，单独供电，低功耗8位CMOS数据获取器件，模拟输入量它有四个，同时可以接上PCF8591进行输入输出地址，这些都依赖于它的12C串行接口。在keil编译环境下，以89C51作为测试单片机的串口输出数据格式如图所示：

 

本模块采用外部4路电压输入采集，这个模块集成1路0-5V电压输入采集（蓝色电位器调节输入电压），同时供电时会亮电源指示灯，分别外扩2路左右两边排针接口。

 

 

08 系统软件设计

    

本设计在以单片机最小系统为主体硬件开发环境，开发设计上也是各个模块分别考虑，主体有控制各个部分的程序，用来调用各个分模块的子程序，包括操控各个模块，键盘模块的编写需要明确每个按键完成的功能，显示模块的编写，还有每个采集信息的传感器与所设定的值相比较，并调用控制模块来进行调整。

键盘的程序主要是当有键盘输入信号时，对键盘是否按下的判断，对此系统里的显示模块的程序完成对设定默认值及检测的环境参数的显示。温湿度，气体浓度程序以继电器控制程序由TO中断完成，到IS是间断一次，达到实时监测控制的目的。总流程图如图：

 

 

本次开发中利用51单片机来编写程序，主要功能使在室内测量环境参数变量，通过设定温湿度上下限和各种传感器对环境的参数采集，从而进行开启继电器来使控制模块开启调节状态。

在设计中选材也是以方便，快捷，经济，实惠，误差小，测量精准为主，选用DHT11温湿度传感器，光照传感器，MQ-2气体浓度传感器，以日常小器件作为控制模块，小风扇，灯泡，加热电阻等，便宜，又具有构造简单，易操作等特点。

通过上文介绍的传感器感受室内的环境，将参数通过A/D转换模块，变为数字信号传入主控芯片，接下来由连接继电器的控制模块，风扇，灯泡等来运转实现控制参数变化，这个期间由键盘设定温度上下限，由液晶显示屏来实时显示数据，最终实现了简单的温室农业参数检测，对主要环境参数进行调节，保持作物在最佳的生长环境中，并且维持稳定，基本上可以实现自动控制，大体上更正了以往劳作的人工强度大等缺点。