最新温室大棚温湿度监测系统解决方案设计.docx

1、最新温室大棚温湿度监测系统解决方案设计温室大棚温湿度监测系统解决方案设计摘要：设计了一种温室大棚温湿度监测系统，采用一体化温湿度传感器实时检测环境温湿度，采用图形点阵型液晶同屏显示温湿度值和上下限报警值；通过接口将采集到的实时数据上传给机，实时监测温湿度值；同时，编写程序实现了绘制温湿度历史变化曲线或实时曲线。单片机采用主控芯片，通过按键设置温湿度上下限值，报警部分使用有源蜂鸣器，电源部分采用接口供电，即插即用、通用性强。实验表明，该监测系统性能稳定、工作可靠，具有示值稳定性好等特点。关键词：温室大棚；温湿度；温湿度监测系统；单片机；监测0引言在大棚蔬菜种植等场合经常要用到温、湿度采集系统，传

2、统的方法是利用湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的温室大棚进行通风、去湿或加温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度以及湿度误差大，随机性大。故需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度自动测量系统，对温室大棚内的温度以及湿度变化情况进行实时自动测试，一旦出现异常现象便于及时分析和处理，将会有效地提高工作效率；同时，若能将采集到的温湿度信息传入电脑，再利用机的各类分析软件对其进行实时监控、分析和处理，打印出历史曲线，建立出一种管理方便、操作简便、运行可靠的高效率控制系统将是极为有意义的，也是当今测试仪器向高速、便捷、网络化发展

3、的一个重要方向。1温湿度监测系统设计温湿度监测系统分为下位机数据采集部分和上位机数据实时监测处理部分。下位机可作为独立模块使用，主要完成温湿度信息的采集、数据处理和显示、上下限数据的设置、超温报警以及数据上传功能。上位机将接收的数据进行简单处理后实时显示并打印出历史曲线。该系统主要包括温、湿度信息采集，温、湿度上下限设定，数据换屏显示，声光报警，数据通讯以及机数据处理模块，框图如图所示。2硬件电路设计21USB通信电路系统采用作为接口通信芯片。此芯片是一个总线的转接片，通过总线提供异步串口、打印口、并口以及常用的线和线等同步串行接口。设计通过使用其提供的异步串口功能，与单片机进行数据通讯。由于

4、电脑串口的电平是，而单片机应用系统的信号电压是电平，故与通讯时需进行电平转换。将电平转换为电平后传入中，设计采用用来进行电平转换，该器件包括个驱动器、个接收器和个电压发生器电路提供电平。芯片可以完成两路电平的转换，的和引脚是电平端，用来连接单片机，和引脚分别接芯片的和引脚。详细电路图，如图所示。22温湿度采集电路系统采用单片智能化温湿度传感器。测量相对湿度的范围是，分辨力高达，最高精度为；测量温度的范围是。，分辨率为；测量露点的精度。连接时，仅需要两条口线即可实现单片机和的双向通讯，在使用中不需要任何外围元件，被测温度通过编程可实现位的数字方式串行输出，测温范围大、精度高。电路如图所示，上拉电

5、阻，为电源退耦电容。23显示模块设计使用的液晶模块是图形点阵型液晶模块，它是一种内置个倡点汉字库和个倡点字符集图形点阵液晶显示器，主要由行驱动器列驱动器以及倡全点阵液晶显示器组成。液晶模块主要是将主机处理后的数据显示出来。该模块与单片机连接简单，只需单片机的位口分别与液晶模块的，相接。在系统中，为了布线简单以及驱动能力更强，分别用单片机，接液晶显示器的，端，具体的连接如图所示。24报警电路为了在温湿度测量中对温湿度的上下限超出提示报警，设计采用蜂鸣音报警电路。通过单片机的根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声，使用三极管驱动，如图所示。单片机的通过电阻R接三极管的基极，R接在基极和发射极上。当输出低电平

6、时，三极管导通，蜂鸣器发声；当输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。3系统软件设计31下位机软件设计软件部分是系统运行的核心，下位机包括温湿度数据采集部分、数据发送部分、按键处理部分和数据结果处理换屏显示部分以及软件校验。在设计下位机软件时，数据通讯模块采用在定时器中触发串口中断实现，定时器设置为中断次，所以在主程序中需首先对串口中断，定时器中断进行初始化。此外，由于液晶显示模块采用，因而还需对液晶显示器进行初始设置，然后将温湿度传感器采集到的数据转变为液晶显示器能够识别的码值，显示出来。在主程序中还设计了按键处理程序，分别用来对温湿度的上下限值进行设定。设置完成后，当实时温度等于设定温度

7、的上下限时，或者实时湿度等于设定湿度的上下限时，报警电路触发。详细的下位机主程序流程图如图所示。系统中，单片机系统向接口芯片的数据传输是利用在定时器中触发串口中断的形式完成。并于机系统达成协议，当标志位为时发送的是温度信息；当标志位为时发送的是湿度信息。然后，由机系统软件将接收到的数据分别处理，打印历史曲线并显示，详细流程如图所示。定时器初始化初值设置为：；（）；（），流程图设计如图所示。数据采集软件主要实现单片机系统对温湿度传感器的初始化、发送测量命令及数值的读取，还有实验调试时的显示等辅助程序。按键处理程序主要用于发送信息标志位，温、湿度上限值和下限值的设置。在正常情况下，绿灯亮，显示器第

8、行显示实时温度，第行实时湿度。当设置键按下次时，显示温度信息，第行显示实时温度，第行显示上限温度和下限温度。在此情况下，按次加速键，温度上限加，按次减速键，温度上限减。当设置键第次按下时，仍然温度信息，第行显示实时温度，第行显示上限温度和下限温度；在此情况下，按次加速键，温度下限加。按次减速键，温度下限减；当设置键第次按下时，显示湿度信息，第行显示实时湿度，第二行显示湿度上限和湿度下限；在此情况下，按次加速键，湿度上限加，按次减速键，湿度上限减。当设置键第次按下时，仍然显示湿度信息，第行显示实时湿度，第行显示上限湿度和下限湿度；在此情况下，按次加速键，湿度上限加，湿度下限减。当设置键第次按下时

9、，显示器显示恢复正常显示，即显示实时温度和实时湿度。软件流程图如图所示。在温湿度数据通信系统中，单片机与机之间的数据通信采用接口芯片实现。由于是在转异步串口的方式下获取单片机系统数据的，所以芯片与单片机之间的信息交换是通过串行通信实现。在时序处理中，单片机主动发送命令或数据，触发中断，然后芯片将发送的命令和数据传入，进行相应处理。32上位机软件设计设计采用作为上位机软件开发平台。的通信控件具有丰富的与串口通信密切相关的属性及事件，提供了一系列标准通信命令的接口，可以用它创建全双工的、事件驱动的、高效实用的通信程序。图为上位机软件运行界面。各控件的使用方法及功能如下：）修改“口”可以改变机与的端

10、口连接位置，应根据具体硬件连接而定。）修改“波特率”可以改变与机的数据传输速率，具体应在下位机软件里进行设置，上位机软件进行数据选择。若波特率不匹配，则不能正常接收所传数据。）修改“校验位”同波特率原理类似，共有、奇校验、偶校验种模式。同样，应视下位机软件传输协议而定。）修改“数据位”：软件中提供，等种选择方式，应根据单片机中软件设置而定。）点击“连接”命令按钮：将机与下位机进行连接，若端口设置窗口正确，则控件动作，同时指示灯亮，显示“已连接”。相反，若端口信息设置错误，则显示未发现端口。）点击“断开”命令按钮：将机与下位机断开。）点击“退出”命令按钮：机与下位机断开，同时软件界面退出。）温湿

11、度信息窗体中显示当前温度和当前湿度信息。当软件接收温度信息时，“温度”指示灯亮，同时内码窗中显示实时温度值；当软件接收湿度信息时，“湿度”指示灯亮，同时文本框中显示实时湿度值。）点击“重新采样”命令按钮：控件动作，准备绘制实时曲线。）点击“开始暂停”命令按钮：当“重新采样“命令按钮已经按过后，单击此控件，软件将根据所传温湿度信息实时打印变化曲线，再次单击后，则打印停止。）“温湿湿度”：此窗体是为打印温湿曲线而设计，利用控件进行信息实时打印，当打印温度信息时，默认为“”；当打印湿度信息时，默认为“”。利用控件的属性接收数据，属性从接收缓冲区中返回一串数据，它在设计阶段是无效的，在运行阶段也只能读

12、，属性的返回类型为-。属性值决定着属性读取的字符个数，将设为，意味着利用属性读出接收缓冲区中的所有内容。4系统测试系统调试采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法来进行。经过模块化的软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了单片机系统的温湿度数据采集功能、从机液晶初步显示功能、按键上下限温湿度设定功能、声光报警功能、数据传输功能以及机的数据接收功能、温湿度处理显示功能和温、湿度信息历史曲线打印等功能。该温湿度测量装置在实际工作中具有很好的效果，表为该装置在温室大棚中所采集数据中的一部分，采集时间间隔，通过与标准温度计和专用湿度计对比分析，温度误差不超过湿度误差，不超过。5结束语本文设计的基于

13、接口温湿度监测系统，结构简单、使用方便，具有小型化、可视性好等特点；同时采用接口和上位机连接，实时打印温湿度变化曲线，具有一定的推广应用价值。卢超基于机与单片机分布式温度采集系统的设计仪表技术与传感器，（）：，-，杨振江智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用西安：西安电子科技大学出版社，卢超基于总线分布式矿井温湿度监测系统煤炭科学技术，（）：冯显英，葛荣雨基于数字温湿度传感器的温湿度测控系统自动化仪表，（）：托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！托普物联网以客户需

14、求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。托普物联网三大系统产品我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能控制平台。）托普物联网模块化智能集成系统托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。1、

15、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。2、终端模块：即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。6、作业模块：即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。