温室大棚温湿度环境监测系统的主控电路研究与设计

  • 格式:doc
  • 大小:24.00 KB
  • 文档页数:2

温室大棚温湿度环境监测系统的主控电路研究与设计

【摘 要】根据目前常见的温室用温湿度监测系统所存在的稳定性和可靠性等缺点,本文进行了研究,利用PIC16F877A单片机来对蔬菜大棚监测系统进行了研究,提高了监测系统的智能化和数字化程度。在研究的基础上,对传统的主控电路进行了创新设计,并提出了相应的对策和解决方案。

【关键词】温湿度;监测系统;主控电路;PIC

目前,大部分常用的温湿度监测系统是以晶体管电路或51单片机为核心部件,再配以相应的传感器和A/D转换电路组成的温度和湿度实时监测系统。这样的系统,在实际工作中存在诸如在线调节不方便、数字化和智能化程度较低等缺点。

因此,本文研究了基于PIC16F877A单片机的蔬菜大棚温湿度监测系统相关技术,对主控电路进行了改进,提出了相应的对策和解决方案。

1 设计思路

通常情况下,温室内的温度和湿度对作物的影响巨大。如若要使得这些植物在非本季节处于较佳的生长状态,就必须严格控制温室内的温湿度。而不同类别的植物,所需温湿度也不尽相同。严格监测和控制温室内温度和湿度环境参数,能够有效保障植物时刻处于较佳的生长状态,有利于提高生产质量和产量。

首先,本文分析了温室温湿度监测系统基本原理和性能要求,针对农业生产所使用的普通MCU与PIC系列PIC16F877A进行性能比较,对优化主控电路做出理论依据,并提出相应的优化方案和整改对策。然后,分析了目前农业生产所使用的模拟量传感器和直插式数字传感器进行性能差异,从非电和电两个方面着手对影响温湿度监测精度及可靠性的原因进行分析,并在优化的主控电路。最后,采用了以PIC16F877A对直插数字集成式温湿度传感器DHT11进行循环控制,达到对蔬菜大棚温湿度实时监控的目的[1]。

2 硬件电路设计

本文选用DHT11作为温湿度环境信号监测系统的主要传感器件。DHT11数字温湿度传感器含有已校准数字信号输出,包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连,具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。DHT11传感器的校准系数以程序的形式存在OTP内存中,传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,非常适合温室内的温度和湿度环境参数信号监测系统的技术特点[2]。

本设计利用DHT11直插式数字温湿度传感器对蔬菜大棚温湿度进行实时监

测,并把实测温湿度值实时显示在LCD1602上,可以通过键盘设定温湿度极限值,如果实测温湿度超过设定极限值,则进行LED或者蜂鸣器报警操作。

基于PIC16F877A单片机的蔬菜大棚温湿度监测系统主控电路如图1所示,监测过程大体如下:当产品上电时,PIC16F877A与DHT11传感器通讯,当PIC做好数据接收准备时,DHT11通过单总线将数据发到至PIC,最后再由PIC将处理过的检测数据发送至LCD1062进行显示,从而达到蔬菜大棚温湿度的实时检测。在此基础上,用户可以通过按键输入温湿度极限值,对温湿度报警值进行设定,之后以达到峰值超标自动报警的目的。

3 主函数初始化和外部中断流程图设计

我们对需要的特殊寄存器进行初始化后,使其进入while循环,等待外部中断。

①初始化

初始化函数包括了系统初始化函数sys init();,LCD初始化函数lcd_init();等。系统初始化函数主要是对外部中断的I/O口,和使能端进行设置[3]。LCD初始化函数lcd_init();主要是多LCD的I/O口进行方向设置,LCD指令输入等操作。如图2所示,对主函数进行初始化设计。

如图3所示,本文对中断入口和外部信号进行了设置,使得设计的主控电路能够更好的响应其他优先级更高的事件,从而完成了外部中断流程的设计。

从上述设计的主控电路来看,本文在对传统主控程序进行分析后,才给出基于PIC16F877A的温湿度监测系统主控程序的设计,并设计主要模块的流程图。不难看出,通过PIC单片机设计监测系统的主控电路,能够使得整个监测系统的主要部分实现模块化设计,这将有利于系统将来的升级改造,并降低了整个程序复杂度,使程序设计、调试和维护等操作简单化。从而使得整个监测系统相对与传统的监测系统而言,能够体现出智能化、数字化的特点。

【参考文献】

[1]孙安青.PIC单片机实用C语言程序设计与典型实例[M].北京.中国电力出版社,2008:21-31.

[2]倪天龙.单总线传感器DHT11在温湿度测控中的应用[J].北京:单片基于嵌入式系统应用,2010(06).

[3]夏彬彬,任全明.屈金学.PIC单片机常用模块与综合系统设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2009:88-93.