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国外大棚业正致力于高科技发展，遥测技术、网络技术、控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和控制中，近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化、大众化、大规模、无人化的方向发展的思路[2]。
目前，我国自主开发的大棚温湿度控制系统非常落后还处在逐步完善的阶段，多数的大棚采用的是进口国外设备。但国外设备很难适应本土的发展，国外技术虽然十分成熟但在本土的运用过程中会存在许多技术问题，其中包括前期的安装调试，中期的培训，以及中后期的故障文修。
随着生活质量的提高，温室大棚反季作物会越来越受到追捧，大棚温湿度控制也会成为大棚反季作物产量的关键，本设计是在市场的大环境下，吸取别人的先进成果的基础上做了再次的创新。
课题研究的主要内容：
(1)进行温湿度控制系统的整体研究与设计；
(2)利用键盘设置温湿度的上下限值；
(3)利用温湿度传感器测量大棚内的温湿度；
(4)利用LCD对温湿度进行实时显示；
(5)当大棚温湿度值超出设定范围值时，系统可启动报警，并输出驱动信号控制继电器对大棚温湿度进行调节。
1. 硬件设计
1.1 系统硬件总体结构设计
本课题需要设计一个大棚温湿度测控系统，设计选用单片机(AT89C51)为执行器进行主要的信息处理，系统主要由温度监测电路，湿度监测电路，调控电路，报警电路，显示电路，复位电路等组成。系统设计框图如图1所示：
图1 系统电路设计框图
1.2 系统工作原理
利用传感器测量大棚内的温湿度，经过信号处理将传感器测得的数据送至控制系统与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进行对比，并通过显示电路将测得的温湿度进行实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统根据比较的结果对调节系统发出相应的指令，启动相应的调节设备如喷雾机、加热器、吹风机、抽风机等，调节大棚内的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限并在一定的时间内没有回归预设值则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度的自动控制。
1.3 元器件的选择
1.3.1 控制器的选择
从节约成本和实用的角度考虑，本系统采用单片机。单片机的算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，控制方便、简单，其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点并且还可以大大提高被控制温度、湿度的技术指标。
本系统采用AT89C51作为主控制器。
1.3.2 温度传感器的选择
方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用金属材料的阻值随温度升高而增大的特性来测量温度的。热电阻的受热部份(感温元件)是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。当被测介质中有温度发生变化时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质中的平均温度。其优点是：准确度高(在所有常用温度计中，准确度最高，可达1mk)；输出信号大；灵敏度高；输出线性好(简单的辅助回路就能得到线性输出，显示仪表可均匀刻度)；但其采用细金属丝的热电阻元件抗机械冲击与振动性能差，元件结构复杂，制造困难大，尺寸较大，因此，热响应时间长；不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域[1]。
方案二：采用数字式温度传感器DS18B20，检测温度范围为–55°C ~+125°C，最高12位分辨率，精度可达±0.5°C，内置EEPROM可设定限温报警，可选择寄生工作方式。此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，由于其输出为数字量，所以不需要进行A/D转化，这样就降低了硬件成本，简化了系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广，耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样等优点，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
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