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近年来, 我国的设施农业得到了较大发展 , 温室大 棚种植技术已突 破了传统的农作物种植受地域自然环 境等诸多因素的限制, 对农业生产有 重大意义。 但目前 我国温室大棚的温湿度测量和设备 的操作大多还是 由 人工来完成 ,当温室较大时,操作人员的劳动强度很 大。本温湿度控制系统是以单片机控制为核心, 以瑞士 生产的 S H T 1 1 单片集成温湿度传感器作为温湿度检测 元件,

初步实现了温室大棚的自动化管理, 大大降低了 工人的劳动强度。

1 基本工作原理
温室温湿度控制系统上 电工作后 ,用户首先通过 键盘输入温度及湿度的初值,单片机系统将用户设置 的初值保存在 X 2 5 1 M5 芯片中。单片机进入主程序后, 开始以查询的方式检测温湿度传感器 S H T 1 1 的温湿度 状态, 并将相应的数值通过液晶显示器显示输出。当温 室内的温度( 或湿度 ) 小于设置的初值时, 单片机将通 过控制输出接口使加温设备( 或加湿设备 ) 开始工作 ; 当温室内的温度 ( 或湿度 ) 大于( 或等于 ) 设置的初值时, 单片机将通过控制输出接口使加温设备( 或加湿设 备) 停止工作。其总体结构框图如图 1 所示。

2 硬件设计
该系统硬件组成主要包括温湿度检测电路 、液晶 显示接口电路 、 单片机与 X 2 5 0 4 5 接口电路 、 键盘及控 制输出接口电路。
2 .1 温湿度检 测电路

温湿度传感器选用的是瑞士生产的 S H T 1 1 单片集 成传感器 , 其是一种可以同时测量温度 、 湿度和露点的 传感器, 不需外 围元件就可直接输出, 经过标定了的相 对温度、湿度及露点的数字信号可以有效地弥补传统 的温、 湿度传感器的不足。S H T 1 1 与单片机的硬件连接

S H T 1 1 的测量时序如下 : 当一个 S C K 为高电平时, D A T A 出现低电平 , 然后 S C K 变为低电平 , 接着当 S C K 再为高电平时, D A T A 也变为高电平则表示开始数据读 写( 启动序列) , 然后是 3 B 的地址+ 5 B 的命令 , S C K 继 续发送一个周期的时钟表示 A C K,这时传感器开始测 量, 约 2 1 0 ms ( 对应 1 4 位精度 ) 后, 传感器在 D A T A 上送 出低电平表示测量结束 , 这时送出测量数据和校验和。 为保证测量的可靠, 应核对校验和。 用 C R C 数据的确认 位表示通讯结束。如果不使用 C R C 一 8 校验,控制器可 以在测量值 L S B 后, 通过保持确认位 A C K 高电平来 中 止通讯。在测量和通讯结束后 , S H T 1 1 就会 自动转入休 眠状态 。 温湿度传感器 S HT 1 1 送出的温度、湿度数据必须 经过数据转换才能表示实际的温度和湿度 ,其公式如 下 : T c = dI +d 2 x SOr RH u =CI +C2 x SOz H- C 2 S o R Hr r ~ = ( T c - - 2 5 ) × ( l + 2 × . s D 删) + 尺 H 式中: R 为温度; R H 为经过温度补偿的相对湿度 ; d 、 d 与温度分辨率有关 ; C 、 C 、 C , 、 t 、 t 与湿度分 辨率有 关; S O T 表示从 S H T 1 1 中读出的温度值 ; s O R H 表示从 S H T 1 1 中读出的湿度值。其对应关系如表 1 、 表 2 所示。 表 2 湿 度校正 系数

2 .2 单片机与 X2 5 0 4 5 接 口电路

单片机与 X 2 5 0 4 5 接口电路如图 3 所示。本设计选 用 了 P 1 口的 P 1 0 一 P 1 2 及 7 4 L S 1 3 8 的 1 1 脚 , 由于 X 2 5 0 4 5 的 R E S E T 为漏极开路的输出端, 所以应接上拉 电阻。写操作至少需要 2 4 个时钟周期 , 片选必须拉低 并在操作期间保持低电平。单片机可以连续写入 1 6 个 字节的数据 , 但这 1 6 个字节必须写入同一页, 一页的 地址开始于地址 [ X X X X X 0 0 0 0 ] ,结束于地址[ x X X X X 1 1 1 1 ] , 如果待写入的字节地址已到达一页的最 后, 而时钟还继续存在 , 计数器就将回绕到该页的第一 个地址并覆盖前面所写的内容。在本设计中, 一页存储 三组数据, 每组数据由五个字节组成, 分别包括 E t 、 月、 小时、 分钟和秒。而一页的最后一个字节用于存放每次 读取该页的次数, 以便于新的数据可再从首地址写入, 达到循环存储数据的目的。

2 .3 单片机控制与液晶显示接 口电路

本设计选用的是 1 2 8 x 点阵的 OC MJ 4 x 8 C 中文液晶 图形显示模块。C 系列中文模块可以显示字母 、 数字符 号、 中文字型及图形, 具有绘图及文字画面混合显示功 能。与传统的图形点阵液晶显示模块相 比, 单片机硬件 接口电路以及软件编程都比较简单 , 内置 2 M 位中文字 型 RO M( C G ROM) , 总共可提供 8 1 9 2 个中文字型, 可大 量节省单片机设计的 R OM 空间以显示更多的汉字字 符 , 更加发挥了液晶显示技术在单片机系统中的应用。 O C M J 4 x 8 C 模块非常适用于显示汉字信息量较大的智 能仪器仪表系统及家用电器,可采用 8 位并列接 口传 输讯号及串行接 口与串行传输资料两种资料传输方 式。接 口电路如图 4 所示( J 1 用于连接液晶显示器) 。


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