基于AT89C51单片机及SHT10大棚温度湿度自动控制器的设计
摘要:随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。
关键词：AT89C51；SHT10；蔬菜大棚；温湿度；控制系统；传感器
1引言
随着改革开放，特别是90年代以来，我国的温室大棚产业得到迅猛的发展，以蔬菜大棚、花卉为主植物栽培设施栽培在大江南北遍地开花，随着政府对城市蔬菜产业的不断投入，在乡镇内蔬菜大棚产业被看作是21世纪最具活力的新产业之一。温室是蔬菜等植物在栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类的蔬菜对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境，从而可以通过提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶段：
(1) 手动控制：这是在温室技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求高。
(2) 自动控制：这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时作出反应，难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。
(3)智能化控制：这是在温室自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的温室专家控制系统技术。温室控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室环境控制朝着基于作物生长模型、温室综合环境因子分析模型和农业专家系统的温室信息自动采集及智能控制趋势发展。
为了满足人们在寒冷季节也能吃上新鲜蔬菜的需要，虽然广大的大棚种植产业带来巨大的经济效益,大棚栽培技术得到空前的发展，但随之而来也出现了温度、湿度难以控制的问题。温度和湿度作为常用的环境参数，对动植物的生长、物理化学的反应以及人体的舒适程度都有着较大影响，温度湿度测控系统在工农业生产、智能家居以及人工环境等领域有广泛的应用前景。本电路可以使大棚的温度和湿度自动控制在 一个合适的范围内，实验证明该系统的成本低、可靠性高，有着很高的实用价值。
目录
1 引言………………………………………………………………………………1
2 总体方案设计……………………………………………………………………2
2.1方案一：……………………………………………………………………2
2.2方案二：……………………………………………………………………3
2.3系统控制方案确定：………………………………………………………4
3 温度湿度传感器介绍……………………………………………………………4
3.1热敏电阻器温度传感器基本特性：…………………………………………4
3.1.1 热敏电阻器的电阻—温度特性：…………………………………………5
3.1.2 热敏电阻器的热性能：……………………………………………………6
3.1.3 热敏电阻器的伏安特性：…………………………………………………7
3.1.4 热敏电阻器的其他参数：…………………………………………………8
3.2 湿度传感器的分类及工作原理：……………………………………………8
3.2.1 湿度传感器的分类：……………………………………………………8
3.2.2 湿敏电阻器工作原理及特性：…………………………………………9
3.2.3 湿敏电容器的工作原理及特性：………………………………………10
4 温度控制电路的设计………………………………………………………………11
4.1 温度检测电路：……………………………………………………………11
4.2 温度报警电路组成与原理：…………………………………………………13
5 湿度自动控制电路…………………………………………………………………16
5.1 湿度检测电路：……………………………………………………………16
5.2 比较电路、浇水系统：………………………………………………………16
5.3 湿度自动控制系统原理电路图：……………………………………………17
6 电源电路设计与论证………………………………………………………………17
6.1 整流电路设计：……………………………………………………………17
6.2 滤波与稳压电路：…………………………………………………………21
6.3 电源电路与元件选择：………………………………………………………23
7 硬件系统的调试……………………………………………………………………24
8 附录………………………………………………………………………………25
9 参考文献…………………………………………………………………………26
参考文献
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