陳建新（江蘇省宜興中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇 宜興214200）

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器在溫室控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳建新
（江蘇省宜興中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇 宜興214200）

溫度和濕度是溫室控制的重要因素，本文根據(jù)溫室智能控制的控制原理，進(jìn)行深入分析，將智能傳感器監(jiān)測(cè)和單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)溫度濕度傳感器的特性，提出了基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件硬件設(shè)計(jì)方案。

AT89C52；單片機(jī)；DHT11數(shù)字溫濕度傳感器；溫室控制系統(tǒng)

1　溫室控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展

隨著人們生活水平的不斷提高，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)中的溫室技術(shù)也在日新月異地發(fā)展。美國(guó)在1949年，建成了第一個(gè)植物人工氣候室，研究植物適應(yīng)自然環(huán)境和抗御惡劣環(huán)境的能力。隨后，計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能控制理論相結(jié)合，使得溫室大棚的自動(dòng)控制和管理技術(shù)成為可能，在世界各地都得到了普遍應(yīng)用。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品價(jià)格大幅下降，使得溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)得到了進(jìn)一步發(fā)展，可應(yīng)用到溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液濃度等各種因素的測(cè)量和控制，并邁入了網(wǎng)絡(luò)化，智能化階段。

2　DHTlI產(chǎn)品簡(jiǎn)述

DHT11內(nèi)含兩個(gè)重要電子元件，一是電阻式感濕元件用于測(cè)試周?chē)h(huán)境的濕度參數(shù)，另一個(gè)是NTC測(cè)溫元件用于測(cè)試溫度參數(shù)。另外，DHT11中有一塊一次性可編程O(píng)TP內(nèi)存，用來(lái)存放校準(zhǔn)系數(shù)。感濕和測(cè)溫元件檢測(cè)到參數(shù)后，調(diào)用OTP中的校準(zhǔn)系數(shù)，進(jìn)而得出精準(zhǔn)的溫度濕度檢測(cè)值。DHT11采用4針單排引腳封裝。因此，它具有體積小巧，測(cè)試參數(shù)精準(zhǔn)等特點(diǎn)。

3　溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 該系統(tǒng)首先通過(guò)AT89C52單片機(jī)查詢(xún)溫室內(nèi)溫度和濕度傳感器的輸出信號(hào)，將此信息傳送給顯示模塊，用于觀(guān)測(cè)；然后再對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理。處理的原理就是將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)與事先通過(guò)鍵盤(pán)輸入的溫濕度上下限進(jìn)行比較，如果采集數(shù)據(jù)在設(shè)定的上下限范圍內(nèi)，則環(huán)境正常，等待下次測(cè)試；如果參數(shù)值超過(guò)設(shè)定的上下限時(shí)，則啟動(dòng)異常報(bào)警程序，通過(guò)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，并啟動(dòng)相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如濕度過(guò)低則執(zhí)行噴水命令、溫度過(guò)高可啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)等。

（2）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)硬件按執(zhí)行順序設(shè)計(jì)為如下幾個(gè)模塊：1）檢測(cè)子系統(tǒng)，檢測(cè)子系統(tǒng)主要工作是對(duì)溫度傳感器和濕度傳感器發(fā)布檢查命令，控制檢測(cè)過(guò)程，最后得出溫度和濕度的有效信號(hào)。2）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)需對(duì)檢測(cè)子系統(tǒng)傳送來(lái)的有效信號(hào)進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換，從而把有效信號(hào)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需的數(shù)字信號(hào)，供數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和信息處理子系統(tǒng)使用。3）數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)，主要起到輔助顯示功能，通過(guò)LED顯示數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)所得的數(shù)字信息，以便于人工監(jiān)察。4）信息處理子系統(tǒng)，信息處理子系統(tǒng)要對(duì)溫室環(huán)境臨界參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)，將實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與環(huán)境預(yù)設(shè)參數(shù)值進(jìn)行比析，根據(jù)比析結(jié)果，控制部分可作出相應(yīng)的操作決策，將操作命令發(fā)送到有關(guān)的執(zhí)行子系統(tǒng)。5）執(zhí)行子系統(tǒng)，這是溫度濕度調(diào)節(jié)的實(shí)施機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)噴水設(shè)備、光照設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、加熱設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的調(diào)節(jié)功能。

（3）核心芯片的連接設(shè)計(jì) DHT11芯片和AT89C52單片機(jī)作為溫室系統(tǒng)核心芯片，其引腳的連接設(shè)計(jì)也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。DHT11芯片只有4引腳，連接相當(dāng)方便，只需為其在1號(hào)引腳連接3～5.5V工作電壓，在實(shí)踐使用中通常選用5V電壓，3號(hào)引腳為空腳，4號(hào)引腳為GND接地引腳，2號(hào)引腳為串行數(shù)據(jù)總線(xiàn)，與AT89C52單片機(jī)的P2.0口相接，用于采集溫度濕度數(shù)據(jù)。AT89C52單片機(jī)的P1.2口可于蜂鳴器連接，AT89C52單片機(jī)的P1.7口可于發(fā)光二極管連接，這兩口可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警和啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（4）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 依據(jù)硬件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的軟件模塊由主程序和若干子程序組成，子程序主要包括顯示子程序、溫濕度讀子程序、濕溫度轉(zhuǎn)換子程序、異常報(bào)警程序等。在主程序的設(shè)計(jì)中，首先需對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，初始化的作用在于定義主要端口和設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)，這樣就能確保每次程序啟動(dòng)都處于初始狀態(tài)下，與系統(tǒng)的上一狀態(tài)無(wú)關(guān)，從而不受上次執(zhí)行結(jié)果的干擾，這是單片機(jī)順利正確執(zhí)行其它子程序的先決條件。在初始化完成之后，將依次調(diào)用各個(gè)子程序，實(shí)現(xiàn)溫度濕度的讀取，溫濕度的轉(zhuǎn)換，顯示溫濕度數(shù)據(jù)，判斷報(bào)警等功能。主程序以循環(huán)方式執(zhí)行，以確保對(duì)溫度濕度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制。

主程序如下：MAIN：

溫濕度控制在溫室控制系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)可以利用DHT11傳感器方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的檢測(cè)，再將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，由單片機(jī)控制通風(fēng)、散熱、加溫、噴灌等相關(guān)聯(lián)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)升溫、降溫、補(bǔ)水等功能，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［l］先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例.清華大學(xué)出版社，2002.

［2］何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)，1990.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.106