馮簫 周娜

摘要：現(xiàn)階段我國的科學(xué)技術(shù)方面得到了快速的發(fā)展，各項社會事業(yè)的發(fā)展也都進行了智能化技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)事業(yè)智能化發(fā)展在現(xiàn)如今時代發(fā)展進程中變得越來越重要了，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對大鵬的溫度和濕度進行有效且穩(wěn)定的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)大棚高水平的發(fā)展，這對于我國整體的農(nóng)業(yè)事業(yè)的發(fā)展是具有重要的意義的。故此，在本文中就將對基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計工作進行相關(guān)的研究和分析，其主要目的在于對農(nóng)業(yè)大棚的溫度和濕度進行監(jiān)測和控制，而且這也能滿足農(nóng)業(yè)大棚越來越高的使用需求，促進農(nóng)業(yè)大棚的高速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：單片機;溫度控制;適度控制;控制系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計;研究分析

中圖分類號：? TP311.1? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）23-0193-02

隨著時間的推移和時代的不斷改革創(chuàng)新，我國的社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)都得到了穩(wěn)定的發(fā)展，而與此同時，時代發(fā)展對于各項事業(yè)的發(fā)展要求也提升了很多，其中之一就是農(nóng)業(yè)大棚的應(yīng)用，如果能夠?qū)r(nóng)業(yè)大棚的溫度和濕度進行精準的控制工作，會使得農(nóng)業(yè)大棚的應(yīng)用效果得到提升，對于農(nóng)業(yè)事業(yè)的發(fā)展能夠起到一定的推進作用。所以在接下來的文章中就將針對【基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計】進行詳盡的闡述，除此之外還會提出一定的具有建設(shè)性的意見或者對策。

1 基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)研究設(shè)計意義

就現(xiàn)階段來說，國內(nèi)農(nóng)業(yè)大棚使用技術(shù)的普及程度還是比較高的，而且從相關(guān)公開的數(shù)據(jù)上來看，農(nóng)業(yè)大棚的數(shù)量也在不斷地增多，而在農(nóng)業(yè)大鵬技術(shù)的實際應(yīng)用過程中的主要目的是為了使得大鵬之內(nèi)的各類農(nóng)作物更好地成長，這一過程中相關(guān)的濕度、溫度的控制工作就變得非常的重要了。在傳統(tǒng)的溫度、濕度控制工作當(dāng)中，一般都是在大棚內(nèi)部懸掛溫度計和濕度計，以顯示計上的數(shù)值來判斷溫度或者是濕度是否超出相關(guān)的標(biāo)準，溫度高，濕度低就需要進行灑水，相反濕度比較高的情況之下，就需要對大棚進行通風(fēng)降低濕度。這些過程都是在人工操作的情況下來完成的，這就會消耗大量的人力物力和財力[1]，也就是所謂的“事倍功半”的效果，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求之下，傳統(tǒng)的溫度控制、濕度控制方式已經(jīng)不能滿足越來越高的需求了，因此進行基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計的意義也是為了促進國內(nèi)的農(nóng)業(yè)事業(yè)能夠得到更好的發(fā)展。

例如，在現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模正在不斷地進行提升，農(nóng)業(yè)大棚需要培育的農(nóng)作物種類也變得越來越多，而眾所周知的，不同的農(nóng)作物種類發(fā)育、成長所需要的濕度和溫度都是不同的，在這種情況之下，基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)能夠自動監(jiān)測領(lǐng)域，用以對不同種類植被生長的各個時期所需的溫度及濕度等進行實時的監(jiān)控，從中也能夠看出，溫濕度控制對于單片機的應(yīng)用具有一定的實際意義，因此需要給予基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計工作足夠的重視程度[2]。

2 基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

2.1 環(huán)境對于植物生長的重要影響

在農(nóng)作物的實際生長過程中主要具有三個基本溫度要求，分別是最適溫度、最低溫度以及最高溫度。當(dāng)農(nóng)作物生長處于最高溫度或者最低溫度的情況之下，農(nóng)作物的生長和發(fā)育就會處于停滯狀態(tài)，最低溫度變得更低或者最高溫度變得更高，會使得農(nóng)作物的生長產(chǎn)生比較多的傷害，嚴重的情況之下，甚至?xí)?dǎo)致農(nóng)作物出現(xiàn)死亡的情況。而當(dāng)農(nóng)作物處于最適溫度情況之下，農(nóng)作物的生長速度能夠達到最快， 筆者在實際的研究過程中還發(fā)現(xiàn)，星夜溫差與積溫對于農(nóng)作物的生長也會起到重要的影響，因此在應(yīng)用農(nóng)業(yè)大棚對農(nóng)作物培養(yǎng)的過程中，需要重視溫度的控制工作，使得農(nóng)作物快速地進行生長[3]。

促使農(nóng)田朝向多功能的方向進行發(fā)展，對硬件技術(shù)和軟件技術(shù)進行結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長過程中的溫度有效控制，進而完成增產(chǎn)增收和促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展的主要目的。

2.2 國外研究發(fā)展

與國內(nèi)智能農(nóng)田和大鵬技術(shù)的發(fā)展情況進行比較的話，西方發(fā)達國家的發(fā)展起步要更早一些，根據(jù)相關(guān)公開的資料得知，美國建成了第一個有關(guān)于植物生長的人工氣候室，其內(nèi)部相關(guān)的工作人員也對農(nóng)作物對自然環(huán)境的適應(yīng)性和抗御能力進行了實際研究，對于世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展也具有重要的意義。另外70年代后期的荷蘭、美國、英國、以色列等國家的農(nóng)業(yè)智能大棚發(fā)展也相當(dāng)迅猛，隨著計算機科學(xué)術(shù)的進步和智能控制理論的發(fā)展，近幾十年以來，多智能化作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，自動控制和管理術(shù)得到了不斷的提高[4]。

2.3 國內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大鵬技術(shù)的發(fā)展

宏觀角度上來說，我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)的發(fā)展起步時間是比較晚的，到70年代，我國開始大力發(fā)展多功能農(nóng)田和節(jié)能日光農(nóng)田等等農(nóng)業(yè)項目，這些項目在實際的發(fā)展過程中不僅促進了農(nóng)村整體的降級發(fā)展，還在一定程度上緩和了蔬菜作物季節(jié)性短缺的主要矛盾，滿足了廣大人民群眾在蔬菜方面的需求。在1980年～1994年，我國在國外引入了非常多的農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)，使得農(nóng)業(yè)整體上得到了一定的發(fā)展。

目前基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)還存在著一定的不足之處，首先是價格比較昂貴，很多農(nóng)業(yè)項目的成本資金有限，難以實現(xiàn)對基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)進行應(yīng)用;其次是比較缺乏與我國氣候特點相近應(yīng)的多功能農(nóng)田溫度自動環(huán)境測系統(tǒng)。目前我國引進多功能農(nóng)田溫度自動環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)大多投資大、運行費用過高，并且環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中所例重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國的氣候特點存在矛盾。

3 基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計實施

隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷革新和普及，如何做到農(nóng)業(yè)的智能化就顯得尤為的重要，如大棚溫度、濕度的監(jiān)管問題對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚的發(fā)展有著至關(guān)重要的地步。

因此進行基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計實施需要全面且細致。

3.1 硬件設(shè)計方案

1）基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)的主控中央處理器可以選用AT89C52，在系統(tǒng)的外圍電路當(dāng)中，輸入的裝置主要包括鍵盤的按鈕、溫濕度傳感器等等，輸出裝置主要包括進電機、鼓風(fēng)機、排氣扇以及LCD顯示器等。

2）系統(tǒng)各部分電路

按鍵控制方面需要采用“+”和“-”三個按鍵，使得相關(guān)的工作人員能夠?qū)ζ溥M行控制，這些案件需要配合LCD顯示器進行配合工作，后續(xù)也需要實現(xiàn)對相關(guān)的參數(shù)進行調(diào)整，退出設(shè)定的模式之后也能夠現(xiàn)實農(nóng)業(yè)大棚當(dāng)中的環(huán)境溫度和濕度，便于工作人員對其進行監(jiān)測;

另外，在實際的農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)應(yīng)用過程中，不論是溫度還是濕度，事實上都有可能超出傳感器的設(shè)定范圍，如果產(chǎn)生了諸如此類的情況，此時單片機就會驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出警報聲，提醒農(nóng)業(yè)大棚工作人員大棚內(nèi)的溫度和濕度產(chǎn)生了比較大的變化，此系統(tǒng)中可以采用晶體管驅(qū)動壓電蜂鳴器;

在農(nóng)業(yè)大棚的頂部還需要安裝循環(huán)風(fēng)機，當(dāng)大鵬之內(nèi)的溫度過高的情況之下，相關(guān)工作人員可以開啟循環(huán)風(fēng)機，使得熱氣流可以從大棚的頂部排出，實現(xiàn)對大棚農(nóng)作物的生長溫度的控制，此系統(tǒng)可以采用一個或者多個三百瓦特的循環(huán)風(fēng)機;

除此之外，還需要增加一定的加溫裝置，基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)可以通過加熱電熱棒實現(xiàn)熱量的增加，大棚的溫度提升也會具有保障，當(dāng)溫度提升到需求溫度之后，就可以將電熱棒停止通電了[6]。

系統(tǒng)采用數(shù)字溫濕度傳感器SHT11。濕度測量范圍：0%～100%RH;溫度測量范圍：40～+120℃;濕度測量精度：±2%相對濕度;溫度測量精度：±0.2%℃溫度測量精度。改傳感器價格便宜。溫度和濕度都達到或超過了標(biāo)題的精度要求，屬于低功率傳感器。主要做到了以下三點要求。

（1）能夠檢測出環(huán)境中的溫度和濕度，并且顯示在LCD1602上進行顯示;

（2）設(shè)定參數(shù)數(shù)據(jù)：

濕度測量范圍：0%～100%RH;溫度測量范圍-40～+110℃;

濕度測量分辨率：1%RH;溫度測量分辨率：1℃;

濕度測量精度：±2.0%RH;溫度測量精度：±0.5℃;

（3）采取5V工作電源，方便供電和使用。

3.2 軟件設(shè)計方案

基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計實施過程中的軟件設(shè)計方案，需要應(yīng)用C語言進行各種程序的編輯，而在按鍵輸入方面，為了使得農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫度濕度控制能夠達到足夠的精準，就需要采用更加靈敏的中斷響應(yīng)控制方式，這樣相關(guān)工作人員就能夠通過按鍵輸入的諸多信息來設(shè)定溫度、濕度的范圍。

此基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，沒過一段時間就會對農(nóng)業(yè)大棚的溫度、濕度進行檢測，并且判斷現(xiàn)實數(shù)值是否超出了設(shè)定范圍，一旦超出就會發(fā)出相關(guān)的報警信號，在自動控制系統(tǒng)、原理的幫助之下，使得農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫度、濕度能夠回歸到合理的范圍之內(nèi)。

4 結(jié)論

綜上所述，就是目前為止針對【基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計】的相關(guān)研究和分析了，從文中敘述的內(nèi)容中不難發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚的溫度和濕度的自動控制，這使得生產(chǎn)活動的勞動負擔(dān)減輕，大棚之內(nèi)農(nóng)作物的生長質(zhì)量也會變得越來越高，當(dāng)然，未來對于這一系統(tǒng)的需求會變得越來越強，后續(xù)相關(guān)工作人員也需要對其進行不斷的優(yōu)化和完善。

參考文獻：

[1] 張紅月，程曉芳.基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)[J].電子世界，2017（5）：156-157.

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[3] 張素玲.基于單片機的蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的研究[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013，（14）：262-262，264.

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[5] 盧山， 謝毅， 陳玉釵， 等. 基于單片機模塊的農(nóng)業(yè)大棚溫濕度控制系統(tǒng)及其應(yīng)用方法： CN109871057A[P]. 2019-06-11.

[6] 張瑋瑋，董昭.基于單片機的大棚溫濕度實時控制系統(tǒng)設(shè)計[J].安陽工學(xué)院學(xué)報，2019，18（6）：99-101.

【通聯(lián)編輯：梁書】