基于51单片机的温度湿度控制文献综述

 2021-09-25 01:09

全文总字数:2375字

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温度和湿度是人类赖以生存的两个重要因素,与人们的生存、生活、生产息息相关,合理地控制温度和湿度,能给人们生活带来极大地便利。古代人类烧火取暖,今日模拟自然环境用于生产。随着生产力的发展,人们对温度湿度控制精确度越来越高,温度湿度控制技术也得到迅速发展。温湿度控制已成为当今社会研究的热门项目,是工农业生产过程中必须考虑的因素,而且不是相互独立的物理量,而应在系统中综合考虑。广泛应用于室内、大棚、花圃、粮仓乃至土壤等各个领域。

在我国中小型温室中,传统的温湿度控制方法是利用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材。通过人工进行检测。对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、降温、去湿等操作。这种人工测试方法费时费力,效率低,切随机性较大,误差大。因此就需要一种造价低廉、使用方便且计算精确的温湿度测量系统,利于监测并作出有效措施。

随着自动控制技术不断地发展,用机械代替人工工作,不仅解放了人们的劳动力,而且变得更加准确。当前,国内外利用单片机的温湿度控制系统软硬件实施方式主要是直接利用单片机以及其他一些外围芯片作为数据采集和控制的装置,使上位机做数据处理。这类自动控制系统一般以单片机为核心,包括输入模块、控制模块、输出模块等。硬件电路一般由温湿度传感器及模拟信号处理电路、A/D转换器、单片机、D/A转换器、LED显示器、简易键盘、报警装置等组成,即为一个单片机最小系统,实现基本的输入输出功能和简单的控制功能,软件设计一般采用中断技术定时采集环境因子参数,然后经过相关的标度转换得到环境因子的参数值,在通过PID控制算法与设定值进行比较从而对外设进行控制。这种控制系统成本低,又有一定的控制精度,能较好的满足一般生产生活的需要。

仅仅如此的话,虽能对整个环境进行监测,但是却无法根据实际情况,自我调节。在上述基础上,增加一些负载,利用继电器的开关作用对其进行控制,并用红外线进行数值设置,形成一个闭环系统,能实现温度湿度的调节。改进后的控制系统由六个部分组成,以单片机为核心控制模块,控制连接显示器、传感器、继电器负载、存储模块和红外输入模块。其中主控模块是此次设计的核心模块,主要是指STC89C52芯片,它控制整个系统的运行,利用其各个口分别控制其他模块,使其他模块能够成为一个整体,实现功能的需要,从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度,在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温湿度上限值,该上限值保存外外部EEPROM存储器中,掉电不失,并且可以通过四只按键上调或下调。当温度或湿度值超过上限值时,报警信号灯点亮,蜂鸣器发出声音。继而通过三极管驱动继电器,以控制外部电器工作,实现温湿调节。

当然,有了闭环控制系统,人们也要定期对温控系统进行检查,以排除机械故障。现在的通信技术也有了长足的发展,如果将GSM技术和单片机温湿度控制系统综合应用,将会更加便利,单片机温湿度控制模块检测到温湿度在一定时间内持续超限,发出报警,报警信号会通过GSM模块传输到预先绑定好的手机上,主人就能够知晓其中必定发生了机械故障,可以及时做出改正。

目前,我国在温度湿度控制系统方面有了较大的发展,ARM、无线传感技术也被应用到温湿度控制系统当中,虽然这些技术使得自动控制更加精细化、多样化。但是由于技术复杂、成本高等问题,有好多地方都没有普及,特别是在农村得不到广泛应用。如果能有一个简易且物美价廉的系统,那将让越来越多的人都能使用。因此在制作、选择的时候并不追求性能的强大,而是适应我国农村的中小型温室现状。

传感器的选择:

方案一:选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器,具有独特的单线式接口方式。测量范围在55℃~125℃,10℃~85℃,误差范围在- 0.5℃,最高精度可达0.0625℃。HS1101是电容式湿度传感器,可测量相对湿度范围在0%~100%RH。误差为- 2%RH。

方案二:选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一款集成型的数字温湿度一体传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。测量范围20%~90%RH,0℃~50℃。测温精度为- 2℃,测湿精度为- 5%RH。

经上述分析,方案一虽然精度更精确,却稍显复杂。方案二即便不能实现方案一的高精度测量,却也能满足要求。且简便易行,可靠稳定,具有超高的性价比。故选择方案二。

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