基于单片机的温湿度及光照度采集系统的设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的温湿度及光照度采集系统的设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

5 制管理系统。 (5) 设施水平低，抵御自然灾害的 能力差。 我国目前部分蔬菜的建筑材料主要是钢材和玻璃。 但没有形成国家统一的标准和工厂系列的产品，且应用率仅占设施栽培面积的 10％，而绝大部分由农民自行建造的塑料日光蔬菜也只能 起到一定的保温作用，根本不能实现对温度、湿度、光照等环境因子的调控。 (6)机械化水平低，调控能力差，作业主要依靠人力。 生产管理主要靠经验和单因子定性调控。 本课题任务 针对我国蔬菜大棚存在的问题，通过调查分析，确定了设计任务。 本系统要能对 温湿度、光照度进行实时 采集 ， 采集 到的数据传入 单片机中， 通过单片机对采集到的数据进行处理 ， 处理过的数据通过单片机接口送达 显示模块 显示 ，当数据超出系统设定的报警值时，系统会进行报警，要能通过按键调整 报警 上限值。 太原工业学院毕业 设计 6 2 系统总体设计方案 本课题研究的是蔬菜大棚智能数据采集系统的设计，所以必须先对蔬菜的生长进行了解，众所周知，蔬菜的生长三要素是温度、湿度、光照度，在设计本系统前必须对三要素进行了解，因此我对三要素进行了初步研究，了解了他们对蔬菜生长的影响。 （ 1） 光照与温度 对蔬菜 的影响 光照和温度对作物的的影响最大 ， 在光照的条件下 ，蔬菜 体才能把 二氧化碳和水转化成有机物和氧 ， 同时将光能转化成化学能 在大棚生产的过程中 ， 光照和温度缺一不可 ， 温度的控制至关重要 ， 低温和高温都会带来负面影响 持续的低温很不利于 蔬菜 的生长和发育 ， 它会降低光合作用的速度 ， 使矿物质的吸收迟缓 ， 使得 蔬菜 的器官代谢活动收到抑制 ， 导致生长发育缓慢 ， 甚至在叶面上出现坏死现象 ， 所以大多数 蔬菜 都有一个临界温度 ， 如果低于这个温度 ，蔬菜 就会受到损坏 同理 ， 温度过高同样对温度有着致命的影响 ， 特别是在开花的时候 在高温的驱使下 ，蔬菜 的光合作用减弱 ， 呼吸作用增强 ， 过分的高温使得蔬菜 的两个过程产生严重 紊乱 ， 使得 蔬菜 的生长速度加快 ， 增加了体内蛋白质的凝聚水平 ， 长时间的高温亦可加速 蔬菜 的死亡。 （ 2） 湿度影响 湿度对 蔬菜 的影响同样不可忽视 ， 及时的给 蔬菜 的体内供应更多的养分 ，加快 蔬菜 体内水分和无机盐的运输 ， 保证根茎叶花等各个器官顺利生长 ， 作用十分重要。 蒸腾作用的目的就是通过把水分从 蔬菜 的叶子中蒸发出来 ， 蒸腾在蒸腾的过程中 ， 能增加空气的湿度 ， 所以植被繁茂的地方一般来说对气候和空气起着积极的调节作用 ， 但是反过来 ， 空气的湿度同样影响着 蔬菜 蒸腾作用是否能顺利进行 ， 湿度过高 ， 使得蒸腾作用减弱 ，蔬菜 体内养分供给不 足 ，蔬菜体会变得发黄脆弱 ， 缺乏营养。 同理 ， 蒸腾作用越大 ， 使得作物的水分和矿物质蒸发过快 ，蔬菜 易出现萎蔫现象 ， 不仅如此 ， 光、温度、风、 C02 浓度同样会对作物起着不同程度的影响。 太原工业学院毕业设计 7 系统性能分析 该系统 是以太原为地理背景，以番茄的生长环境为设计背景来设计的一个数据采集系统 ,所以系统的性能必须符合番茄的生长习性。 番茄的生长习性及特点 番茄，别名西红柿、洋柿子、柿子、番柿，起源于南美洲的安第斯山的秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚等地。 （ 1） 对温度的要求 番茄是喜温性蔬菜，在正常条件下，同化作 用最适宜的温度为 20～ 25℃，温度低于 15℃，不能开花或授粉受精不良，导致落花等生殖生长障碍。 温度降至 10℃时，植株停止生长，长时间 5℃以下的低温能引起低温危害。 温度上升到 30℃时，同化作用显著降低，升高至 35℃以上时，生殖生长受到干扰与破坏，即使是短时间的 35℃的高温，也会产生生理性干扰，导致落花落果或果实不发育。 不同生育时期对温度的要求及反应是有差别的。 种子发芽的适宜温度为25～ 30℃，最低 12℃。 幼苗期的适宜温度为 20～ 25℃，开花期对温度比较敏感，白天适温为 20～ 30℃，过低（ 15℃以下）或过高（ 35℃以上）都不利于花器官的正常发育。 结果期适温为 25～ 28℃，温度低，果实生长速度慢，日温增高到30～ 35℃时，果实生长速度较快，但着果少，夜温过高不利于营养物质积累，果实发育不良。 26～ 28℃以上的高温能抑制番茄茄红素及其它色素的形成，影响果实正常转色。 由此可得结论：番茄最是生长温度为 20～ 30℃。 上下限分别为 35℃ 和 15℃。 （ 2） 对光照的要求 番茄是喜光性作物，在一定范围内，光照越强，光合作用越旺盛。 番茄不同生育期对光照的要求不同。 发芽期不需要光照，有光反而抑制种子发 芽，降低种子的发芽率，延长种子发芽时间。 幼苗期既是营养生长期，又是花芽分化和发育期， 光照应保持在 20200lx～ 52020lx 之间， 光照不足，光合作用降低，植株营养生长不良，将使花芽分化延迟，着花节位上升，花数减少，花的素质下降，子房变小，心室数减少，影响果实发育。 开花期光照不足，容易落花落果。 结果期在强光下坐果多，单果大，产量高。 反之在弱光下坐果率 太原工业学院毕业 设计 8 降低，单果重下降，产量低，还容易产生空洞果和筋腐果。 所以可得结论番茄最适生长光照度为 20200lx～ 52020lx。 上、下限值分别为 55000lx 和 2020lx。 （ 3） 对 湿度 的要求 番茄地上部茎叶繁茂，蒸腾作用比较强烈，但番茄根系比较发达，吸水力较强，对水分的要求属于半耐旱蔬菜。 不同生长时期对水分需求不同。 番茄第一花序开花结实期，为使开花整齐，不落花，确保前期的产量，要控制植株的营养生长，调节好秧与果之间的关系。 一方面要降低棚温，白天棚温保持在 20～25℃，夜间 13～ 15℃较为适宜。 此时空气相对湿度控制在 45％～ 55％，盛果期大棚内空气湿度保持在 45％～ 55％最适宜，棚内湿度过大，易发生各种病害，尤其在每次浇水后或阴雨天，必须加大通风量，以降低棚内湿度。 当外界夜温不低于 15℃时，可昼夜通风，棚温过高还会使番茄红素氧化分解，影响果实着色。 可见，对番茄而已，最适宜湿度为 45%～ 55%之间。 上、下限值分别为 %32～65%。 本系统功能简介 本系统的设计是以符合番茄的生长习性为原则，针对小型蔬菜大棚而设计的，大棚规格为 667 ㎡，每个大棚内放置 5 个本设计成品，根据番茄的生长需要，每个成品都要能实现以下功能： （ 1）能在番茄最适生长环境范围内工作。 （ 2）实现 蔬菜大棚内温湿度、光照度的采集。 （ 3）实现 采集到的温湿度、光照的进行显示。 （ 4） 实现报警功能。 （ 4） 实现对报警上下限值的设置功能。 温湿度 传感器的选择 温湿度传感器介绍 温湿度传感器就是能够感知和测量环境中某点温度和湿度的一种敏感元器件，它将环境中的温度、湿度或者与其相关的参量的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱便可获得被监测点在环境中的温度、湿度信息从而可以进行太原工业学院毕业设计 9 检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、监控、报警系统。 温湿度传感器分类 根据输出信号的模式 ，温湿度 传感器可以分为以下三类： （ 1）模拟 输出型温湿度 传感器 该类型传感器是 输出 模拟信号的传感器，他们的输出信号是微弱的电信号，在一些温湿度范围内线性不好，需要进行各种补偿，还有热惯性大，响应时间慢。 例如：模拟型温湿度传感器 HTG3515CH 以及 JWSL3 系列温湿度传感器。 该类传感器适用于 通讯机房、办公室、仓库、医院、档案馆良好环境的温湿度测量。 （ 2）逻辑输出型 温湿度 传感器 逻辑输出型 温湿度 传感器判断温度、湿度是否超出了一个设定范围，一旦温湿度超出所规定的范围，则发出报警信号。 LM5 MAX6501MAX650MAX6509/6510 是其典型代表。 该类传感器主要应用在 并不需要严格测量温度值，只关心温度是否超出了一个设定范围， 的测很难场合。 （ 3）数字 输出型 温 湿度传感器 数字 输出型温湿度 传感器输出的信号直接就是数字信号，他的特点是：无需Ａ /Ｄ转换，坑干扰能力强，无需外部放大电路，外围电路简单。 例如： DHT1HTG383X 系列、 SHTII 等，该类温湿度传感器应用范围较广， 车行业、楼宇控制 、暖通空调、电力机房、 农业 、 工业、 医药业 等领域。 根据本系统设计综合考虑，本课题采用数字输出型温湿度传感器 DHT11 采集温湿度。 数字型温湿度传感器 DHT11 简介 (1） 产品概述 DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。 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。 太原工业学院毕业 设计 10 图 BHTII实物图 （ 2） 产品亮点 成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准。 （ 3） 外形尺寸 （ 单位： mm） 图 BHT11外形尺寸 （ 4） 产品特性： ①湿度测量范围： 2090%RH ②湿度测量精度：177。 5%RH ③温度测量范围： 050℃ ④温度测量精度：177。 2℃ ⑤工作电压： DC5V/ ⑥数字信号输出 ⑦数据端口带上拉电阻 ⑧带 3mm 固定螺丝孔，方便安装 光照传感器选择 光照传感器介绍 光照传感器就是能够感知和测量环境中某点光照强度的一种敏感元器件，它将环境中的光照或者与其相关的参量的信息转换成电信号，根据这些电信号太原工业学院毕业设计 11 的强弱便可获得被监测点在环境中的光照度信息从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、监控、报 警系统。 光照传感器分类 从硬件方面分类光照传感器分为光敏电阻和集成光照传感器两种。 （ 1） 光敏电阻 光敏电阻就是在遇到光照时电阻变化，通常是遇光时电阻变小，当有光照时，由于电阻的改变会使输出端电压 /电流 也发生改变，从而可以输出信号去控制电路。 例如： 5mm 光敏电阻 CDS 光电开关 551 552 553 553 5549 等，该类原件一般应用在光控音乐、光控灯、电子玩具、光控开关。 （ 2） 集成光照传感器 集成光照传感器可以根据光线强度来调整亮度，分辨率较高，测量范围大。 该类传感器在使用中无需设计 复杂的外部电路，使用方便。 例如： BH1750fvi数字输出型光照传感器、 (AJL4) PO188 SMD 可见光照度传感器。 该类传感器广泛应用在工业、农业、办公等领域。 光照传感器 BH1750fvi 简介 （ 1）产品介绍 BH1750fvi 是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。 利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化。 图 BH1750fvi实物图 （ 2）产品特点 太原工业学院毕业 设计 12 IC BUS 接口 (f/s Mode Support)。 2. 接近视觉 灵敏度的光谱灵敏度特性 (峰值灵敏度波长典型值 :560nm)。 (相当于 165535lx)。 ， 实现低电流化。 50Hz/60Hz 除光噪音功能实现稳定的测定 逻辑输入接口。 （白炽灯，荧光灯，卤素灯，白光 LED，日光灯）。 IIC slave 地址。 lx 到 100000 lx 马克斯 /分钟的范围。 177。