基于stc89c52单片机的温湿度及光照度采集系统的设计

基于stc89c52单片机的温湿度及光照度采集系统的设计内容摘要：

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。 2 系统总体设计方案 系 统设计的思路 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。 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。 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。 LM56501650 6509/6510 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。 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 :209。