基于单片机的温室大棚自动控制系统 表2-3 DS18B20的数字输出格式表
温度 +125 +85 +25.0625 +10.125 +0.5 0 -0.5 -10.125 -25.0625 -55 数字输出(二进制) 0000 0111 1101 0000 0000 0101 0101 0000 0000 0001 1001 0001 0000 0000 1010 0010 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000 1111 1111 0101 1110 1111 1110 0110 1111 1111 1100 1001 0000 数字输出(十六进制) 07D0h 0550h 0191h 00A2h 0008h 0000h FFF8h FF5Eh FE6Fh FC90h 2.3光照度传感器的选择
方案一：采用光照度传感器M124749，该光照度传感器采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境光照度的测量，输出标准的电压及电流信号，体积小，安装方便，线性度好，传输距离长，抗干扰能力强，量程可调。但价格昂贵，性价比不高，且不易购买。
方案二：采用光敏电阻。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，电阻内原本处于稳定状态的
电子受到激发，成为自由电子，所以光线越强，产生的自由电子也就越多，电阻就会越小。光敏电阻的优点有内部的光电效应和电极无关（光电二极管才有关），即可以使用直流电源。灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关，价格低廉，性价比高。
比较以上两个方案，方案一虽然具有更好的设计精度和线性度，但性价比不如光敏电阻好。方案二
具有较高的性价比且同时也能满足系统的设计要求，故采用光敏电阻作为光照度传感器。
3系统的总体设计
3.1确定系统任务
本设计的要求是以STC89C52为控制核心，以HS1101湿度传感器、DS18B20、光敏电阻完成对温室大棚内的各项参数进行测量，并将数据输入到单片机中，有单片机根据所编写的程序，通过继电器控制电路控制相应的设备达到自动调控温室大棚内各项参数的目的，同时将通过各种传感器测的数据实时地显示在液晶屏上。系统可通过按键人为地设定合适的参数，便于根据不同的植被的环境中使用。
3.2系统的组成和工作原理
硬件系统主要有信号采集、信号分析、信号处理三个部分组成。 （1） 信号采集 由HS1101、DS18B20、光敏电阻组成。 （2） 信号分析 由单片机 STC89C52基本系统组成。
5
基于单片机的温室大棚自动控制系统
（3） 信号处理 由并行口 LCD液晶显示屏和继电器控制电路组成。 硬件系统的原理方框图如图3-1：
温度传感器LED显示屏温室大棚湿度传感器光照度传感器A/DSTC89C52滴灌设备排气扇及喷雾遮阳幕 图3-1 硬件系统的原理图
键盘执行部件控制电路开始湿度是否在设定的适宜范围内？NY湿度是否高于设定的适宜范围的上限？N滴灌设备继电器断开湿度是否低于设定的适宜范围的下限？NYY滴灌设备继电器吸合一分钟滴灌设备停止工作滴灌设备开始工作结束图3-2 土壤湿度控制流程图
6
基于单片机的温室大棚自动控制系统
土壤湿度控制部分流程如图3-2:
单片机通过湿度传感器检测土壤的湿度，若土壤的湿度过低，单片机就打开滴灌设备的电磁阀一分钟，对作物进行滴灌作业，增加土壤湿度，经过一段时间，单片机再次检测土壤湿度，如果湿度过高，就关闭滴灌设备的电磁阀，停止滴灌作业。如果开始检测的土壤湿度在适宜的范围，单片机则维持现有状态不变。
空气温度控制流程如下图3-3：
开始温度是否在设定的适宜范围内？NY温度是否高于设定的适宜范围的上限？N排气扇及喷雾设备继电器吸合温度是否低于设定的适宜范围的下限？NYY排气扇及喷雾设备继电器断开排气扇及喷雾设备开始工作排气扇及喷雾设备停止工作结束图3-3空气温度控制流程图
单片机通过温度传感器检测温室的空气温度，当空气温度过高时，就通过控制电路，打开排气扇配合设置在温室大棚顶部的喷雾设备的进行一段时间的温室大棚的降温作业，而当温室温度过低时，则通过单片机自动关闭降温设备的工作，使温度值达到适宜的范围。 若一开始检测的光照度在适宜范围，单片机将维持现有状态。
光照度控制部分流程如下图3-4：
光照度的控制主要靠遮阳幕的开关，光照度过高时，系统通过关闭大棚顶部的遮阳幕，避免阳光直射作物，减小光照度，及减少强光对作物生长的影响。当光照度过低时，就打开遮阳幕，增加光照度。如果检测的光照度在适宜范围，单片机将维持现状。
7
基于单片机的温室大棚自动控制系统
开始光照度是否在设定的适宜范围内？NY光照度是否高于设定的适宜范围的上限？N遮阳幕的继电器吸合光照度是否低于设定的适宜范围的下限？N关闭遮阳幕YY遮阳幕的继电器断开遮阳幕关闭结束图3-4 光照度控制流程图
3.3元件的特性
3.3.1 STC89C52特点
(1)它是MCS-51系列单片机的派生产品，在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051兼容均为Pin-to-Pin，使用时容易掌握；
(2)高速(最高时钟频率90 MHz)、低功耗、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统/在应用可编程(ISP，IAP)，不占用户资源。
STC89C52单片机管脚如图3-5：
[6]
8
基于单片机的温室大棚自动控制系统
图3-5 STC89C52单片机管脚定义图
3.3.2AD0804特点
ADC0804为8bit的一路A/D转换器，其输入电压范围在0—5v，转换速度小于100us，转换精度0.39﹪，满足设计的精度要求。
[7]
4.电路设计
4.1湿度测量电路
HS1101湿度传感器，在电路中等效于 一个电容器件，其电容量随着所测的土壤湿度增大而增大，如何将电容的变化量准确的转换成单片机易于接受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏传感器置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再经过A/D转换成为数字信号；另一种是将该湿敏传感器置于555振荡电路中，将电容值的变化转化为与之成反比的电压频
[3]
率信号，可直接被单片机所采集。
本系统采用的是测量555输出的振荡的方法，电路如图4-1所示：
9