CN102511340A - 大棚温湿度自动控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种大棚温湿度自动控制装置，包括微控制器控制模块，与微控制器控制模块连接的传感器模块、人机交互模块、接口模块，所述人机交互模块包括显示电路、键盘电路，所述传感器模块采用一体化数字温湿度传感器，用于同时感测大棚内的温度和湿度，所述显示电路用于显示日期、时间、即时温湿度及控制参数，所述键盘电路采用单线单键结构的键盘电路，用于启动键盘扫描，实时调整日期、时间及温湿度的参数设置。此外，该装置还包括一个存储器模块和一个时钟模块，它们分别与微控制器控制模块连接，用于记录温湿度的历史数据。

Description

大棚温湿度自动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及环境参数控制和现代化农业大棚制造技术领域，具体地说，涉及大棚温湿度自动控制方法及其装置。
背景技术
农用大棚是现代农业广泛采用的设施之一，大棚覆盖面积较大，空间大，热效应较好，透光保温性能好，并能防寒保温，抗旱、涝，提早栽培，延后栽培，延长作物的生长期，达到早熟、晚熟、增产稳产的目的，是当前应用较广的保护设施，深受生产者的欢迎。
植物的生长都是在一定的环境中进行的，在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中影响最大的是温度和湿度。若昼夜的温度和湿度变化很大，其对植物生长极为不利。因此必须对温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，以提高其产量和质量。
现有技术中，农业大棚温湿度控制硬件***框架的基本结构请参考图1，由温度传感器M11、湿度传感器M12、信号调理电路M13、单片机电路M14及显示电路M15、控制电路M16组成，通过软件程序设置温湿度控制参数，控制大棚的温度和湿度。但是，现有农业大棚温湿度控制硬件***的不足有：
（1）更改温度、湿度控制参数不方便，需要连接电脑来修改软件；
（2）温度传感器、湿度传感器各有独立的模块，软硬件结构复杂。
发明内容
本发明的目的是，要解决上述的技术问题，提供一种大棚温湿度自动控制方法，实现温度、湿度的实时检测、分析、处理及控制，以及现场更改大棚内的温湿度控制参数；本发明的再一目的是，按所述的大棚温湿度自动控制方法提供一种大棚温湿度自动控制装置，采用软硬件结合技术，采用一体化数字温湿度传感器，实现大棚内温度、湿度的实时检测、分析、处理及控制，现场更改大棚内的温湿度控制参数。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是，一种大棚温湿度自动控制方法，包括以下步骤：
（1）完成***初始化数据设置；
（2）启动温湿度传感器，同时感测大棚内的温度和湿度数据，并将感测结果输出至微控制器；
（3）分析所述温湿度数据，并在判断接收到的所述温湿度数据超出***预设的范围时发出控制指令；
（4）启动显示电路上显示被测环境的参数；
（5）启动键盘电路的键盘扫描功能，实时控制及调整大棚内的温湿度参数。
进一步的，本发明一种大棚温湿度自动控制方法还包括一存储步骤和一时间传输步骤；所述存储步骤用于启动存储芯片，在所述存储芯片指定地址，存取温湿度数据步骤；所述时间传输步骤，用于启动时钟芯片将时间通过微控制器传送到显示电路上显示出来步骤；所述存储步骤与所述时间传输步骤用于记录大棚内温湿度的历史数据。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是，一种大棚温湿度自动控制装置，包括微控制器控制模块，与所述微控制器控制模块连接的传感器模块、人机交互模块、接口模块，其特征在于，所述传感器模块采用一体化数字温湿度传感器，用于同时感测大棚内的温度和湿度；所述人机交互模块包括显示电路、键盘电路，所述显示电路用于显示日期、时间、即时温湿度及控制参数，所述键盘电路用于实时调整日期、时间及设置大棚内的温湿度参数。
进一步，所述传感器模块采用一体化数字温湿度传感器，并具有两线式串行接口和内部基准电压，用于同时感测大棚内的温度和湿度，并将感测结果经补偿、校正后作为温湿度检测数据输出至所述微控制器控制模块。
进一步，所述显示电路采用12864的LCD显示器，用于在LCD文本区指定位置显示日期、时间、即时温湿度及控制参数。
进一步，所述键盘电路采用单线单键结构路，用于键盘扫描，实时调整日期、时间及设置大棚内的温湿度参数。
该装置进一步包括一个存储器模块和一个时钟模块，所述存储器模块和时钟模块分别与微控制器控制模块连接，用于记录大棚温湿度的历史数据。
进一步，所述存储器模块与微控制器控制模块相连，采用串行可擦写可编程只读存储器存储芯片，能在所述存储芯片指定地址，进行温湿度数据的存取操作。
进一步，所述时钟模块采用串行时钟芯片，通过所述时钟芯片将时间通过所述微控制器控制模块传送到所述显示电路上显示出来。
进一步，该装置进一步包括一***电源模块，包括变压电路、整流电路、稳压电路、滤波电路，能为硬件模块提供直流电源。
本发明的积极效果是：采用软硬件结合技术，实现温度、湿度的实时检测、分析、处理及控制，以及现场更改温湿度控制参数，易于控制；采用一体化数字温湿度传感器，简化了***结构；采用时钟模块与存储模块，为分析处理数据、显示温湿度曲线提供温湿度历史数据。本发明控制界面友好、操作简单，数据显示可以采用图形的形式，方便用户查看，***性价比较高，有较好的实用性。
附图说明
图1是现有技术中大棚温湿度控制硬件***架构的示意图；
图2是本发明大棚温湿度控制方法的流程框图；
图3是本发明大棚温湿度控制装置的结构连接框图；
图4是本发明大棚温湿度控制装置的软件***架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图介绍本发明大棚温湿度控制方法及其装置的具体实施方式。
参见附图2，一种大棚温湿度控制方法，包括如下步骤：
步骤1、S21软件编程设置所需功能函数及完成***初始化数据设置
利用软件编程设置微控制器的主程序函数和数据分析处理函数、温湿度传感器的温湿度检测函数、存储模块的存取函数、时钟芯片的时间函数、显示电路的显示函数以及键盘电路的键处理函数。设置***初始化数据，包括时间、日期，大棚内所要求的温湿度数据初始值等。
步骤2、S22启动温湿度传感器，感测大棚内的温湿度数据，并将感测结果输出至微控制器
主程序函数调用所述温湿度检测函数，启动温湿度传感器，感测大棚内的温湿度，并将感测结果经补偿、校正后转化为相对湿度和摄氏温度输出至微控制器。
步骤3、S25分析温湿度数据，并在判断接收到的温湿度数据超出***预设的范围时发出控制指令
主程序函数调用所述数据分析处理函数，分析温湿度参数并在判断接收到的温湿度数据超出***预设的范围时发出控制指令，提示用户及时调整温湿度参数。
步骤4、S26在显示电路上显示被测环境的参数
主程序函数调用所述显示函数，在显示电路上显示大棚内的各参数，包括日期、时间、即时温湿度及控制参数。
步骤5、S27启动键盘电路的键盘扫描功能，实时控制及调整温湿度参数
主程序函数调用所述键处理函数，启动键盘电路的键盘扫描功能，对时间、日期进行调整并设置温湿度等参数。实现温度、湿度的实时检测、分析、处理及控制，现场更改温湿度控制参数。
除了以上所述的步骤外，本发明一种大棚温湿度控制方法还可进一步地包括以下步骤：
步骤6、S23启动存储芯片，在所述存储芯片指定地址，存取温湿度数据
主程序函数调用所述存取函数，启动存储芯片，在所述存储芯片指定地址，进行温湿度数据的存取操作。
步骤7、S24启动时钟芯片将时间通过微控制器传送到显示电路上显示出来
主程序函数调用所述时间函数，启动时钟芯片，通过时钟芯片将时间传送到微控制器，然后通过微控制器将时间传送到显示电路，将时间显示出来。
参见附图3和4，一种大棚温湿度控制装置，以单片机作为硬件平台，采用软硬件结合的一种实现方法，包括硬件模块M30、传感器模块M301、存储器模块M302、时钟模块M303、微控制器(Microcontroller Unit，即MCU）控制模块M304、人机交互模块M305、接口模块M306、***电源模块M31，所述包括人机交互模块M305显示电路、键盘电路。利用软件编程设置微控制器控制模块M304的主程序函数和数据分析处理函数、传感器模块M301的温湿度检测函数、存储器模块M302的存取函数、时钟模块M303的时间函数、显示电路的显示函数以及键盘电路的键处理函数。
所述传感器模块M301与微控制器控制模块M304相连，所述主程序函数调用所述温湿度检测函数，启动温湿度传感器感测大棚内的温湿度，并将感测结果经补偿、校正后转化为相对湿度和摄氏温度，将所述相对湿度和摄氏温度作为温湿度检测数据输出至所述微控制器控制模块M304。所述传感器模块M301采用Sensirion公司的温湿度传感器，其具有数字式输出、免调试、免标定、免***电路及全互换的特点，且所述温湿度传感器为一体化数字温湿度传感器，具有两线式串行接口和内部基准电压，使***结构简化。
所述存储器模块M302与微控制器控制模块M304相连，采用串行可擦写可编程只读存储器（E2PROM）存储芯片。所述主程序函数调用所述存取函数，启动存储芯片，在所述存储芯片指定地址，进行温湿度数据的存取操作，以便所述微控制器控制模块M304在需要时调用所述温湿度数据。 
所述时钟模块M303采用串行时钟芯片，所述主程序函数调用所述时间函数，启动时钟芯片的数据传输，通过时钟芯片将时间传送到所述微控制器控制模块M304，然后通过所述微控制器控制模块M304将时间传送到所述人机交互模块M305的显示电路上显示出来。
所述存储器模块M302与时钟模块M303结合用于记录温湿度历史数据，为分析处理数据、显示温湿度曲线提供所述温湿度历史数据。
所述微控制器控制模块M304作为两线式串行总线（Inter－Integrated Circuit ，即I2C）控制总线的主器件、人机交互的控制器件、数据分析的处理器，通过所述主程序函数，完成***初始化数据设置、调用时间函数、温湿度检测函数、存取函数、显示函数、数据分析处理函数、键处理函数，实现分析处理数据、显示温湿度曲线提供温湿度历史数据、实时调整日期、时间及温度湿度的控制参数等功能。所述初始化数据包括时间、日期，大棚内要求的温湿度数据初始值等。所述数据分析处理函数，用于分析温湿度参数并在判断接收到的温湿度数据超出***预设的范围时发出控制指令，提示用户及时调整温湿度参数。
所述人机交互模块M305与微控制器控制模块M304相连，包括显示电路、键盘电路；所述显示电路采用12864的LCD显示器，所述主程序函数调用所述显示函数，在LCD文本区指定位置显示日期、时间、即时温湿度及控制参数；所述键盘电路采用单线单键结构的键盘电路，所述主程序函数调用所述键处理函数，启动键盘扫描，实时调整日期、时间及温湿度的参数设置，实现温度、湿度的实时检测、分析、处理及控制，现场更改温湿度控制参数。
所述接口模块M306与微控制器控制模块M304相连，采用数/模转化电路或驱动电路等接口电路，驱动电路就是在微控制器无法带动外部执行机构的情况下，使得外部执行机构能够在微控制器的控制指令下完成规定的动作。外部执行机构是指蜂鸣器、继电器、直流电机、LED等***器件。
所述***电源模块M31由变压电路、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，为硬件模块M30提供直流电源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大棚温湿度自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）完成***初始化数据设置；
（2）启动温湿度传感器，同时感测大棚内的温度和湿度数据，并将感测结果输出至微控制器；
（3）分析所述温湿度数据，并在判断接收到的所述温湿度数据超出***预设的范围时发出控制指令；
（4）启动显示电路上显示被测环境的参数；
（5）启动键盘电路的键盘扫描功能，实时控制及调整大棚内的温湿度参数。
2.根据权利要求1所述的大棚温湿度自动控制方法，其特征在于：包括一存储步骤和一时间传输步骤，所述存储步骤用于启动存储芯片，在所述存储芯片指定地址，存取温湿度数据步骤，所述时间传输步骤，用于启动时钟芯片将时间通过微控制器传送到显示电路上显示出来步骤，所述存储步骤与所述时间传输步骤用于记录大棚内温湿度的历史数据。
3.一种大棚温湿度自动控制装置，包括微控制器控制模块，与微控制器控制模块连接的传感器模块、人机交互模块、接口模块，其特征在于，所述传感器模块采用一体化数字温湿度传感器，用于同时感测大棚内的温度和湿度；所述人机交互模块包括显示电路、键盘电路，所述显示电路用于显示日期、时间、即时温湿度及控制参数，所述键盘电路用于实时调整日期、时间及设置大棚内的温湿度参数。
4.根据权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述传感器模块采用一体化数字温湿度传感器，具有两线式串行接口和内部基准电压，能同时感测大棚内的温度和湿度，并将感测结果经过补偿、校正后作为温湿度检测数据输出至微控制器控制模块。
5.根据权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述显示电路采用12864的LCD显示器，能在LCD文本区指定位置显示日期、时间、即时温湿度及控制参数。
6.根据权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述键盘电路采用单线单键结构路，能键盘扫描，实时调整日期、时间及设置大棚内的温湿度参数。
7.根据权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：包括一个存储器模块和一个时钟模块，所述存储器模块和时钟模块分别与微控制器控制模块连接，用于记录大棚温湿度的历史数据。
8.根据权利要求7所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述存储器模块与微控制器控制模块相连，采用串行可擦写可编程只读存储器存储芯片，能在所述的存储芯片指定地址，进行大棚内的温湿度数据的存取操作。
9.根据权利要求7所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述时钟模块采用串行时钟芯片，通过所述时钟芯片将时间通过所述微控制器控制模块传送到所述显示电路上显示出来。
10.根据权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：包括一个***电源模块，所述***电源模块包括变压电路、整流电路、稳压电路、滤波电路，能为硬件模块提供直流电源。
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