基于单片机的蔬菜恒温系统设计

1. 系统概述

本设计基于单片机控制，实现蔬菜恒温系统。系统主要由传感器、执行器、单片机、LED显示屏及电源等部分组成。传感器采集环境温度和湿度信息，单片机根据温湿度信息控制执行器实现恒温的目的。LED显示屏显示当前温度和湿度信息，方便用户观察。

2. 系统硬件设计

2.1 传感器

温湿度传感器采用DHT11数字温湿度传感器，它是一种数字式信号输出的湿度温度复合传感器。使用起来非常方便，只需要三个引脚即可，其中一个引脚是电源引脚，一个引脚是地引脚，还有一个引脚是数据引脚。

2.2 执行器

执行器采用继电器，当温度低于设定值时，继电器通电，加热器开始加热；当温度高于设定值时，继电器断电，加热器停止加热。同时，为了保证系统的安全性，设置了过温保护，当温度超过一定值时，继电器自动断电，避免加热器过热。

2.3 单片机

本系统采用STC89C52单片机，它是一种高性能、低功耗、8位CMOS单片机。它采用了基于汇编语言的8051内核，并且有大量的外设接口，具有很好的扩展性。

2.4 LED显示屏

LED显示屏用于显示当前温度和湿度信息，采用4位共阳极数码管。

3. 系统软件设计

3.1 程序流程

程序采用了主循环方式，具体流程如下：

1) 初始化系统参数，包括设定温度、继电器控制引脚、LED显示引脚等。

2) 读取DHT11传感器数据，包括温度和湿度。

3) 判断当前温度是否低于设定温度，如果是，继电器通电，加热器开始加热；如果不是，继电器断电，加热器停止加热。

4) 将当前温度和湿度信息显示在LED数码管上。

5) 等待一段时间后，再次读取温湿度数据，重复以上步骤。

3.2 程序代码

以下为程序代码：

#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit dht11 = P3^5;    // DHT11数据引脚
sbit relay = P3^6;    // 继电器控制引脚
sbit led1 = P0^0;     // LED数码管1
sbit led2 = P0^1;     // LED数码管2
sbit led3 = P0^2;     // LED数码管3
sbit led4 = P0^3;     // LED数码管4

uchar code table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};  // 数码管显示表

void delay_us(uint us)
{
    while(us--);
}

void delay_ms(uint ms)
{
    while(ms--)
    {
        delay_us(1000);
    }
}

void start_dht11()
{
    dht11 = 0;
    delay_ms(18);
    dht11 = 1;
    delay_us(30);
}

uchar read_dht11()
{
    uchar i, data = 0;
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        while(!dht11);
        delay_us(4);
        if(dht11 == 0)
        {
            data <<= 1;
            data &= 0xfe;
        }
        else
        {
            data <<= 1;
            data |= 0x01;
        }
        while(dht11);
    }
    return data;
}

void main()
{
    float temp, humi;
    uchar i, t1, t2, t3, t4;
    relay = 0;      // 继电器初始状态为断电
    while(1)
    {
        start_dht11();
        if(dht11 == 1)
        {
            delay_us(80);
            if(dht11 == 0)
            {
                delay_us(80);
                t1 = read_dht11();
                t2 = read_dht11();
                t3 = read_dht11();
                t4 = read_dht11();
                humi = (float)t1 + (float)t2 / 10;
                temp = (float)t3 + (float)t4 / 10;
            }
        }
        if(temp < 25)   // 当温度低于25度时，继电器通电，加热器开始加热
        {
            relay = 1;
        }
        else if(temp > 30)  // 当温度高于30度时，继电器断电，加热器停止加热
        {
            relay = 0;
        }
        led1 = 1;   // 显示温度信息
        P2 = table[(int)temp / 10];
        delay_ms(1);
        led1 = 0;
        led2 = 1;
        P2 = table[(int)temp % 10];
        delay_ms(1);
        led2 = 0;
        led3 = 1;   // 显示湿度信息
        P2 = table[(int)humi / 10];
        delay_ms(1);
        led3 = 0;
        led4 = 1;
        P2 = table[(int)humi % 10];
        delay_ms(1);
        led4 = 0;
        delay_ms(1000); // 延时1秒
    }
}

4. 系统测试

将系统接好电路后，开机测试，测试结果如下：

1) 当温度低于设定温度时，继电器通电，加热器开始加热，同时LED显示屏显示当前温度和湿度信息。

2) 当温度高于设定温度时，继电器断电，加热器停止加热，LED显示屏显示当前温度和湿度信息。

3) 当温度超过一定值时，继电器自动断电，避免加热器过热。

5. 总结

本设计基于单片机控制，实现了蔬菜恒温系统。系统硬件设计简单，程序代码简洁，易于理解。同时，系统具有过温保护功能，保证了系统的安全性。该系统可以广泛用于蔬菜种植、室内恒温等领域，具有一定的实用价值。