原创《基于DHT11传感器大棚灯光控制系统》：本论文可用于传感器论文范文参考下载，传感器相关论文写作参考研究。
摘 要：在温室大棚农作物的培养过程中,大棚内的温湿度环境直接影响农作物的生长情况.利用DHT11温湿度传感器,设计了自主调节光强以恒定温度的大棚灯光控制系统.该控制系统采用DHT11作为探头采集当前大棚内的温湿度参数并转换成数字信号,由单片机对数据进行分析和处理,从而完成对大棚内光照强度的控制.本系统以单片机STM32f103rbt6为中心器件,DHT11温湿度传感器为检测单元,来设计大棚灯光自动控制器,实现了根据当前实际温湿度情况通过STM32芯片调整点亮灯泡个数的恒温功能.本文是基于SRT项目《基于Android平台的农场灯光WiFi控制系统》进行阐述.
关键词：温湿度；DHT11；大棚灯光；STM32
0 引言
现代农场中,温室大棚由于能够充分吸收太阳光为农作物保温,克服了农作物生长过程中受季节变化和环境恶劣因素的影响,创造出最适合农作物生长的环境.目前温室大棚恒温主要通过人工灯源照明实现,而传统灯源布线复杂且需要人工切断电源进行控制,操作不便,精度低,且不具智能性.本系统旨在对温室中的温湿度进行实时监测,采集各种照明信息,得出最适于农作物生长的温度环境,从而自动调整当前大棚内的光照强度,实现智能温室控制.
1 DHT11温湿度传感器的概述
1.1 温湿度传感器简介
智能温度传感器问世于20世纪90年代中期,是近代各种自动控制系统中获取温度信息的重要工具,在工业生产、农业培育、科学技术等领域极具重要性.目前,市场上已开发出多种将传统的传感器和各种微处理器相结合系列的智能温度传感器,通常内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、寄存器和接口电路等等,并接入网络或其它控制器,实现智能信息检测、信号处理、信号输出等一系列功能.智能温度传感器再通过和各种微控制器的适配,利用软件来输出各种温度数据及相关的温度控制量.
而湿度传感器产品及湿度测量是上世纪90年代兴起的行业,主要分为电阻式和电容式两种,广义上通常是指能直接应用于现场的湿度检测传感器件或电路板,完成将湿度量转换成容易被测量处理的电信号的功能.近年来,湿度传感器产品迅速地向集成化、智能化、检测速度加快发展.
1.2 DHT11温湿度传感器的特点
DHT11是一款温湿度一体化单总线结构的数字式传感器,每个DHT11传感器都在极为精确的温湿度校验室中进行过校准,校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,输出为已校准的数字信号.该传感器包含一个NTC测温元件和一个电阻式测湿元件,通过和简单的电路相连即能够实时地准确采集现场湿度和温度.
该传感器具有以下基本性能指标：工作电压范围为3.5～5.5v,工作电流平均为0.5mA,温度测量范围为0～50℃,湿度测量范围为20～90%RH,温度分辨率为1℃（8位）,湿度分辨率为1%RH（8位）,采样周期为1s.因此该产品有体积小、功耗低、响应速度快、稳定性好、经济实用型强等诸多优点,使得系统设计更加简单,控制方便,易于实现系统的智能管理.
2 DHT11的工作原理
2.1 DHT11的典型应用电路
DHT11和微处理器的连接电路简单,和微处理器的通信通过一个I/O口即可以单总线方式进行.该传感器采用4针单排引脚封装：1Pin为电源引脚（VDD）,应用时供电电压通常为3～5.5vDC； in为数据引脚（DATA）,和微处理器之间信息以单总线数据格式传输； in为空脚（NC）,应用时常为悬空状态；4Pin为接地脚（GND）,应用时常接地或电源负极.当DHT11传感器和MCU通讯距离小于20m时使用5k上拉电阻,大于20m时则根据实际现场情况选用适宜的上拉电阻值.
2.2 DHT11的通讯过程
DHT11传感器常态有低功耗和高速模式两种.通讯过程中,当MCU发送开始信号前,DHT11不会主动进行温湿度采集,此时DHT11处于低速模式,总线状态为高电平；当MCU将总线拉低发送开始信号后等待DHT11响应,拉低时间需大于18ms以保证传感器检测到开始信号,总线转为低电平,DHT11进入高速模式,并回复响应信号约80us时间的高电平.此时通讯以高位先出的顺序开始传输40位测量数据,分别是8位湿度整数数据、8位湿度小数数据、8位温度整数数据、8位温度小数数据及8位校验和数据.每一位数据均以50us低电平时隙开始,并且以高电平的时长来区分数据位是0或1,待数据传送完毕总线再由上拉电阻拉高进入空闲状态. 3 系统硬件设计
系统硬件结构,系统采用STM32系列的STM32f103rbt6作为处理单元.主要硬件设计电路图传感器部分为温湿度采集模块电路,处理器STM32f103rbt6及周围的子系统电路,输出电模块电路用于8路灯泡输出.DHT11将当前采集到的大棚内温湿度数据信息以数字形式传送给单片机STM32,STM32将得到的数据进行处理、计算后输出控制信息于I/O口对电磁继电器来决定点亮灯泡的个数及强度从而实现对大棚灯光的自动控制,以此达到自动控制大棚内环境温度的目的.
单片机采用STM32f103rbt6,是由于STM32系列的单片机具有高性能、低成本、低功耗的ARM Cortex-M3内核,而STM32F103属于32的“增强型”系列是同类单片机产品中性能最高的产品,时钟频率可达到72MHz,且其内置32k到128k的闪存、功耗36mA是32位市场上功耗最小的产品,相当于0.5mA/MHz.相较于51系列的单片机,该系统采用STM32运算速度是51单片机的几十倍,大大提高了测量的精确度.
8路输出模块：通过电磁继电器控制的8路输出模块连接的是8个灯泡,用于STM32控制点亮灯泡的个数来改变温室大棚内的作物生长温度. 4 大棚灯光控制系统软件设计
4.1 系统工作状态说明
本系统的整个程序流程是首先上电,系统各部分进行初始化如单片机、DHT11等初始化.初始化完成后再进行延时一段时间,供DHT11传感器采集数据,延时完成后进行温湿度数据的采集并传输到单片机STM32,单片机进行处理并判断温度和湿度是否超过设定值.若在设定值范围内,则继续执行数据采集程序；若超出设定值范围,则单片机执行温度处理程序,控制继电器的输出调整发亮灯泡的个数.
4.2 传感器模块程序设计
传感器模块负责温湿度数据源的采集,首先数据口连接端（本系统采用P0.3口）P0.3输出低电平,延时18ms之后P0.3输出高电平,延时40ms之后,读P0.3引脚是否为低电平,若不是低电平则继续判断,若是低电平则执行判断从机80us高电平是否结束,如果没有结束就继续判断,若结束就进行单片机数据接收,将接收到的数据按十进制数位存入指定的数组中,数据采集结束并保持数据采集持续进行.
5 结束语
在现代农场大棚农作物培养管理过程中,为了降低人力成本,提高经济效益,最大程度地创造出最适宜作物生长的大棚温度环境,实现管理智能化是当前农业市场的主流和趋势.本文的创新点在于在大棚灯光控制系统中,采用了DHT11温湿度数字信号传感器实现对当前环境温湿度参数的精准测量.
传感器论文参考资料：
结论：基于DHT11传感器大棚灯光控制系统为关于传感器方面的论文题目、论文提纲、传感器有哪些论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
