温室大棚温湿度数据采集系统设计报告
蔬菜大棚温湿度控制系统设计
蔬菜大棚温湿度控制系统设计1. 引言蔬菜大棚是一种用于种植蔬菜的设施，其温湿度控制对于蔬菜的生长和产量具有重要影响。
为了提高蔬菜的质量和产量，设计一套高效可靠的温湿度控制系统是至关重要的。
本文将介绍一种基于现代控制理论和技术的蔬菜大棚温湿度控制系统设计。
2. 温湿度对蔬菜生长的影响温湿度是影响植物生长和发育的重要环境因素之一。
过高或过低的温湿度都会对植物生长产生负面影响。
在适宜范围内，适当调节温湿度可以促进光合作用、提高光能利用效率、增加养分吸收能力，并且有利于提高抗病虫害能力。
3. 温湿度控制系统设计原理3.1 温室环境参数测量为了实现精确可靠地温湿度控制，需要对环境参数进行实时测量。
可以使用传感器测量温度、湿度等参数，并将测量结果传输给控制系统。
3.2 控制算法设计控制算法是温湿度控制系统的核心部分。
常用的控制算法有比例-积分-微分（PID）控制、模糊逻辑控制、模型预测控制等。
根据实际情况选择合适的控制算法，并对其进行参数调整，以实现对温湿度的精确调节。
3.3 控制执行器设计根据温湿度的调节需求，选择合适的执行器进行操作。
常用的执行器有加热设备、通风设备、喷水设备等。
通过对执行器进行精确操作，可以实现对温湿度的有效调节。
4. 温湿度控制系统设计方案4.1 系统硬件设计蔬菜大棚温湿度控制系统需要包括传感器、执行器和处理单元（CPU）等硬件设备。
传感器用于测量环境参数，执行器用于实现环境参数调节，CPU负责接收传感器数据并根据预定算法进行处理和决策。
4.2 系统软件设计蔬菜大棚温湿度控制系统需要编写相应软件进行控制。
软件需要实现传感器数据的采集与处理、控制算法的实现、执行器的控制等功能。
同时，软件需要具备数据存储、报警处理、用户界面等功能，以提高系统的可靠性和易用性。
5. 系统性能评估与优化为了保证系统的稳定可靠运行，需要对系统进行性能评估与优化。
可以通过实际操作和数据采集来评估系统对温湿度变化的响应速度和稳定性，并根据评估结果对系统参数进行优化调整，以提高系统的控制精度和稳定性。
温室大棚温湿度监测系统设计-毕业论文(设计)
摘要随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。
为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温湿度，适应生产需要。
本论文主要阐述了基于P89LPC938单片机的温室大棚温湿度监测系统设计原理，主要电路设计及软件设计等。
该系统采用LPC938单片机作为控制器，DHT11进行温湿度采集，并通过无线模块NRF24L01进行主机与从机的无线通信，利用其I2C总线技术控制SRL_11280W_LCD液晶实时显示。
使用户在控制室即可监测温室大棚内的实时温湿度，从而方便用户对温室大棚的管理。
关键词: 单片机P89LPC938; 传感器DHT11；液晶SRL_11280W_LCD; 无线模块 NRF24L01第一章绪论1.1 课题研究背景目前，我国农业正处于从传统农业向以优质、高效、高产为目标的现代化农业转化新阶段。
而大棚作为现代化农业设施的重要产物，在国内多数地区得到了广泛应用。
大棚可以避开外界种种不利因素的影响，人为控制或创造适宜农作物生长的气候环境，可以看成是一个半封闭式的人工生态环境。
由于大棚中各种环境因素是可以人为控制的，因此控制技术直接决定着大棚中农作物的产量和质量。
大棚监测系统一般包括三个模块：环境参数采集模块、数据处理模块和执行模块。
在目前的监测系统中，需采集的环境参数主要包括温度、湿度、CO2浓度、光照强度、土壤湿度等。
在实际设计中还需根据大棚的规模及所在区域设定不同的采集方式，确保数据采集的准确性。
例如我国北方地区，冬季寒冷而漫长，大棚监测最主要的一部分就是温度的调节。
这时可将一天分为午前、午后、前半夜和后半夜4个时段来进行温度调节。
午前以增加同化量为主，一般应将棚温保持在25～30℃为宜；午后光合作用呈下降趋势，以20～25℃为好,避免高温下养分消耗过多；日落后4～5h内,要将棚内温度从20℃逐渐降到15℃上下，以促进体内同化物的运转。
农业大棚温湿度监测系统的设计
恳请各位老师提出宝贵的意见和建议！
农业大棚温湿度监测系统设计
设计内容
本人设计的是一个能够实时监测农业大棚温湿度并且能 够在大棚温湿度超出人们预期时想人们报警的系统。该设计 主要用到元件有DHT11温湿度传感器，STC89C52单片机和 LCD1602A显示屏。
STC89C52
LCD1602A
DHT11
设计对象
本次设计我的设计对象是一个十亩的南方农业大棚。这 个系统需要对这个大棚进行实时温湿度监测，能够设定温度 上限和湿度下限，超出阈值能报警。为了方便使用，本系统 安装在大棚门口处。这个农业大棚内置有继电器模块和电机 模块，在棚内温湿度超出人们预期时，本系统就会驱动DMF50轴流式圆筒雾化风机和带喷头的小型抽水机，达到降温增 湿的效果，保证农作物生长在最适宜的环境。
硬件电路流程图
系统软件流程图
总体设计图ຫໍສະໝຸດ 物图优点和不足本人所做的这个系统结构简单，使用方便，比较适 合中国南方的广大农民们使用。当然，在一定程度 上这个系统是可以满足农民们对农业大棚温湿度的 监测的，但也就是因为为了简化使用，可能会存在 一些功能的缺失，所以一些对温湿度十分敏感的植 物大棚里并不适用我这个系统。
温室大棚温湿度监测系统设计毕业论文
温室大棚温湿度监测系统设计毕业论文引言温室大棚作为一种重要的农业设施，在现代农业生产中扮演着重要角色。
为了提高温室环境的稳定性和作物的产量，监测和控制温室大棚的温湿度是必不可少的。
本文将介绍一种温室大棚温湿度监测系统的设计，旨在为农业生产提供有效的监测和控制手段。
系统需求分析在温室大棚的种植过程中，温度和湿度是两个重要的气候因素。
因此，本系统的设计需满足以下需求： - 实时监测温室大棚内的温度和湿度数据，并能通过互联网远程访问； - 提供可视化界面，以便农民能方便地观察温室大棚的环境变化； - 当温度或湿度超出预设范围时，能自动发送警报信息。
系统设计本系统主要由以下几个部分组成：温湿度传感器、单片机控制模块、Wi-Fi模块和远程访问平台。
温湿度传感器温湿度传感器是监测温室大棚内温湿度的核心部件。
常用的温湿度传感器有DHT11和DHT22等型号。
传感器将温度和湿度数据转换为数字信号，并提供接口供单片机模块读取。
单片机控制模块单片机控制模块负责与温湿度传感器的通信和数据处理。
它通过读取传感器的数据，并根据预设的阈值进行判断，以决定是否触发警报或发送数据到远程访问平台。
Wi-Fi模块为了实现远程访问和控制，本系统中将使用Wi-Fi模块连接到互联网。
Wi-Fi模块可以将单片机控制模块收集到的温湿度数据发送到远程访问平台，并接收远程控制命令。
远程访问平台远程访问平台是农民和温室大棚之间的桥梁，为农民提供了监测和控制温室大棚的接口。
农民可以通过平台查看温室大棚的温湿度数据、设置阈值和接收警报信息。
系统实施本系统将采用Arduino作为单片机控制模块，使用DHT11作为温湿度传感器，ESP8266作为Wi-Fi模块。
远程访问平台将使用云服务器和Web开发技术来实现。
Arduino编程Arduino编程主要包括与温湿度传感器的通信、数据处理和与Wi-Fi模块的通信。
通过编写相应的代码，将传感器数据转换为温度和湿度值，并将数据发送到远程服务器。
温室大棚温湿度监测系统设计及性能分析
温室大棚温湿度监测系统设计及性能分析温室大棚是一种用于种植蔬菜、花卉等植物的设施，通过人工调控环境条件，提供恒定的温度和湿度，增加作物的产量和品质。
为了实现对温室大棚温湿度的监测和调控，设计了一个温室大棚温湿度监测系统，并对其性能进行了分析。
温室大棚温湿度监测系统的设计目标是实时监测和记录温室内的温度和湿度，并能根据设定的阈值进行报警，实现远程监控和控制。
该系统主要由传感器模块、数据采集模块、通信模块、控制模块和人机界面组成。
传感器模块是该系统的核心部分，用于检测温室内的温度和湿度。
常用的温湿度传感器有DHT11和DHT22等，其精度和稳定性较高。
传感器将采集到的温湿度数据转化为电信号通过模拟-数字转换器（ADC）传送给数据采集模块，完成数据的采集和处理。
数据采集模块负责接收传感器模块传来的数据，并对数据进行处理和存储。
该模块通过微处理器将数据转化为数字信号，并将数据存储在存储器中，以便后续的数据分析和查询。
同时，该模块还可实现对传感器的参数设置和控制。
通信模块用于实现系统与外部设备的数据传输和远程控制。
该模块可选择无线通信方式，如Wi-Fi、蓝牙等，也可以选择有线通信方式，如以太网、RS485等。
通过与上位机或者手机APP的交互，实现对温室大棚的实时监测和控制。
控制模块是根据采集到的温湿度数据和设定的阈值进行控制操作。
当温湿度超过设定的阈值时，控制模块会触发报警装置，以提醒操作人员进行调节。
同时，控制模块还可以根据设定的控制策略，自动调节温室内的温湿度，以保持恒定的环境条件。
人机界面是操作人员与监测系统进行交互的平台。
通过人机界面，操作人员可以实时查看温室内的温湿度数据，并进行参数的设定和控制命令的下发。
界面设计应简洁直观，方便操作人员快速理解和操作。
对于温室大棚温湿度监测系统的性能分析，主要从以下几个方面进行评价：1. 精度和稳定性：传感器的精度和稳定性直接影响数据的准确性。
应选择精度高、稳定性好的传感器，减小误差和波动。
现代设施农业温室大棚温湿度监测系统方案设计
现代设施农业温室大棚温湿度监测系统方案设计一、方案背景随着经济和科技的快速发展，现代农业正面临新的挑战和机遇。
为了提高农产品生产的效益和质量，现代农业温室大棚成为一种重要的种植方式。
然而，温室大棚内部的温湿度控制成为一项关键任务。
为了高效、准确地监测温湿度，本方案设计了一套现代设施农业温室大棚温湿度监测系统。
二、系统组成1.传感器：使用温湿度传感器来实时监测温湿度情况。
通过将传感器布置在温室大棚内的不同位置，可以全面、准确地获取温湿度数据。
2.数据采集设备：采用嵌入式系统或物联网技术，将传感器获取的温湿度数据进行采集、处理和存储。
该设备需要具备高速、稳定的数据传输和处理能力。
3.数据显示与控制终端：设计一个用户友好的数据显示界面，用于展示温湿度数据的实时变化情况。
同时，用户可以通过该终端对温湿度进行远程监控和控制。
4.数据云存储与分析平台：将采集到的温湿度数据上传至云平台进行存储和分析。
通过对数据进行分析，可以为温室大棚的温湿度控制提供参考和决策依据。
三、系统工作原理1.传感器实时监测：温湿度传感器布置在温室大棚内的不同位置，实时监测温湿度数据，并将数据传输给数据采集设备。
2.数据采集与存储：数据采集设备将传感器获取的温湿度数据进行采集和处理，并将数据存储在本地或云平台的数据库中。
3.数据显示与操作：用户通过数据显示与控制终端可以实时查看温湿度数据的曲线图和实时数值。
用户可以远程监控和控制温湿度值。
4.数据存储与分析：采集到的温湿度数据上传至云平台，进行存储和分析。
利用数据分析算法，可以得出温湿度的变化规律和趋势，为大棚温度控制提供参考。
四、系统优势与特点1.精确可靠：传感器选择性能优良的温湿度传感器，能够实时、准确地监测温湿度值。
2.高效便捷：数据采集设备采用嵌入式系统或物联网技术，具备高速、稳定的数据传输和处理能力，确保数据的高效采集和及时处理。
3.远程控制：采用数据显示与控制终端，用户可以远程监控和控制温湿度数值，无需亲临现场。
蔬菜大棚温湿度采集系统的设计毕业论文
蔬菜大棚温湿度采集系统的设计毕业论文目录引言 (1)1 系统总体设计 (2)1.1 系统工作原理 (2)1.2 系统组成 (2)1.3 系统性能指标 (4)2 硬件电路设计 (5)2.1 设计原则 (5)2.2 系统硬件总体结构 (5)2.3 单片机的最小系统设计 (5)2.4 DHT11温湿度传感器 (6)2.5 串口的简介及作用 (9)2.6单片机与TQ2440开发板的串口通信 (9)3 软件设计 (11)3.1设计原则 (11)3.2 单片机软件设计 (11)3.3 TQ2440开发板的软件设计 (13)3.3.1 Qt的介绍 (14)3.3.2 串口软件设计 (14)3.3.3 TQ2440开发板网络连接的设计 (14)3.4 网络服务器端软件设计 (15)3.5 数据库设计 (17)4 系统连接和测试 (20)5 设计总结与分析 (23)致谢 (24)参考文献 (25)科技外文文献 (26)附录A: 源程序代码 (40)附录B: 系统使用说明书 (47)1 系统总体设计本系统主要针对农作物生长环境，设计了以PC 机为服务器,天嵌TQ2440开发版为远程终端，单片机为下位机的农作物环境的网络监控系统。
综合考虑系统的精度、效率以及经济性要求这三个方面之后,最终确定下位机以AT89C52单片机为采集端,选用性价比比较高的DHT11温湿度传感器模块，实现对温度精确测量与准确控制。
当单片机检测到温度和湿度值时,则通过RS-232串口发送至TQ2440开发版。
TQ2440通过实现串口与单片机通讯，通过实现TCP/IP 协议实现与远程服务器通讯。
为了便于系统的软件设计、调试、移植、修改,单片机采集端软件以C 语言为基础,采用模块化设计,主要包括单片机的最小系统、数据采集模块、串口发送模块以及串行通讯模块。
TQ2440开发板使用Linux 核并使用QT 文件系统，以C++语言为基础，采用面向对象方法设计，使用TCP/IP 协议传送数据给服务器。
温室大棚无线温湿度监测系统设计
温室大棚无线温湿度监测系统设计托普物联网针对大棚种植研发了温室大棚无线温湿度监测系统，精确测量大棚旳温湿度，减少种植难度，增进农业发展。
随着国内国民经济旳发展，人民生活水平日益提高，温室农业得到了迅速发展。
既有旳温室数据采集系统大多是采用人工值守或有线采集方式，人工方式加大了工作量并且监测效率低; 有线数据采集旳监测系统受地理位置、物理线路和复杂环境因素旳影响具有明显旳局限性。
在温室系统中，温度和湿度旳变化对农作物影响最为明显。
因此，迅速、精确地检测温室大棚旳温度和湿度具有重要旳现实意义。
为此，托普物联网设计无线温湿度在线监测系统，通过该系统可以对环境温度、湿度进行实时监测和自动控制，并运用报警器进行超限报警及相应旳解决，以克服老式方式局限性，为远程监测温湿度环境提供了有力旳手段。
1 系统构成及工作原理系统硬件构造由两部分构成: 远程终端节点和监控中心。
远程终端节点由温湿度传感器、ATMEGA48单片机、nRF905 无线收发模块、控制电路等构成。
监控中心重要涉及监控计算机和主控单片机。
系统硬件构成框图如图1、图2 所示。
图1 远程终端检测节点图2 监控中心远程终端节点安装在温室大棚室内，以单片机为核心，负责对温度、湿度进行测量、控制，传感器检测到现场数据经单片机解决后，通过无线收发模块发送到监控中心，同步与顾客设定旳系统阈值进行比较，如果超过阈值则进行报警，控制温湿度调节设备旳启停。
节点通过键盘可设立 nRF905 旳地址，监控中心通过地址来辨别各个节点旳温湿度信息，监控上位机软件设立了 100 个节点。
监控中心重要通过接受远程终端节点传送旳数据对温室进行实时监测，应用 RS232 将数据传播至 PC 机，实时显示温湿度信息及记录温湿度数据。
2 系统硬件构造设计2. 1 传感器电路本研究旳温湿度检测采用数字一体化 SHT10传感器。
SHT10 应用串行通信直接将数据传播至单片机，因此只需 2 条 I/O 口线，分别作为数据线 DATA 和时钟线 SCK，DATA 旳状态在串行时钟 SCK 旳下降沿之后发生变化，仅在SCK 旳上升沿有效。
温室大棚温湿度控制系统
蔬菜大棚控制系统设计在农业生产中，蔬菜大棚的应用越来越广泛，也能为人们创造更高的经济效益。
在蔬菜大棚中，最关键的是温度、湿度、二氧化碳浓度、光照、营养液等的控制方法。
传统的控制方法完全是人工的，不仅费时费力，而且效率很低。
我的作业设计是蔬菜大棚温湿度控制系统的设计。
该系统主要由单片机、温度传感器DSl8B20、湿度传感器是HR202、二氧化碳浓度传感器、光敏传感器、液晶显示LCD1602、键盘等组成。
此设计克服了传统农业难以解决的限制因素。
因此就必须利用环境监测和控制技术。
对温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等因素进行测控。
一、系统总体结构设计及控制系统设计环境自动化检测系统的硬件设计方案框图如图l 所示。
控制系统主要有单片机、数据采集模块、数据转换电路、报警装置、执行机构、主控计算机等组成。
其核心是单片机芯片组，作为系统各种参数的处理和控制器。
完成各种数据的处理和控制任务。
同时将处理后的数据传送给主机。
实际应用时可根据被测控参数点的个数和控制的要求来决定单片机的数目。
环境因素数据采集模块由温度传感器、湿度传感器、C02浓度传感器、光照度传感器等组成，分别实时采集各测控点的温度、湿度、C02浓度、光照度等环境因素模拟量并转换为电信号。
经前置放大后送给A／D 转换芯片。
数据转换电路包括A ／D 转换和D ／A 转换电路。
完成模拟量和数字量之间的相互转换。
执行机构包括各种被控制的执行设备。
在系统的控制下启动调节设备如喷雾机，吹风机，加热器，CO2发生器等进行升温降温、加湿换风、C02浓度调控、光环境调控、土壤环境调控等操作来调节大棚内的环境状态。
另外还有光电驱动隔离，其作用是有效地隔离控制部分和执行部分。
抑制大电流、大功率负载开启产生的各种电磁辐射和电压冲击等干扰，保证系统可靠稳定地工作。
整个系统的工作原理是首先在单片机内设定温度、湿度、C02浓度、光照度等环境因素的上下限值和报警值并予以保存，各种传感器实时检测到的参数值送到单片机后与其设定值进行比较，判断是否在设定的上下限值范围内。
基于单片机温室大棚温湿度采集系统设计
河北农业大学毕业设计（论文）题目：基于单片机温室大棚温湿度采集系统设计农业电气化1501班：李闫指导教师：郭艳霞基于单片机温室大棚温湿度采集系统设计设计概述：温度和湿度是在农业生产中常见的和基本的参数之一，它们会大幅度影响作物产量和品质,现代科学和技术在提高农业生产力方面发挥着重要作用，以确定温度和湿度，实时显示、储存和监测。
国内生产，产品质量与节能。
本次设计欲将单片机、传感器、计算机技术相结合设计出一套符合现代温室大棚的温湿度采集系统。
该系统以单片机为第一基本点,并使用多个温度传感器和湿度传感器作为元件。
该单芯片微型计算机与数字传感器连接到收集并存储该传感器的测量数据。
该MCU(微控制单元)通过RS-232发送所收集的数据到计算机。
计算机存储、记录由MCU为员工发送的数据进行浏览,记录和进行相关处理。
在另一个地方,MCU 需要实现监控系统的扩展,数据的实时显示和数据存储的功能。
本文主要完成了以下几个方面:首先是设计概括出本系统大致方向，选择与本次系统相符合的传感器。
，根据选择的传感器设计硬件与软件。
其次是数据的采集：包括温度和湿度的数字控制、监测原则、监测计划和监测系统软件开发。
本系统可以全面且及时的对温室环境中的温湿度进行采集与监测，并且还可以将以前的数据进行保存与记录，方便人们及时查看与数据对比，此外设计了显示模块，通过使用图形的方式更加直观显示参数，实现了智能化远程监测温湿度的思想。
关键词:温室大棚单片机温湿度传感器Design of temperature and humidity acquisition system in greenhousebased on single Chip MicrocomputerDesign overview:temperature and humidity are one of the common and basic parameters in agricultural production. Modern science and technology play an important role in improving agricultural productivity to determine temperature and humidity, real-time display, storage and monitoring. Domestic production, product quality and energy saving. In this paper, a new modern temperature and humidity acquisition system for hardware and software greenhouse is designed by SCM, transducer, computer technique .The system takes single chip microcomputer as the first basic point, and uses multiple temperature sensors and humidity sensors as acquisition components. The single chip microcomputer is connected to the digital sensor to collect and store the measurement data of the sensor. The MCU (Microcontrol Unit) sends the collected data to the computer via RS-232. Computer stores, records the data sent by MCU for employees for browsing, recording and related processing. In another place, MCU needs to realize the expansion of monitoring system, the real-time display of data and the function of data storage.This paper mainly completes the following aspects: first of all, the general direction of the system is summarized, the sensors consistent with the system are selected, and the hardware and software are designed according to the selected sensors. Secondly, data collection: including temperature and humidity digital control, monitoring principles, monitoring planning and monitoring system software development. The system can collect and monitor the temperature and humidity in greenhouse environment in a comprehensive and timely manner, and can also save and record the previous data, which is convenient for people to view and compare the data in time. In addition, a display module is designed. By using graphics to display parameters more intuitively, the intelligence is realized. The idea of remote monitoring temperature and humidity.Key words: greenhouse, single chip microcomputer, temperature and humidity sensor,目录1引言 (1)1.1大棚温湿度采集背景及意义 (1)1.2大棚温湿度采集发展现状 (1)2硬件电路设计与实现 (1)2.1总体设计 (1)2.2硬件介绍 (2)2.3数据采集 (3)2.4键盘及显示电路 (8)3软件电路设计 (9)3.1主程序模块设计 (9)3.2温度采集 (10)3.3湿度采集 (12)3.4键盘及显示模块 (12)4总结 (13)参考文献 (15)1引言1.1大棚温湿度采集背景及意义农业生产一直是我国非常重视的一个方面，虽然我国每年都会给予农业补助，但仍然存在很多问题。
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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1 设计背景植物光合作用和呼吸作用是在不同酶的催化作用下完成的，酶是生物催化剂，在一定的范围内，温度越高活性越大。
植物光合作用制造的养料一部分用来供给自己的呼吸作用，另一部分则是储存起来，也就是我们所能够从植物身上得到的养料，适当的提高植物在光合作用时候的温度，降低晚上再没有光照情况下呼吸作用的温度，我们可以得到更多的养料，因此从这个意义上来说，能够方便快捷的测试出蔬菜大棚的室温对于是调节大棚的室温的前提。
大棚一般种植喜温植物和耐热性蔬菜，不同的植物温度和湿度不同，相同的植物在不同的生长期所需的温度和湿度也不尽相同。
喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦，茄果类，菜豆等，生长温度要求在18至26度，而耐热蔬菜如冬瓜，丝瓜，甜瓜，豇豆等，生长温度要求在20至30度。
因此在反季节蔬菜栽培中要根据蔬菜的品种对温度进行控制。
要求昼夜温差不低于10度。
黄瓜类、绿叶蔬菜类对空气相对湿度要求较高，要求空气相对湿度在85-95%；茄果类、豆类要求达60-70%；白菜类、甘蓝类、根菜类要求75-80%。
准确的采集农业气象参数，一方面可及时了解作物生长的环境参数，另一方面也可根据采集的参数控制大棚的遮光板、淋灌器、加热器等设备进行环境的调节，从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2 设计方案根据种植物的生长特点，本数据采集系统的设计技术指标如下：温度量程：0℃～50℃；测量精度：±1℃；湿度量程：50％RH～100%RH；测量精度：±3%；2.1 数据采集系统框图该数据采集系统的设计框如图2.1所示。
图2.1数据采集系统框图2.2 元器件的选型由于传感器和信号放大电路是系统误差的主要部分，故将总误差的%90(即C︒±9.0的温度误差，%7.2±的湿度误差)分配至该部分。
数据采集、转换部分和其他环节的相对误差为%10（即C︒±1.0温度误差，%27.0±的湿度误差）。
2.2.1温度采集通道的元件选型（1）温度传感器的选择温度传感器选择的是电流输出型集成温度传感器AD592CN，它具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。
查技术手册可知① AD592CN的最大线性误差为C︒15.0。
②AD592CN的电源抑制误差：当VUVS155+≤≤+时，AD592CN的电源抑制系数为VC/2.0︒。
设供电电压为10V，SU.变化为%1.0±，则由此引起的误差为C︒002.0。
③变换电阻的温度系数引入误差：AD592CN是电流输出，须先经电阻变为电压信号送到DA/转换器。
电阻值为ΩK1，C︒50对应的信号电压为mV50。
设所选电阻的误差为%1.0，温度系数为C︒⨯-/10106。
AD592CN的灵敏度为CA︒/1μ，在C︒0时输出电流为Aμ2.273，因此当环境温度最大变化C︒±15时，它所产生的最大误差电压为：mV04.010151010102.273363=⨯⨯⨯⨯⨯--（相当于C︒04.0）(2) 信号放大器的选择AD592CN的电流输出经电阻转换成最大量程为mV50电压，需要加一级放大倍数为78的放大电路，以适合A/D转换器输入模拟电压的范围，这里选用仪用放大器AD522B，放大器输入加一偏置电路，将传感器AD592CN在C︒0时的输出值mV2.273进行偏移，以使C︒0时输出电压为零。
偏置后，C︒50时AD592CN的输出信号为mV50。
①参考电源AD580LH的温度系数引起的误差：AD580LH用来产生mV2.273的偏置电压，其电压温度系数为：C︒⨯±-/10256，当温度变化C︒±15时，偏置电压出现的误差为┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊mV1.01510252.2736=⨯⨯⨯-（相当于C︒1.0）②AD522B的失调电压温漂引起的误差：它的失调电压温度系数为CV︒±/2μ，温度变化为C︒±15时，输入端出现的失调偏移为mV03.0151026=⨯⨯-（相当于C︒03.0）③AD522B的线性误差：其非线性误差近似等于%002.0，输出3.9V摆动范围产生的线性误差为mV08.0%002.0103.93=⨯⨯（相当于C︒08.0）按绝对值和的方式进行误差综合，则温度传感器、信号放大电路的总误差为C︒=+++++402.008.003.01.004.0002.015.0用方根和综合方式，这两部分的总误差为C︒=+++++2.008.003.01.004.0002.015.0222222估算结果表明，温度传感器和信号放大电路部分满足误差分配的要求。
2.2.2 湿度采集通道的元件选型湿度传感器选择的型号为HIH3610。
温湿度的测量在工农业生产、日常生活及科学研究中有着广泛的应用，但由于常用湿度传感器的非线性输出及一致性较差，使湿度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难。
为此，采用Honeywell公司的湿度传感器HIH3610。
它为大信号输出且线性度良好，因此，可省去复杂的信号放大及调理电路，仅需一片A/D转换器将与湿度值成正比的电压值转换成数字量并与单片机接口即可。
输出信号电压范围为0.8~3.9V，可省去信号放大电路。
查技术手册得到：精度±2%RH，13%～100%RH 非凝结，25℃（供电电压=5VDC）线性误差±0.5%RH典型值反应时间30s，慢流动的空气中稳定性±1%RH典型值，50%RH，5年时间内供电电压4～5.8VDC（传感器在5VDC下标定）输出电压[]16.0)RH%sensor(0062.0supplyout+=VV按绝对值和的方式进行误差综合，则湿度传感通道的总误差为：%5.2%5.0%2=+用方根综合方式，其误差为：%1.2%)5.0(%)2(22=+2.2.3 A/D转换器的选型（1）A/D转换位数的确定本系统需要达到的精度：温度为C︒±1(即%2±)，湿度为%3±。
由于温度和湿度共用同一A/D转换器，故根据较高的精度%2±确定位数。
A/D转换器环节需满足的精度为%2.0±。
根据公式%2.01210≤+m计算得到12=m，即选择分辨率为12位的A/D转换器。
（2）A/D转换器型号的选择由于HIH3610输出信号电压范围为0.8~3.9V，而一般A/D转换器的输入电压范围为0~5V，直接使用此类A/D转换器会造成转换分辨率的降低，故这里选用了具有转换最大值、最小值设定功能的A/D转换器TLC2543。
TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程，分辨率可以达到系统的指标要求。
由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源，且价格适中，因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。
它的技术参数如下：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊分辨率12位转换时间在工作温度范围内10μs模拟输入通道11个采样率66kbps线性误差%025.01±=±LSB微分线性误差%025.01±=±LSB增益误差%025.01±=±LSB按绝对值和的方式进行误差综合，则A/D转换器的总误差为%075.0%025.0%025.0%025.0=++用方根综合方式，其误差为%0433.0%)025.0(%)025.0(%)025.0(222=++2.3 部分电路图2.3.1 温度传感器及信号放大电路温度传感器及信号放大电路方案如图2.2所示图2.2 温度传感器及信号放大电路2.3.2 传感器通道与A/D转换器接口传感器通道与A/D转换器的接口电路如图2.3所示┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图2.3 传感器通道与A/D接口┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3误差估算3.1 温度采集通道的误差估算根据选型部分计算的各种误差，按绝对值和的方式进行误差综合，得温度传感通道的总误差为：C︒=+++++402.008.003.01.004.0002.015.0用方根和综合方式，这两部分的总误差为：C︒=+++++2.008.003.01.004.0002.015.02222223.2 湿度采集通道的误差计算同样将湿度传感器的各种误差进行综合，按绝对值的方式综合可得湿度传感通道的总误差为：%5.2%5.0%2=+用方根综合方式，其总误差为：%1.2%)5.0(%)2(22=+3.3 A/D转换器的误差估算将TLC2543的各个误差按绝对值和的方式进行误差综合，则A/D转换通道的总误差为：%075.0%025.0%025.0%025.0=++用方根综合方式，其误差为：%0433.0%)025.0(%)025.0(%)025.0(222=++转化为温度为：绝对值CC︒=︒⨯0375.050%075.0方差CC︒=︒⨯02165.050%0433.0转化为湿度为：绝对值RH%075.0方差RH%0433.03.4 系统的误差估算温度：绝对值CCC︒=︒+︒4395.00375.0402.0方差C︒=+2.002165.02.022湿度：绝对值%575.2%5.2%075.0=+方差%2.2%)0433.0(%)1.2(22=+根据以上的误差估算可知，该数据采集系统温度和湿度都能够满足系统总的性能指标的要求。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4 总结(1) 以温室大棚的温湿度为对象，根据所要求的误差范围对数据采集系统各部分进行了误差分配，依据大棚的温湿度范围及误差要求讨论了该系统设计中各个元件的选型问题。
(2) 该系统选用了大信号线形电压输出湿度传感器HIH3610，省去了复杂的放大电路部分，简化了系统设计，同时减少了误差来源。
(3) 从数据采集，信号调理，模数转换各个环节分析了误差的来源并进行了简单的误差估算，估算结果表明各个器件的选择能够满足系统总指标的要求。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊参考文献[1] 尚振东，张勇. 智能仪器工程设计[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2008.[2] 李敏，曾明，孟臣. 温室大棚单片机数据采集系统设计[J]. 黑龙江八一农垦大学学报,2003,15(1)：41-51.[3] 高迟. 基于单片机的智能温室大棚控制系统[J]. 机电产品开发与创新,2005,18(6)：131-132.[4] 何希才，任力颖，杨静. 实用传感器接口电路实例[M]. 北京：中国电力出版社，2007.[5] /zhaoyanglongye/ShowArticle.asp?ArticleID=14587[6] /%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E8%B5%84%E6%96%99/%E6%B8%A9%E5%BA%A6/%E9%9B%86%E6%88%90%E6%B8%A9%E5%B A%A6%E7%94%B5%E8%B7%AF/AD590.pdf[7] /download/134.pdf[8] /0/YTIHFYVYSEIT/Detail.aspx[9] /redirect.php?tid=26447&goto=lastpost。