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农业大棚的温湿度监测系统的设计方案

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来源：《农业灾害研究》2024年第01期

摘要：农业大棚的温湿度监测系统能提高大棚作物生产的效率和质量。随着农业技术的

进步，精确的环境控制变得至关重要，尤其是在温湿度和二氧化碳浓度的监测方面。首先，介

绍了农业大棚湿度监测系统的基本理论，阐述了温湿度监测系统的工作原理和核心技术。其

次，详细讨论了系统的硬件部分设计，包括单片机最小系统电路、电源管理模块、温湿度监测

模块、ADC转换电路，以及二氧化碳浓度采集处理设计，形成了高效、可靠的监测系统，不

仅能够精准地测量大棚内的环境参数，还能够为农业生产提供数据支持。最后，涵盖系统的调

试过程，确保其在实际应用中的稳定性和准确性。通过这种综合方法，为中国现代农业提供一

种创新的技术解决方案，促进农业可持续发展。

关键词：温湿度监测；农业技术；物联传感

中图分类号：S625文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–00-03

本研究设计高效的农业大棚温湿度监测系统，提高农业大棚的管理效率和作物生长的质

量。随着现代农业技术的快速发展，对大棚内温湿度的精确控制变得越来越重要，本系统应用

了先进的传感器和物联网技术，能够实时监控大棚内的环境条件。通过智能算法对数据进行分

析处理，优化灌溉和温度管理[1]。本研究不仅关注系统的技术实现，还考虑系统在实际农业

生产中的可应用性和经济效益，力求在保障作物生长的同时，提高能源使用效率和降低运营成

本。通过对该系统的实施，为现代化农业生产提供创新的解决方案，有助于推动农业的可持续

发展，通过更有效地使用资源，减少浪费，最终实现经济和环境双赢的目标[2]。

农业大棚湿度监测系统的1基本理论

为了迎合时代的需求与公共设备体系的建立，本系统在传统大棚湿度监测的基础上进行了

改进，全面实现自动化、农业化以及可视化操作。该系统实现的基本思路如图1所示。

农业大棚湿度监测采用STM32单片机为控制芯片，实现大棚土壤温湿度数据的自动监测

和实时显示与实时处理，使用者可以根据需要，自己手动实现调节温湿度与阈值的范围，实现

了手动可调。还有对大棚土壤中温湿度数据进行实时监测处理的功能。

系统所用的传感器为DHT11温湿度传感器，该传感器可以实现对大棚土壤中的温湿度信

息进行实时监测；利用液面传感器实时监测水箱中液面的高度值；树木转换模块将传感器采集

的温湿度数据模拟量转换成可被单片机处理识别的数字量信息；LCD1602液晶显示模块实时

地显示AD模数转换后的温湿度数字量信息，以及液面的高度信息和用户的预设预警值的温湿

度数字量；MCU数据处理实现对各个传感器模块的控制及数据的处理；多功能报警模块和继

电器开关控制，则是监测的温湿度数据不在用户所设的阈值范围内时，发出声光报警提醒用户

浇水，同时继电器自动吸合水泵工作，完成自动浇水。若一段时间以后监测到土壤中的温湿度

数据，并且这个数据在使用者预先所设的阈值范围内，那么继电器将会断开，水泵停止工作

[3]。

农业大棚湿度监测系统2硬件部分的设计

单片机最小2.1系统电路设计

单片机的最小系统主要涵盖电源供电单元、复位电路单元和时钟单元。其中，复位单元原

理是当系统上电完成时，会自动完成一次复位操作。这可以用于系统的重启操作，例如当系统

出现寄存器发生错乱或显示问题，此时按下复位键，那么系统会恢复上电复位状态。复位电路

硬件设计如图2所示。

系统2.2电源管理模块

考虑到系统各模块的工作电压都为+5V，因此需要设计一个电压稳定在+5V的稳压模

块。选取的是型号为LM7805的稳压芯片，其将所输入的电压转换成各模块所需的工作电压。

同时，为了减少电压波动的影响，滤波电路采用了2个电解电容进行并联。具体稳压电路的实

现见图3所示。

温湿度监测模块设计2.3

系统采用DHT11温湿度传感器，温湿度传感器可以收集大棚土壤和大棚内的湿度信息。

节约了单片机的片内处理资源，显著提高了其处理能力效率[4]。DHT11数字温湿度传感器可

以测量-40～80℃的环境温度，且精度为±0.5℃，采用单线数据传输的形式，将采集到的数据

传递给数据处理单元，然后进行处理显示。详细的温湿度数据采集电路图如图4所示。

2.4ADC转换电路设计

ADC转换电路采用的是ADC08