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博观而约取，厚积而薄发。——苏轼

基于单片机与PLC的农业大棚温湿度控制系统设计

一、本文概述

随着科技的不断进步，农业生产的自动化和智能化已成为推动农

业现代化的重要手段。在这一背景下，单片机与PLC（可编程逻辑控

制器）技术的应用逐渐凸显出其在农业大棚环境控制中的优势。本文

旨在探讨基于单片机与PLC的农业大棚温湿度控制系统的设计，通过

对系统的硬件和软件部分的详细分析，旨在为读者提供一种高效、稳

定且易于实现的农业大棚环境控制方案。

本文首先介绍了农业大棚温湿度控制的重要性，以及传统控制方

法存在的问题。接着，详细阐述了单片机与PLC在农业大棚温湿度控

制中的工作原理和应用优势。随后，文章将重点介绍系统的设计过程，

包括硬件选择、电路设计、软件编程以及系统调试等方面。在硬件选

择方面，我们将介绍适合农业大棚环境控制的单片机和PLC型号，以

及相关的传感器和执行器选择原则。在软件编程方面，我们将提供基

于C语言和梯形图的编程示例，并解释如何通过编程实现对大棚温湿

度的精确控制。文章将对系统的调试过程进行说明，包括硬件连接、

软件调试以及系统性能测试等内容。

通过本文的研究，读者可以深入了解基于单片机与PLC的农业大

棚温湿度控制系统的设计过程，掌握相关硬件和软件技术，为实际应

博观而约取，厚积而薄发。——苏轼

用提供有力支持。本文的研究成果对于推动农业生产的自动化和智能

化，提高农业生产效率和质量具有重要意义。

二、系统总体设计

在农业大棚温湿度控制系统中，单片机与PLC各自发挥着不可或

缺的作用。单片机以其低成本、低功耗、易编程的特性，负责现场数

据的采集与处理，而PLC则以其强大的控制逻辑、稳定的运行性能，

负责整体系统的管理与控制。

单片机部分主要负责采集大棚内的温湿度数据，并将这些数据实

时传输给PLC进行处理。我们选用具有AD转换功能的单片机，可以

直接将温湿度传感器的模拟信号转换为数字信号，便于数据的处理与

传输。同时，单片机还需具备与PLC通信的功能，如使用RS485或

RS232等通信协议，确保数据的准确传输。

PLC部分是整个系统的核心，负责接收单片机传输的温湿度数据，

并根据预设的控制策略，输出相应的控制信号，调节大棚内的环境。

PLC的选型需考虑其I/O点数、运算速度、通信能力等因素，以满足

系统的实际需求。在控制策略上，我们采用模糊控制算法，根据大棚

内实时的温湿度数据，动态调整温室设备的运行状态，以实现温湿度

的精确控制。

整体系统架构采用分层设计，由上至下分别为管理层、控制层和

博观而约取，厚积而薄发。——苏轼

执行层。管理层负责设定大棚内的温湿度目标值，以及监控整个系统

的运行状态；控制层由PLC组成，负责接收目标值，并根据实时数据

输出控制信号；执行层包括温室设备，如加湿器、风机、遮阳网等，

负责执行控制层的指令，调节大棚内的环境。

为了确保系统各部分之间的通信畅通，我们需设计一套稳定可靠

的通信协议。我们采用主从式的通信方式，由PLC作为主站，单片机

作为从站，定期向主站发送数据。同时，我们定义了数据包的格式，

包括起始符、数据区、校验码和结束符等部分，以确保数据的正确传

输。

为了保证系统的稳定运行，我们需对系统的供电进行合理设计。

我们选用稳定的电源设备，为单片机和PLC提供稳定的电源。考虑到

农业大棚的特殊环境，我们还