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猪舍环境温湿度采集与控制系统设计

[摘要]温度湿度传感器系统在当今的应用非常广泛，众多领域都会依赖于温度、湿度的测量。

如工业、农业、畜牧养殖、食品，甚至在军事方面都会使用温湿度传感与测量，对于待测环境

（对象）的温湿度进行精准监测，为精确控制温湿度提供有效的保障和调节控制依据。

全文分析并初步设计了应用于猪舍的智能温湿度检测系统。该系统可以实现室内温度与湿

度的采集与调节功能。可以自动判断是否需要启动温度湿度调节模块，具有自动监测、控制环

境温湿度的基本功能，该系统具有诸多优点：响应迅速、良好的抗扰性能、极高的性价比等等，

本次设计选择了集成度相对较高的器件，整体电路的设计简洁明了。

[关键词] 温湿度；传感器；检测校验；单片机

一绪论

本章在阐述分析了国内外相关领域现状的基础之上，论述了此次研究主题的

历时与意义，这为后续章节的论述进行了铺垫。

1.1 研究背景与意义

检测温湿度的应用十分广泛，涉及民用、农业、工业、航空航天等领域都会依

赖温湿度检测进行精准的测量反馈，作为监测、控制的重要依据。

温度指的是一个物理量，东西的冷热程度，在微观方面讲，温度就是分子的不

断运动的所生成的内能。在相同的温度的状态，要是说空气中含有的水分越少，那

么空气会更干燥，要是水分的含量很多，那就空气相对而言湿度更高。空气里面水

的含量指的就是湿度

[1]

。湿度一般指的就是空气里所含的水分量，表达方式通常能

分成两种，绝对的湿度以及相对的湿度。

伴随科技的发展，实际工业农业生产的迫切需要和对周围环境的要求的日益提

升，温湿度的测量显得尤其关键。农业方面，更加不能离开温度和湿度的监测。设

计智能化的温湿度检测系统设备，具备成本低、测量准确，能够完成温湿度的有效

检测和控制的系统，具有现实的理论价值和广阔的市场应用前景

[2]

。

1.2 国内外研究现状

随着温湿度检测技术的发展渐趋于系统、集成、智能化的方向，温湿度测量技

术也在不断日益进步，通过对环境湿度和温度的监控测量技术在多个行业领域发挥

着至关重要的作用

[3]

。随着科学技术的不断发展创新，现如今成熟的温湿度的测量

技术产品也层出不穷。

在温度测量领域，国外在此领域中所采用的测温技术主要以热电偶、热电阻为

核心，由于这类技术较为成熟、结构简单、使用便捷等特点。传统测温领域会受到

新材料、新技术及其新材料的影响从而在未来有着更加广阔的前景。现如今在测温

领域中未来的探究方向为光纤、非接触等类型的测温技术。

温度传感器与被测介质的接触方式可分为两大类 :一类是接触式温度传感器，

一类是非接触式温度传感器

[5]

。所采用的是针对辐射进行热交换的原理。此种测温

[4]

方法的主要特点是可测运动的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度

场的温度布置，但受环境的影响比较大

[6]

。

自二十一世纪初，全行业都在进行新一轮的改革和升级浪潮，尤其是我国的传

统行业都需要推进现代化的变革、技术产业升级。现代智能传感与控制系统作为环

境管理科学系统，其最大的优点在于智能化。系统拥有高端的传感仪器，从而保证

控制操作的准确度。自上世纪 80 年代以来，在引进、吸收国外高技术的温湿度监

测技术的基础上，对单一环境因素的控制技术，如温度、湿度、温室内二氧化碳浓

度等我国研究与应用也取得了良好的成就。二十世纪末期，北京农业大学设计的

WJG-1 型实验温室环境计算机管理系统，由于只是开展单因子控制因此操作性以及

稳定性等部分存在一定的问题

[11]

。

现在，对于温湿度智能控制系统的研发尚处于起步阶段。同时，该系统的质量

保证不仅取决于传感技术水平，还依赖于反馈与遥控水平。实际上，环境是由多种

因素所共同影响和制约，这些因素包括温湿度等，因而迫切需要研发出一款性价比

高、适应实际使用需求和功能特点的温湿度控制系统

[12]

。

1.3 本文研究的主要内容

本文所研究的内容是猪舍的温湿度控制，在设计上所采用的模块有：单片机主

控模块，它是整个模块的核心，能够分析和处理相关的数据；温度湿度采集模块，

精确的采集与温度和湿度相关的数据；对数据实现接收与发送的模块中，核心的通

信技术为无线的方式；LCD 显示模块，将温度与湿度的具体数值显示在屏幕上以便

查看；键盘电路模块，温度与湿度的具体数值可以通过外部进行设置；温度湿度调

节模块，针对温度与湿度所出现的异常值进行合理的调节。综合上述各模块的功能

与特点要求，初步设计出硬件以及软件系统，完成基本的温湿度检测与基本控制指

令。

1.4 本文的主要研究目标

本文主要研究内容和目标主要有三方面：

（1）当前温度与湿度的数值能够被实时的显示

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