温室温度自动控制系统设计Design Of Greenhouse Temperature Automatic Control System 摘 要随着自动化水平的不断提高, 工业现场对温度的控制越来越高, 设计了一种适用于现代工业现场的实时高精度温度监控系统; 采用单片机C8051F020 和PC 机相结合, 具有数据采集、数据显示、数据通信及数据存储等功能, 通过RS485 总线和上位机相连,上位机可以通过软件对系统进行设置和控制, 系统同时通过液晶模块实时显示监测到的温度和万年历; 试验证明, 本系统具有一定的实时高精度性能, 有着很强的推广价值。该系统通过对温室内的温度、光照、空气湿度、土壤湿度等环境因子的采集，并根据上述参数实现对温室温度自动调节，控制温室环境适合农作物的生长，达到了温室大棚自动控制的目的。温度、湿度和CO2浓度等是影响作物生长的重要环境因子，为有效进行作物生长的环境控制，针对日光温室的特点，以模糊控制理论为基础，计算机控制技术为平台，设计了一个基于模糊控制技术的计算机温室控制系统；介绍了MCS51单片机为核心的温室分布式测控系统的工作原理及主要功能；详细阐述了该系统的软、硬件实现方法。现代工业控制系统中，以单片机为核心的分布式数据采集和监控系统以其电路结构简单，工作稳定可靠的优点得到了广泛的应用。在分布式的控制系统中，数据通信距离往往在几千米以上，传统的RS232芯片已不能满足要求，因而应用RS485实现远距离通信。本文对其中涉及到的控制原理、系统构成、分布式监控等问题进行了论证。关键词： 单片机；DS18B20；温室；自动控制；仿真Design Of Greenhouse Temperature Automatic Control SystemAbstract With the continuous improvement of level of automation,industrial on-site control of increasing temperature, design of a modern industrial site for real-time high-precision temperature monitoring system;using C8051F020 micro controller and the PC, combined with data acquisition,data display,data communications anddata storage functions,through the LCD module to the real-time diaplay for monitoring temperature and calender;tests proved that this system has certain high-precision real-time performance,have a strong promotional value.The system of the greenhouse temperature,light,air humidity,soil moisture and other environmental factors in the acquisition,and in accordance with the above parameters to achieve right temperature,humidity,light automatic adjustment and control of greenhouse environment for crop growth,reached a greenhouse automatic control.Temperature,humidity and control of greenhouse environment for crop growth, reached a greenhouse automatic control.Temperature,humidity and CO2 concentration affect the crop growth for effective environmental control for crop growth for the characteristics of solar greenhouse control system; describes the MCS-51 micro controller as the core of the greenhouse of the working principle of distributed control system and main functions;elaborated on the system software and hardware implementations.Modern industrial control systems,single-chip microcomputer as the core of the distributed data acquisition and monitoring system for its circuit structure is simple,the distributed control system,data communication,often several kilometers or more away from the traditional RS232 chip can not meet the requirements,and therefore applied to achieve long-distance communication RS485.In this paper,involving the control mechanism,system structure,distributed control and other issues were demonstrated.Keywords: Communications network；DS18B20；Greenhouse；Automatic control 目 录 摘 要IAbstractII目 录III1前言11.1 温室的起源与发展11.2国内外的温室环境控制系统的研究现状21.3温室测控装置的类型和发展方向21.3.1目前常用的控制装置31.3.2控制装置的发展趋势51.4课题的提出和研究内容61.4.1课题的提出61.4.2研究内容72.温室温度测控方案设计72.1温室温度单片机测控装置的设计目标72.2温室温度测控系统的组成与工作原理72.3温度温室测控装置设计82.4单片机（STC89C51）92.4.1 STC89C51单片机简介92.5温度传感器和测温电路102.5.1温度传感器概述102.5.2 DS18B20单总线数字式温度传感器概述112.5.3 DS18B20的性能特点112.5.4 DS18B20的引脚、内部结构和工作过程122.5.5测控系统中的测温电路142.6单片机最小系统原理图142.7人机交互152.7.1键盘输入电路162.7.2显示电路162.8控制输出电路192.9串口通讯模块设计202.10报警模块223.温度测控的实现233.1测控系统的程序设计233.1.1系统的主程序设计233.1.2数据采集模块子程序设计243.1.3显示模块的子程序设计253.1.4按键输入模块子程序设计263.2系统测试284.结论31参考文献32致 谢34附 录351前言温室是通过相关技术措施，在局部空间调控温度、湿度、光照、CO2 浓度、营养液养分等环境因子，以创造植物生长最适宜的环境条件。温室是人类智慧与科技文明的结晶，它改变了传统农业生产模式，打破了植物生长的地域和时空界限，推动了农业生产和社会文明的发展。目前，现代温室已越来越多地应用于现代农艺、现代园艺的蔬菜、花卉的生产，成为现代高效农业的技术支撑。利用温室种植技术可以大幅度提高农作物产量、增进品质，延长作物生长季节和实行反季节栽培，获得更高的经济效益。然而，目前我国大部分温室设施简单、自动化程度低、系统功能还不完善，温室技术与现代化农业生产要求还很不适应。虽然国外温室技术水平较高，但由于其造价高，温室应用环境与我国地理条件还有较大的差异，多年的实践证明，许多从国外引进的温室大棚大多“水土不服”，不适合在我国大面积推广使用。因此，研究适合我国国情、高度自动化、控制简单可靠、建设和维护成本低廉的现代温室对早日实现我国农业现代化有着重要的现实意义。下面结合江苏农林科技示范园温室大棚设施的建设与研究，简要介绍温室自动控制系统的设计思路。1.1 温室的起源与发展 温室是以透光材料为全部或部分围护结构材料，可供冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物的建筑的统称。它通过人工干预的方式来对指定区域内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤水分、养分等诸多影响作物生长的因素进行调控，使之适合所培育作物的生长需要。由于它摆脱了地点、季节、气候变化等的影响和限制，能有效的改善农业生态和生产条件，促进农业资源的科学开发和合理利用，提高了土地出产率、劳动生产率、社会效益和经济效益，有利于可持续发展。因此在世界范围内得到了广泛的运用。 在我国，温室的起源是非常早的。早在2200余年前的秦朝就有记载。古文奇志上说；“秦始皇密令人种瓜于骊山石刑谷中温处，瓜实成，使人上书曰：瓜冬有实。前汉书召信臣传说：“自汉世大官园冬种葱韭菜菇，覆以屋庑，昼夜燃温火，得温气诸菜皆生。”可见秦汉时代已有了温室园艺的萌芽。到了明代的嘉靖年间，北京的温室蔬菜栽培已具有相当的技术水平，但由于当时的农民秘而不宣，加上受农时观念的影响，人们认为通过反季节栽培出来的蔬菜，是“不时之物”，食用这种不时之物，可能会对人体有害，从而极大的限制了温室事业的发展。 在欧洲，公元1世纪罗马帝国末期已使用一种用云母片装配的温床，促成水果早熟和为宫廷生产黄瓜；在差不多同一时期的印度和埃及，也曾利用保护设施来减轻严寒、大风以及酷暑等恶劣气候对农作物的影响。1.2国内外的温室环境控制系统的研究现状 温室环境控制技术是随自动化检测技术、过程控制技术、通讯技术及计算机技术的发展而发展起来的。国外对温室环境控制技术研究较早，自20世纪70年代起采用模拟式组合仪表，采集现场信息并以相关的模拟式仪表进行指示、记录和控制。1978年日本学者首先研制出微型计算机温室综合环境控制系统。随着计算机技术的发展，80年代末出现了分布式控制系统，目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在，日本、荷兰、美国、以色列等发达国家可以根据温室作物的要求和特点，对温室内的诸多环境因子进行调控。研究的现状正朝着完全自动化和无人化方向发展。日本还利用传感器和计算机技术,进行多因素环境远距离控制装置的开发。 国内对温室控制技术研究起步较晚。农业计算机的应用开始于20世纪70年代中期，到80年代初期计算机开始应用于温室的管理和控制领域。自20世纪80年代以来，我国工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上，进行了温室中温度、