基于单片机温室大棚温度控制系统设计与实现

基于单片机的温室大棚温度控制系统设计与实现

摘要：随着大棚技术在农业种植方面的广泛应用，采用多电路开关、温度传感器、a/d转换器及单片机等技术组成的温度控制系统应运而生。通过数字温度传感器ds18b20对大棚温度进行监测，然后将温度值转化为单片机可识别的数字量进行处理，并在led上显示实时温度，实现对大棚温度采集和控制的自动化。

关键词：单片机；温度传感器；大棚温度；采集

中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012）23-0000-02

我国经济与科技快速发展，传统的农业种植已经远远不能满足我国人民的日常生活需求。然而科技的进步也使得我国在农业生产种植技术方面有很大的提高，通过科技来改变粮食缺乏的现状已经成为农业发展的关键，以温室大棚技术为主的农业生产方式已成为现代农业生产的主流。本文主要探讨以单片机为控制核心的大棚温度控制系统，如何科学合理的调节大棚内的温度，达到农作物高产、优质的生产的目的。

1 系统设计要点

在农业中，大棚温度是决定棚内农作物生长发育的重要环境因素，在系统的设计过程中，发现大棚内的温度具有如下特点：1）温度变化快：大棚内的温度受外界自然环境的强烈影响，太阳光照是使得室内温度重要因素。外界空气温度、湿度、土壤的性质也会影响大棚内温度的变化；2）温度分布不均匀：大棚内温度分布不

均匀是受外界光照不均匀以及大棚内温度控制设备的分布位置而引起的。

2 系统硬件设计方案

本方案主要设计思路是通过ds18b20温度传感器检测实时温度，并传输给单片机，在led上显示温度，将检测到的温度与预先设置好的上下限温度进行比较，若实时温度不在上下限温度范围内则发生报警，然后调用控制模块自动执行升温或降温操作，并将实时温度传输给远程计算机进行记录与分析，如图1。

图1系统原理图

该系统采用单总线工作方式，对大棚内进行多点温度采集和控制，at89s51对整个系统进行自动控制，计算机作为上位机对数据进行实时记录与分析，单总线可以挂接多个ds18b20温度传感器，对大棚内不同地方的温度进行采集。

（1）温度采：ds18b20是一种精度高、数字化、功能强的温度传感器，可以将采集到的实时温度转换成数字信号传输给单片机，采用单向总线的方式与单片机连接，实现数据的双向传输。ds18b20温度传感器测量的范围在-55°c-125°c，当温度在-10°c到80°c之间时，误差为±0.5°c。ds18b20可将温度按照不同的分辨率进行转化，并将温度值转换成16位的二进制补码形式在单总线上传输，高五位为温度的符号位，当温度为正时，则全部为0，当为负时，则全部为1，低四位为温度的小数部分，中间7位温度的整数部分。（2）led显示：采用八段式共阴极数码管显示，数码管具

有低耗能、寿命长、对使用环境要求低的特点，采用bcd编码方式进行显示，编译命令简单，价格低廉，且输出精度很高。（3）执行器：执行器主要由中间继电器控制接触器，进而控制电机的启停或正反转，实现对大棚的温湿度及光照的控制。当检测到的温度值不在设置的温度值范围内时，at89s51控制相应的继电器的闭合，对大棚内的温度进行自动控制。（4）报警器：将采集到的实时温度与设定的上下限温度进行比较，若超过上限温度则红灯亮，如低于下限温度则黄色灯亮，在预设的上下限温度范围内则绿灯亮。（5）单片机：本系统采用at89s51单片机作为数据处理单元，对ds18b20温度传感器输入的16位二进制信息经过系统编程处理后，对数据进行显示、报警以及控制。at89c61是一种低电压、高性能的cmos8位单片机，含有一个5向量级中断结构，和一个全双工串行通信接口。at89s51结构简单，使用方便，能够稳定运行，可通过c语言编写命令来完成各种控制。本系统中单片机与各主要硬件连接情况如图2所示，ds18b20通过单总线方式连接到at89s51，采集各点温度，通过单片机判断温度是否超出预设值，通过led显示出温度，发出警报，并通过执行器进行升温或降温操作。

3 系统软件设计方案

该系统主要通过c语言进行设计，主要对控制模块、led显示、报警系统和温度采集等进行自动调用。首先对系统完成初始化的过程，再完成对ds18b20温度传感器的初始化，使得传感器开始工作。系统通过调用温度采集程序读取ds18b20传输的16位二进制数据，

并进行转化，通过调用led显示程序使得采集到的温度值在led上进行显示。报警程序对温度传感器传输的温度与设定好的上下限温度值进行比较，如图2所示。

图2 温度采集模块原理图

4 温度控制系统功能

本系统使用ds18b20单总线温度传感器，采集大棚内的实时温度，通过通风、加热器等对大棚内的温度进行控制，对大棚内的温度进行实时的调节达到植物生长发育的适合温度。本系统以多台

at89s51单片机作为从机，对大棚内多点温度进行检测和控制。本系统设计功能：（1）对大棚内多点温度进行采集并在led显示器上显示；（2）根据植物适宜温度对大棚内的温度进行调节。通过控制模块对大棚内温度进行自动调节，将大棚内的温度调整到植物生长发育最适宜温度值；（3）根据季节与土壤环境的不同以及不同植物需要，对大棚内部温度值进行设定；（4）报警系统，当温度不在设置的上下限温度范围内时，可根据所亮灯来判断大棚内的温度情况。

5 结束语

本系统是以at89s51作为控制单元，ds18b20温度传感器对大棚内的温度进行实时多点检测，led显示来显示当前检测温度，通过报警系统进行预报，并将检测到温度信息传输给远程计算机行进对温度的记录与分析。系统采用c语言编程，具有检测精确度高、信息传输快、运行可靠、自动化控制等优点。

参考文献：

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[2]朱卫华，黄智伟.基于无线数字温度传感器的多点温度测量系统设计[j].工业控制计算机，2003，6.

[3].李振东.蔬菜温室大棚温度控制系统[j].中国海洋大学，2010，9.

[基金项目]绥化学院2012年新农村建设研究项目——sxk120202 [作者简介]李晓龙（1990-），黑龙江牡丹江人，绥化学院信息工程学院学生；王志国（1975-），黑龙江哈尔滨人，绥化学院信息工程学院讲师，研究方向：农业自动化。