基于AT89C52的日光溫室控制系統設計

吳成茂

摘要：日光溫室控制系統采用AT89C52單片機作為主控制器，系統采用C語言進行開發，實驗證明，本系統能夠對蔬菜、園藝大棚內的溫度、空氣濕度、土壤濕度和光照度等環境因素進行監測與控制，且具有結構簡單、成本低和可靠性高等諸多優點，具有很好的推廣及應用前景。

關鍵詞：日光溫室 控制系統 單片機 測試

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0026-02

日光溫室是一種可以改變植物生長環境、為植物生長創造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。日光溫室以達到調節產期，促進生長發育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的，在現代化設施農業中占據非常重要的作用。

1 需求分析

1.1 經濟可行性

本系統開發主要是以農業生產為目的，系統實施后可以顯著提高工作效率，有助于園藝設施大棚溫濕度的智能調控，不僅可以節省大量的財力和物力，還可以解決目前我國農業日光溫室在溫度和濕度控制方面所面臨的一些問題，所以在經濟上是完全可行的。

1.2 技術可行性

本系統軟件采用C語言進行開發，數據庫管理系統采用ACCESS，它能夠處理大量數據，同時保持數據的完整性、安全性，硬件系統利用單片機、計算機軟件、升降溫設備以及傳感器等硬件設備進行協同工作，因此，在技術上是可行的。

1.3 功能需求

本設計以AT89C52單片機的溫度、濕度測量和控制系統為核心來對溫濕度進行實時巡檢。單片機能獨立完成各自功能，同時能根據主控機的指令對溫度進行定時采集。測量結果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機的串行口和 RS-232總線通信協議把日光溫室中的溫度、濕度等參數及時上傳至上位機，并與設定值進行比較，與設定值不符時采取相應的處理措施，以實現恒溫恒濕環境。

2 系統設計

2.1 系統工作原理

數據采集系統的下位機采集現場溫度和濕度，經過數字濾波處理后存儲在控制器中，當上位機查詢下位機時，下位機通過RS232總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機。上位機每隔10分鐘查詢一次所有的下位機，將采集到的數據進行處理，確定當前的溫室大棚的溫度和濕度，同時將其顯示在 LED屏上。上位機根據當前日光溫室的溫度和濕度，判斷是否需要操作相應的執行機構。上位機除了正常的數據收集和顯示作用外，還可以通過按鍵進行溫濕度的設定，查詢每個下位機的具體值。同時還具有報警功能，當系統檢測到溫濕度異常時能進行聲光報警。圖1為系統組成及控制原理圖。

2.2 系統模塊劃分

日光溫室測控系統主要是由上位機模塊和下位機模塊組成，下面分別介紹。

2.2.1 上位機模塊

對整個系統進行配置和參數設定，讀取執行機構測量的數據，進行存儲、顯示、打印等操作。如果PC機沒有開機，控制儀也可自動進行數據采集和控制，并將測試數據存入內部的大容量存儲器中，待PC機開機后再將其傳入PC機數據庫中，上位機模塊圖如圖2所示。

2.2.2 下位機模塊

下位機模塊的主要由傳感器、A/D轉換器以及控濕設備等組成，其功能模塊要有：數據采集模塊、通信模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度采集和濕度采集，通訊模塊主要完成向上位機傳輸數據，如圖3所示。

3 系統測試

3.1 測試方法

為了能夠使本系統運行更加穩定，特對它進行了全面的系統測試。首先通過白盒測試，逐一驗證各個功能模塊的實現，通過結合調試來修正測試中發現的錯誤及疏漏，白盒測試后再通過黑盒測試，保證軟件的各個功能能夠正常工作。

3.2 測試報告

（1）報警測試。針對不同植物在不同時期對溫濕度的不同要求，可以通過鍵盤輸入其最適溫濕度的范圍，當采集的溫濕度值超出最適范圍時是否會發出報警聲，經過測試，能正常報警。

（2）數據采集測試。濕度采集時間的確定主要是通過定時器T0實現的，溫度和濕度都是每隔5min采集一次，兩者之間采集的時間間隔定為0.05s。經過測試，系統能夠按照預期的目的實時對溫度和濕度進行采集。

（3）顯示屏測試。顯示屏主要是顯示上傳測得的溫濕度數據，下位機每隔10min向上位機傳送一次數據，并顯示在顯示屏上，經過測試，顯示屏能正常顯示。

（4） 控制模塊測試。此模塊測試主要是對溫濕度超出范圍時，命令執行機構進行相應的調控，直至數據恢復正常，達到系統設計的目的，經過測試，控制模塊的各功能正常。

（5）通信測試。通信功能主要是完成上、下位機之間數據的傳輸和交換，經過測試，上下位機之間能夠正常的進行數據交換工作，下位機能夠實時的把采集得到的參量傳回到上位機，上位機也可以根據實際的需要命令下位機進行相關的操作，說明上下位機之間的數據通信正常。

4 結語

本控制系統以單片機的控制為核心，實時監測環境的溫度和濕度，并設定了這兩個參數的上下限定值，并具有相應的報警系統，當超過設定的限定值時，單片機控制報警系統進行報警，而且同時驅動繼電器打開相應的開關使相應的執行機構運行。當參數值恢復到設定值范圍內時，單片機控制執行機構停止運行。從而使環境的溫濕度在一定的范圍內得到控制。

本文在撰寫過程中得到了西昌學院汽車與電子工程學院院長陳宗榮教授的悉心指導，在此對他表示感謝。

參考文獻

[1]楊其長主編.設施園藝研究新進展[M].北京：中國農業科學技術出版社出版社，2009.4.

[2]徐家珆主編.軟件工程方法與實踐[M].北京：電子工業出版社，2007.9.

[3]譚浩強著.C語言程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009.11.

[4]胡健主編.單片機原理及接口技術實踐教程[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

摘要：日光溫室控制系統采用AT89C52單片機作為主控制器，系統采用C語言進行開發，實驗證明，本系統能夠對蔬菜、園藝大棚內的溫度、空氣濕度、土壤濕度和光照度等環境因素進行監測與控制，且具有結構簡單、成本低和可靠性高等諸多優點，具有很好的推廣及應用前景。

關鍵詞：日光溫室 控制系統 單片機 測試

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0026-02

日光溫室是一種可以改變植物生長環境、為植物生長創造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。日光溫室以達到調節產期，促進生長發育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的，在現代化設施農業中占據非常重要的作用。

1 需求分析

1.1 經濟可行性

本系統開發主要是以農業生產為目的，系統實施后可以顯著提高工作效率，有助于園藝設施大棚溫濕度的智能調控，不僅可以節省大量的財力和物力，還可以解決目前我國農業日光溫室在溫度和濕度控制方面所面臨的一些問題，所以在經濟上是完全可行的。

1.2 技術可行性

本系統軟件采用C語言進行開發，數據庫管理系統采用ACCESS，它能夠處理大量數據，同時保持數據的完整性、安全性，硬件系統利用單片機、計算機軟件、升降溫設備以及傳感器等硬件設備進行協同工作，因此，在技術上是可行的。

1.3 功能需求

本設計以AT89C52單片機的溫度、濕度測量和控制系統為核心來對溫濕度進行實時巡檢。單片機能獨立完成各自功能，同時能根據主控機的指令對溫度進行定時采集。測量結果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機的串行口和 RS-232總線通信協議把日光溫室中的溫度、濕度等參數及時上傳至上位機，并與設定值進行比較，與設定值不符時采取相應的處理措施，以實現恒溫恒濕環境。

2 系統設計

2.1 系統工作原理

數據采集系統的下位機采集現場溫度和濕度，經過數字濾波處理后存儲在控制器中，當上位機查詢下位機時，下位機通過RS232總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機。上位機每隔10分鐘查詢一次所有的下位機，將采集到的數據進行處理，確定當前的溫室大棚的溫度和濕度，同時將其顯示在 LED屏上。上位機根據當前日光溫室的溫度和濕度，判斷是否需要操作相應的執行機構。上位機除了正常的數據收集和顯示作用外，還可以通過按鍵進行溫濕度的設定，查詢每個下位機的具體值。同時還具有報警功能，當系統檢測到溫濕度異常時能進行聲光報警。圖1為系統組成及控制原理圖。

2.2 系統模塊劃分

日光溫室測控系統主要是由上位機模塊和下位機模塊組成，下面分別介紹。

2.2.1 上位機模塊

對整個系統進行配置和參數設定，讀取執行機構測量的數據，進行存儲、顯示、打印等操作。如果PC機沒有開機，控制儀也可自動進行數據采集和控制，并將測試數據存入內部的大容量存儲器中，待PC機開機后再將其傳入PC機數據庫中，上位機模塊圖如圖2所示。

2.2.2 下位機模塊

下位機模塊的主要由傳感器、A/D轉換器以及控濕設備等組成，其功能模塊要有：數據采集模塊、通信模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度采集和濕度采集，通訊模塊主要完成向上位機傳輸數據，如圖3所示。

3 系統測試

3.1 測試方法

為了能夠使本系統運行更加穩定，特對它進行了全面的系統測試。首先通過白盒測試，逐一驗證各個功能模塊的實現，通過結合調試來修正測試中發現的錯誤及疏漏，白盒測試后再通過黑盒測試，保證軟件的各個功能能夠正常工作。

3.2 測試報告

（1）報警測試。針對不同植物在不同時期對溫濕度的不同要求，可以通過鍵盤輸入其最適溫濕度的范圍，當采集的溫濕度值超出最適范圍時是否會發出報警聲，經過測試，能正常報警。

（2）數據采集測試。濕度采集時間的確定主要是通過定時器T0實現的，溫度和濕度都是每隔5min采集一次，兩者之間采集的時間間隔定為0.05s。經過測試，系統能夠按照預期的目的實時對溫度和濕度進行采集。

（3）顯示屏測試。顯示屏主要是顯示上傳測得的溫濕度數據，下位機每隔10min向上位機傳送一次數據，并顯示在顯示屏上，經過測試，顯示屏能正常顯示。

（4） 控制模塊測試。此模塊測試主要是對溫濕度超出范圍時，命令執行機構進行相應的調控，直至數據恢復正常，達到系統設計的目的，經過測試，控制模塊的各功能正常。

（5）通信測試。通信功能主要是完成上、下位機之間數據的傳輸和交換，經過測試，上下位機之間能夠正常的進行數據交換工作，下位機能夠實時的把采集得到的參量傳回到上位機，上位機也可以根據實際的需要命令下位機進行相關的操作，說明上下位機之間的數據通信正常。

4 結語

本控制系統以單片機的控制為核心，實時監測環境的溫度和濕度，并設定了這兩個參數的上下限定值，并具有相應的報警系統，當超過設定的限定值時，單片機控制報警系統進行報警，而且同時驅動繼電器打開相應的開關使相應的執行機構運行。當參數值恢復到設定值范圍內時，單片機控制執行機構停止運行。從而使環境的溫濕度在一定的范圍內得到控制。

本文在撰寫過程中得到了西昌學院汽車與電子工程學院院長陳宗榮教授的悉心指導，在此對他表示感謝。

參考文獻

[1]楊其長主編.設施園藝研究新進展[M].北京：中國農業科學技術出版社出版社，2009.4.

[2]徐家珆主編.軟件工程方法與實踐[M].北京：電子工業出版社，2007.9.

[3]譚浩強著.C語言程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009.11.

[4]胡健主編.單片機原理及接口技術實踐教程[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

摘要：日光溫室控制系統采用AT89C52單片機作為主控制器，系統采用C語言進行開發，實驗證明，本系統能夠對蔬菜、園藝大棚內的溫度、空氣濕度、土壤濕度和光照度等環境因素進行監測與控制，且具有結構簡單、成本低和可靠性高等諸多優點，具有很好的推廣及應用前景。

關鍵詞：日光溫室 控制系統 單片機 測試

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0026-02

日光溫室是一種可以改變植物生長環境、為植物生長創造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。日光溫室以達到調節產期，促進生長發育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的，在現代化設施農業中占據非常重要的作用。

1 需求分析

1.1 經濟可行性

本系統開發主要是以農業生產為目的，系統實施后可以顯著提高工作效率，有助于園藝設施大棚溫濕度的智能調控，不僅可以節省大量的財力和物力，還可以解決目前我國農業日光溫室在溫度和濕度控制方面所面臨的一些問題，所以在經濟上是完全可行的。

1.2 技術可行性

本系統軟件采用C語言進行開發，數據庫管理系統采用ACCESS，它能夠處理大量數據，同時保持數據的完整性、安全性，硬件系統利用單片機、計算機軟件、升降溫設備以及傳感器等硬件設備進行協同工作，因此，在技術上是可行的。

1.3 功能需求

本設計以AT89C52單片機的溫度、濕度測量和控制系統為核心來對溫濕度進行實時巡檢。單片機能獨立完成各自功能，同時能根據主控機的指令對溫度進行定時采集。測量結果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機的串行口和 RS-232總線通信協議把日光溫室中的溫度、濕度等參數及時上傳至上位機，并與設定值進行比較，與設定值不符時采取相應的處理措施，以實現恒溫恒濕環境。

2 系統設計

2.1 系統工作原理

數據采集系統的下位機采集現場溫度和濕度，經過數字濾波處理后存儲在控制器中，當上位機查詢下位機時，下位機通過RS232總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機。上位機每隔10分鐘查詢一次所有的下位機，將采集到的數據進行處理，確定當前的溫室大棚的溫度和濕度，同時將其顯示在 LED屏上。上位機根據當前日光溫室的溫度和濕度，判斷是否需要操作相應的執行機構。上位機除了正常的數據收集和顯示作用外，還可以通過按鍵進行溫濕度的設定，查詢每個下位機的具體值。同時還具有報警功能，當系統檢測到溫濕度異常時能進行聲光報警。圖1為系統組成及控制原理圖。

2.2 系統模塊劃分

日光溫室測控系統主要是由上位機模塊和下位機模塊組成，下面分別介紹。

2.2.1 上位機模塊

對整個系統進行配置和參數設定，讀取執行機構測量的數據，進行存儲、顯示、打印等操作。如果PC機沒有開機，控制儀也可自動進行數據采集和控制，并將測試數據存入內部的大容量存儲器中，待PC機開機后再將其傳入PC機數據庫中，上位機模塊圖如圖2所示。

2.2.2 下位機模塊

下位機模塊的主要由傳感器、A/D轉換器以及控濕設備等組成，其功能模塊要有：數據采集模塊、通信模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度采集和濕度采集，通訊模塊主要完成向上位機傳輸數據，如圖3所示。

3 系統測試

3.1 測試方法

為了能夠使本系統運行更加穩定，特對它進行了全面的系統測試。首先通過白盒測試，逐一驗證各個功能模塊的實現，通過結合調試來修正測試中發現的錯誤及疏漏，白盒測試后再通過黑盒測試，保證軟件的各個功能能夠正常工作。

3.2 測試報告

（1）報警測試。針對不同植物在不同時期對溫濕度的不同要求，可以通過鍵盤輸入其最適溫濕度的范圍，當采集的溫濕度值超出最適范圍時是否會發出報警聲，經過測試，能正常報警。

（2）數據采集測試。濕度采集時間的確定主要是通過定時器T0實現的，溫度和濕度都是每隔5min采集一次，兩者之間采集的時間間隔定為0.05s。經過測試，系統能夠按照預期的目的實時對溫度和濕度進行采集。

（3）顯示屏測試。顯示屏主要是顯示上傳測得的溫濕度數據，下位機每隔10min向上位機傳送一次數據，并顯示在顯示屏上，經過測試，顯示屏能正常顯示。

（4） 控制模塊測試。此模塊測試主要是對溫濕度超出范圍時，命令執行機構進行相應的調控，直至數據恢復正常，達到系統設計的目的，經過測試，控制模塊的各功能正常。

（5）通信測試。通信功能主要是完成上、下位機之間數據的傳輸和交換，經過測試，上下位機之間能夠正常的進行數據交換工作，下位機能夠實時的把采集得到的參量傳回到上位機，上位機也可以根據實際的需要命令下位機進行相關的操作，說明上下位機之間的數據通信正常。

4 結語

本控制系統以單片機的控制為核心，實時監測環境的溫度和濕度，并設定了這兩個參數的上下限定值，并具有相應的報警系統，當超過設定的限定值時，單片機控制報警系統進行報警，而且同時驅動繼電器打開相應的開關使相應的執行機構運行。當參數值恢復到設定值范圍內時，單片機控制執行機構停止運行。從而使環境的溫濕度在一定的范圍內得到控制。

本文在撰寫過程中得到了西昌學院汽車與電子工程學院院長陳宗榮教授的悉心指導，在此對他表示感謝。

參考文獻

[1]楊其長主編.設施園藝研究新進展[M].北京：中國農業科學技術出版社出版社，2009.4.

[2]徐家珆主編.軟件工程方法與實踐[M].北京：電子工業出版社，2007.9.

[3]譚浩強著.C語言程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009.11.

[4]胡健主編.單片機原理及接口技術實踐教程[M].北京：中國鐵道出版社，2004.