基于單片機的蔬菜大棚溫度控制系統研究

石 佳

（遼寧農業職業技術學院，遼寧 營口 115009）

蔬菜大棚管理過程中，溫度控制非常重要，在蔬菜大棚管理過程中主要可將其劃分為午前、午后、前半夜、后半夜等，根據不同管理階段的差別，需要控制不同的棚內溫度。隨著單片機及其被控對象應用范圍的拓展，可在溫度控制過程中發揮良好的控制作用。因此，對單片機在蔬菜大棚溫度控制系統中的應用分析非常必要。

1 基于單片機的蔬菜大棚溫度控制總體方案設計

基于單片機的蔬菜大棚溫度控制，主要是通過土壤表層電加溫線的設置，對蔬菜大棚內部進行溫度調控。在單片機設計過程中，主要采用溫度較低且精度要求不太嚴格的AD590為溫度檢測元件，同時在整體蔬菜大棚溫度控制電源設置過程中，主要采用交流電可控硅的模式，對整體蔬菜大棚電源模塊溫度控制功率進行合理調控，由于整體蔬菜大棚溫度調控功率不高，主要采用單相220V交流電源。在相應溫度調控系統啟動完畢后，可依據實際測量溫度與設定標準溫度對比分析結果，采用單片機運算輸出信號的形式，對整體溫度控制系統雙向晶閘管導通角信息合理控制，便于維持整體蔬菜大棚內部溫度在標準限度內。在蔬菜大棚溫度控制系統裕興過程中，單片機可通過相應模塊預算評估確定整體溫度運行狀態，并以此為依據確定是否需輸出報警信號。在基礎溫度控制系統設置過程中，主要將整體溫度控制系統分為了主機控制、溫度檢測、人機數據交互等幾個模塊。其中主機控制可與人機數據交互、溫度檢測進行數據交流，并在獲得相應數據之后，為具體溫度控制措施的執行提供有效的指導。

2 基于單片機的蔬菜大棚溫度控制系統硬件設計

2.1 溫度傳感器

溫度傳感器是蔬菜大棚溫度控制的主要數據獲得模塊，在溫度控制系統設計過程中，根據溫度控制需求的差別，可采用多種類型的溫度傳感器。但是由于溫度控制系統與終端控制設備間距離較大，且在蔬菜大棚內部需進行多個測量節點的設置，因此在實際溫度傳感器設置過程中，可選擇DS18B20型智能溫度傳感器。DS18B20型智能溫度傳感器主要為數字化單總線設備，其對基礎單片機蔬菜大棚溫度控制系統微型處理器模塊進行了適當優化。在DS18B20型智能溫度傳感器信號線設置過程中，可進行多個監測節點的布設，從而提高整體蔬菜大棚溫度檢測精確度。

2.2 單片機

單片機是蔬菜大棚溫度控制系統主要硬件結構，本系統主要采用AT89C51單片機，在內部主要有基礎邏輯控制單元、運算模塊兩個環節。AT89C51單片機在運行過程中，具有獨立的儲存器、程序存儲器，且其內部具有不同的尋址方式及構成架構，在基礎儲存容量的前提下，可結合整體程序控制形式，進行執行程序指令的逐條拓展。

2.3 通信模塊

本系統主要采用RS-486總線進行溫度數據傳輸。在系統總線運行過程中為了保證電平轉換過程的順利進行，又在系統總線位置加入了MAX486驅動芯片。RS-486總線具有良好的數據傳輸速度及抗干擾能力，且可以實現較遠距離的數據傳輸，對于分布式系統的穩定運行具有重要的維護作用。在具體的蔬菜大棚溫度控制過程中，主要通過平衡式RS-486信息發送，然后結合差分式數據接收的形式，為數據通信提供充足的驅動力。

3 基于單片機的蔬菜大棚溫度控制系統軟件設計

3.1 溫度測控系統電路流程設計

主程序電路流程是整體溫度控制系統的重點，其表明了相關溫度控制系統的主要工作目標。在主程序設置過程中需要對部分系統模塊進行初始化設置，然后進行按鍵程度的調控，以便實現工作溫度、上限溫度、下限溫度等數據限度的合理控制。在溫度設置完畢之后，可進行按下開機鍵開啟溫度控制系統?；趩纹瑱C的蔬菜大棚溫度控制系統主程序功能為單片機硬件資源初始化、溫度數據采集、溫度控制、溫度越界警報等幾個方面內容。

3.2 系統模塊功能設計

該系統主要利用C語言對溫度數據采集、示警系統、控制模塊等相關模塊的自動調用系統進行適當優化調試。在系統初始化環節，可對DS18B20型智能溫度傳感器進行初始化設置，啟動DS18B20型智能溫度傳感器之后，系統終端可調用溫度采集程序中傳輸到二進制數據，然后調用預警顯示程序將所采集到的溫度數值進行轉化。當溫度采集數據轉化為可顯示數據之后，預警程序可對DS18B20型智能溫度傳感器 內部預定的溫度與設定后溫度值進行統一對比，主要為啟動——初始化——讀取DS18B20型智能溫度傳感器素質——是否滿足蔬菜生長溫度需求——否/執行降溫程序（是/顯示當前溫度）——結束。需要主要的是，在溫度控制系統功能設置過程中，蔬菜大棚內部的實際溫度會受到通風、加熱器等多種因素的影響，再加上蔬菜生長階段的變化對溫度也有不同需求，因此在本次系統設計過程中，需要在DS18B20型智能溫度傳感器應用的基礎上，對AT89C51單片機輔助功能進行適當調整。通過對大棚內部多個位置溫度節點的控制檢測，可在預警顯示設備上顯示當前大棚內部溫度素質。而根據蔬菜實際生長溫度分析，可結合大棚內部溫度控制終端設置相應程序進行試點調節。

3.3 系統部分程序優化

一方面在DS18B20型智能溫度傳感器設置過程中，需要維持DS18B20型智能溫度傳感器在同一I/O線路內，在保證有效線路變換期內具有充足的電源電流供應的基礎上，可以在溫度變換過程中在I/O線路占設置一個較強的上拉程序，從而保證總線主機在溫度變換期間可以始終維持高電平狀態，為其他數據單線傳輸提供依據。同時由于DS18B20型智能溫度傳感元件具有傳輸性質，可以僅用一根數據線將其與單片機系統相連。當單片機與DS18B20型智能溫度傳感元件數據線連接之后，可以利用數據接口控制數據線狀況并讀取DS18B20型智能溫度傳感元件內部數據，便于整體數據的有效調控；另一方面在單片機應用模塊應用環節，鍵盤是人機數據交互的重要模塊，其可為單片機應用系統數據信息控制提供有效的依據。在實際應用過程中，為了保證數據模塊聯動控制，本次系統是設置主要采用矩陣式鍵盤系統。在矩陣式鍵盤運行過程中，主要分為行線、列線兩個組成部分，通過行線與列線的交互連接，可以構成一個4*4的按鍵鍵盤。這種情況下，當系統按鍵數量處于一個較大的數值時，就可以降低一定的I/O接口頻率。

4 結語

綜上所述，基于單片機的溫度控制系統對于蔬菜大棚生產效益的提升具有重要的意義。因此為了保證單片機溫度控制系統實際效益得到充分地發揮，在實際單片機蔬菜大棚溫度控制系統設計過程中，可以結合電子計算機、溫度傳感器等現代科學技術的應用，進行統一的系統模塊設置。然后依據實際應用需求，選擇合理的硬件元件及軟件執行程序，從而為蔬菜大棚現代化管理模式的穩定運行提供依據。