单片机的小型温室恒温控制系统设计
本文设计的温度控制系统是基于单片机的控制系统，把单片机引入到温度控制系统中作为核心控制器件，实现对温度的简便、精确的控制。首先对该控制系统进行总体设计，本文采用的是模块化的设计方法，主要分为主控模块、显示模块和传感器模块三大模块，设计各个模块分电路和电路原理图。然后依据系统对温度的控制和处理设计软件程序，温度控制依据的是：采用AT789C51单片机作为核心的控制系统可以自动进行数据的采集、数据的显示和数据的控制。数据设定之后，如果实际温度低于设定值，单片机自动控制加热装置加热；如果实际温度高于设定值，单片机自动控制散热装置散热，并触发报警装置；如果实际温度在设定上下限阈值内，加热、散热和报警装置不响应，维持恒温状态。最后，把各个模块根据电路原理图组成一个完整的控制系统，烧写程序，根据设计要求对系统进行调试，最终符合任务要求，完成了该温度控制系统。凭借着单片机可靠性高、控制功能强、低功耗、易扩展等优点，基于单片机的温度控制系统简单易行、控制效果好、运行稳定、性价比高。
Key words: Automatic control , AT89C51, temperature collection, temperature setting 目录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 设计概述 1
1.1课题背景 1
1.2 立题的目标及意义 1
1.3 温室设施简介 2
1.4 植物的生长与环境因素的关系 2
1.5 温度控制系统的目的 3
第二章 温室温度控制系统的总体方案与设计 4
2.1 温室温度控制系统的组成和工作原理 4
2.2 温度控制的过程 5
2.3 温度控制系统电路总体设计方案 5
第三章 控制系统的硬件设计 7
3.1 控制系统的硬件电路的设计 7
3.2 温度传感器DS18B20 8
3.3 AT89C51单片机 12
3.4 报警电路 14
3.5 按键电路 15
3.6 温度检测电路 15
3.7 显示电路 16
3.8 保持恒温电路 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第四章 控制系统的软件设计 21
4.1 进行软件设计时的现实需求： 21
4.2 主程序模块设计 21
4.3 温度采集模块的程序设计 23
4.4 温度设定模块的程序设计 26
4.5 温度显示模块的设计流程 27
4.6 温度控制模块的设计 29
4.7 报警模块的设计 30
4.8 设计成果的目标和实现过程 31
第五章 总结与展望 33
5.1 总结 33
5.2 展望 33
参考文献 35
致谢 37
附录 38
第一章 设计概述
21世纪进入了信息时代，其中“信息”就是指的电子信息，可以自动化的控制从而取缔繁重的人工，这种自动化的理所当然的会用在农业上，农业自动化促进了设施园艺的自动化，如今，自动化植物栽培设施在全国各地都受到了广泛的应用，甚至自动控制的设施园艺被看作已经成为了当今社会最有发展前景的项目。
1.1课题背景
温室是栽培设施中最具有代表性的设施，是植物栽培和生产中不可或缺的，由于不同种类的瓜果蔬菜甚至农作物所需求的温度不尽相同，为了保证植物能更好的生长发育，能在不适宜植物生长的季节，提供人们所需要的生育期和增加产量，温室是现代化设施园艺必不可少的一个重要组成部分,自动化温度控制系统也就越发的显得重要。自动化的温度控制系统不仅可以达到温度监测和控制系统的可连续性和高精度调温，还可以节约人力资源，也能避免人工的种种缺陷。
我国的温室现代化就是在引进和自我完善并进的过程中，逐步实现自动化的。而在温室现代化中，温室温度的自动化控制是最重要的一个组成部分，也是它的标志，如何更好的使得温室温度自动化控制是我们值得研究的课题。
1.2 立题的目标及意义
无论是观赏植物的栽培还是瓜果蔬菜的种植，不可或缺的栽培条件就是温室，各种植物对温室内的温度有着不同的要求，通过在外部自动控制温度使得给它们所需的更适宜生长的生存环境，通过控制温度的延长或者缩短成熟周期，就可以为我们带来更客观的经济效益[1]。计算机几乎在一切领域改变了我们的生活，同样，在温室栽培领域，电子计算机已经实现了对温室环境的自动化控制。中央处理器、终端控制设备、传感器等装置组成了电子控制系统。我们首先编写出植物在温室中各个阶段所需的环境条件管理程序作为设定，然后电子计算机的记忆系统作为它的存储装置，最后各个温室中的参数会被电子计算机根据程序的确认、修正，终端控制系统就会收到指令。中央控制系统然后接收到终端控制设备送来的检测信息，控制信号就会根据中央控制系统的指令传输，控制系统就会执行动作，温室里的温度就会被自动化调节。加热、升温、通风、降温等都是通过系统进行的自动化控制。根据实时需要，可以通过按键将所需温度输入给MCU，温度、所需环境的改变就会根据输入情况随时调节。温室中利用控制系统对温度环境进行的自动化控制，现代化科学技术在设施栽培上面应用的表现。
本文会设计出一个温室温度自动控制系统，实时的控制房间内的温度，阐述软件和硬件达到自动控制温度的工作原理，同时也是学习利用毕业设计的这个机会利用51型单片机对温室温度进行控制的方法。
1.3 温室设施简介
温室设施是为了在不适宜植物生长的季节，能给人们提供所需的生育期和产量，温室主要用于低温季节喜温林木、花卉、蔬菜等植物的栽培和育苗等。温室的设计并不是一成不变的，为了给植物一个更好的生长发育空间，温室的设计应该根据不同地区的日照、湿度、气候温度等自然因素现状设计最适的温室。一个温室的性能包括耐久性、保温性和透光性。类型又分为控制型和安全型。一个健全的温室包括主体结构的骨架、各种连接器件和覆盖材料，还要配备循环通风系统、内保温遮萌系统、外遮阳系统、配电系统、喷灌系统、升温降温设备、补光补气系统、供水系统和计算机控制系统。
温室设施的主要技术参数：
（1）温室的主体骨架寿命
（2）温室排列方式及面积
（3）连栋温室规格尺寸
依据采光材料、加温条件、屋架材料、外形等因素的不同。温室可分为很多种类:不加温温室、加温温室；塑料聚碳酸酯温室、玻璃温室；双屋面温室、但屋面温室；连栋温室、单栋温室等。根据最终使用功能的不同，分为允许公众进入的商业性温室、试验（教育）性温室、生产性温室。根据使用材料的不用，分为塑料板温室、玻璃温室、薄膜温室。
1.4 植物的生长与环境因素的关系
（一）温度会影响植物的生长发育情况，不单是植物种类的地理分布受到温度的影响，各种植物生长发育的每一个过程和时期都会受到温度的影响。植物与温度有着密切的关系，比如种子或者球根休眠、茎的伸长、芽的分化和发育等。低温是很多种子结束休眠期的关键所在，比如在海拔一千八百米的百花山顶上采摘下金莲花的种子，带回北京露地播种，根本不会发芽生长和成熟，但是经低温处理后，它的发芽率可高达百分之六十以上。
（二）温度会影响植物的养分积累，白天的温度比较高，这有利于光合作用，可以形成碳水化合物；晚上的温度比较低，碳水化合物在呼吸作用中的分解就会得到抑制。一般情况下适宜的昼夜温差：温带植物57℃；热带植物，36℃；沙漠植物，10℃以上的温度。
Key words: Automatic control , AT89C51, temperature collection, temperature setting 目录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 设计概述 1
1.1课题背景 1
1.2 立题的目标及意义 1
1.3 温室设施简介 2
1.4 植物的生长与环境因素的关系 2
1.5 温度控制系统的目的 3
第二章 温室温度控制系统的总体方案与设计 4
2.1 温室温度控制系统的组成和工作原理 4
2.2 温度控制的过程 5
2.3 温度控制系统电路总体设计方案 5
第三章 控制系统的硬件设计 7
3.1 控制系统的硬件电路的设计 7
3.2 温度传感器DS18B20 8
3.3 AT89C51单片机 12
3.4 报警电路 14
3.5 按键电路 15
3.6 温度检测电路 15
3.7 显示电路 16
3.8 保持恒温电路 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第四章 控制系统的软件设计 21
4.1 进行软件设计时的现实需求： 21
4.2 主程序模块设计 21
4.3 温度采集模块的程序设计 23
4.4 温度设定模块的程序设计 26
4.5 温度显示模块的设计流程 27
4.6 温度控制模块的设计 29
4.7 报警模块的设计 30
4.8 设计成果的目标和实现过程 31
第五章 总结与展望 33
5.1 总结 33
5.2 展望 33
参考文献 35
致谢 37
附录 38
第一章 设计概述
21世纪进入了信息时代，其中“信息”就是指的电子信息，可以自动化的控制从而取缔繁重的人工，这种自动化的理所当然的会用在农业上，农业自动化促进了设施园艺的自动化，如今，自动化植物栽培设施在全国各地都受到了广泛的应用，甚至自动控制的设施园艺被看作已经成为了当今社会最有发展前景的项目。
1.1课题背景
温室是栽培设施中最具有代表性的设施，是植物栽培和生产中不可或缺的，由于不同种类的瓜果蔬菜甚至农作物所需求的温度不尽相同，为了保证植物能更好的生长发育，能在不适宜植物生长的季节，提供人们所需要的生育期和增加产量，温室是现代化设施园艺必不可少的一个重要组成部分,自动化温度控制系统也就越发的显得重要。自动化的温度控制系统不仅可以达到温度监测和控制系统的可连续性和高精度调温，还可以节约人力资源，也能避免人工的种种缺陷。
我国的温室现代化就是在引进和自我完善并进的过程中，逐步实现自动化的。而在温室现代化中，温室温度的自动化控制是最重要的一个组成部分，也是它的标志，如何更好的使得温室温度自动化控制是我们值得研究的课题。
1.2 立题的目标及意义
无论是观赏植物的栽培还是瓜果蔬菜的种植，不可或缺的栽培条件就是温室，各种植物对温室内的温度有着不同的要求，通过在外部自动控制温度使得给它们所需的更适宜生长的生存环境，通过控制温度的延长或者缩短成熟周期，就可以为我们带来更客观的经济效益[1]。计算机几乎在一切领域改变了我们的生活，同样，在温室栽培领域，电子计算机已经实现了对温室环境的自动化控制。中央处理器、终端控制设备、传感器等装置组成了电子控制系统。我们首先编写出植物在温室中各个阶段所需的环境条件管理程序作为设定，然后电子计算机的记忆系统作为它的存储装置，最后各个温室中的参数会被电子计算机根据程序的确认、修正，终端控制系统就会收到指令。中央控制系统然后接收到终端控制设备送来的检测信息，控制信号就会根据中央控制系统的指令传输，控制系统就会执行动作，温室里的温度就会被自动化调节。加热、升温、通风、降温等都是通过系统进行的自动化控制。根据实时需要，可以通过按键将所需温度输入给MCU，温度、所需环境的改变就会根据输入情况随时调节。温室中利用控制系统对温度环境进行的自动化控制，现代化科学技术在设施栽培上面应用的表现。
本文会设计出一个温室温度自动控制系统，实时的控制房间内的温度，阐述软件和硬件达到自动控制温度的工作原理，同时也是学习利用毕业设计的这个机会利用51型单片机对温室温度进行控制的方法。
1.3 温室设施简介
温室设施是为了在不适宜植物生长的季节，能给人们提供所需的生育期和产量，温室主要用于低温季节喜温林木、花卉、蔬菜等植物的栽培和育苗等。温室的设计并不是一成不变的，为了给植物一个更好的生长发育空间，温室的设计应该根据不同地区的日照、湿度、气候温度等自然因素现状设计最适的温室。一个温室的性能包括耐久性、保温性和透光性。类型又分为控制型和安全型。一个健全的温室包括主体结构的骨架、各种连接器件和覆盖材料，还要配备循环通风系统、内保温遮萌系统、外遮阳系统、配电系统、喷灌系统、升温降温设备、补光补气系统、供水系统和计算机控制系统。
温室设施的主要技术参数：
（1）温室的主体骨架寿命
（2）温室排列方式及面积
（3）连栋温室规格尺寸
依据采光材料、加温条件、屋架材料、外形等因素的不同。温室可分为很多种类:不加温温室、加温温室；塑料聚碳酸酯温室、玻璃温室；双屋面温室、但屋面温室；连栋温室、单栋温室等。根据最终使用功能的不同，分为允许公众进入的商业性温室、试验（教育）性温室、生产性温室。根据使用材料的不用，分为塑料板温室、玻璃温室、薄膜温室。
1.4 植物的生长与环境因素的关系
（一）温度会影响植物的生长发育情况，不单是植物种类的地理分布受到温度的影响，各种植物生长发育的每一个过程和时期都会受到温度的影响。植物与温度有着密切的关系，比如种子或者球根休眠、茎的伸长、芽的分化和发育等。低温是很多种子结束休眠期的关键所在，比如在海拔一千八百米的百花山顶上采摘下金莲花的种子，带回北京露地播种，根本不会发芽生长和成熟，但是经低温处理后，它的发芽率可高达百分之六十以上。
（二）温度会影响植物的养分积累，白天的温度比较高，这有利于光合作用，可以形成碳水化合物；晚上的温度比较低，碳水化合物在呼吸作用中的分解就会得到抑制。一般情况下适宜的昼夜温差：温带植物57℃；热带植物，36℃；沙漠植物，10℃以上的温度。
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