单片机的温度测控系统设计软件子系统
本课题设计的是一个能够远程对多点温度进行测量和控制的系统。线上的多个温度传感器DS18B20将采集的温度信息传送给单片机STC89C52，单片机对温度信息进行处理给显示器发送指令，进行温度显示；温度超过阈值，系统发出报警，同时发送指令给驱动机构，执行机构开始工作对温度进行控制，当温度回归阈值内，报警取消。单片机对温度进行控制的时候，也会把温度信息通过RS-485上传给远程计算机，远程计算机可以进行参数设置等操作，再将诸指令下传至单片机，进而实现对温度的远距离多点控制。根据对环境的要求，当温度超过阈值上限，单片机控制降温电路对环境温度进行降温，当温度低于阈值下限时，加热电路接到指令，进行对环境的加热。这样的配合之下，成功实现温度的动态控制，保证温度处于适宜作物生长的最佳区间。 关键词 温室大棚，温度传感器，单片机，温度测控
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景 1
1.2 课题的研究意义 1
1.3 国内外的发展研究现状 3
1.4 课题研究的主要内容 4
2 本系统的设计方案 5
2.1 本系统的设计目标 5
2.2 本系统整体结构 5
2.3 本系统各模块器件选择 6
2.4 本系统数据通讯设计 11
2.5 PID算法 15
2.6 系统编程语言选择 16
3 系统软件设计 17
3.1 系统主程序 17
3.2 系统初始化 18
3.3 温度设定模块 18
3.4 温度测量模块 19
3.5 温度显示模块 20
3.6 温度控制模块 21
3.7 中断模块 22
4 软硬件调试 23
4.1 PROTEUS软件介绍 23
4.2 系统软件仿真 24
4.3 实物调试 26
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
附录 系统源程序 33
1 绪论
1.1 课题的背景
温室为植物创造出异于自然界的第二个“ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
家”，这个“家”可以为蔬菜调节适合它们生长的环境因素。在作物的生育季节，能够保持或者稍微改变空气中的温度、湿度等因素，用来提高作物的授粉率。提高了授粉率，作物的产量就有了保证[1]。
人们对农副产品的需求不断增加,但是中国人口众多，全年供应农副产品的要求难以得到满足，也决不能通过增加农业用地来满足人们的需求。所以需要要换一个角度思考这个问题,如何才能在有限的农业用地尽可能大的提高单位亩产量呢？这个问题的解决在现今变得越来越重要。阳光温室生产的蔬菜,在我国蔬菜供应方面扮演着及其重要的角色。
温室大棚主要就是通过人工为农作物创造一个温度不随季节变化而变化的环境。这个环境的温度跟农作物生长的最佳环境温度大致相同，以达到让农作物顺利生长的目的。正是因为温室大棚的出现，让农作物的生长基本摆脱了对自然温度的依靠，可以在温室里培育出一年四季的农作物。
寿光第一个在我国举起了“菜篮子革命”的大旗。正是因为这样，冬暖式蔬菜大棚就在寿光诞生了。寿光的这一壮举终结了中国北方地区人们冬季吃不到新鲜蔬菜的历史。到现在，寿光已经发展了80多万亩的蔬菜大棚。同时，温室大棚技术在如今的科技条件下得到迅速的发展与成熟，寿光的农民依靠着蔬菜大棚带来的经济利益迅速的走上了小康之路[2]。
虽然我国的温室大棚的发展如火如荼，不论是规模还是技术上都取得辉煌的成绩。不过相比于很多发达国家我国在设施上的局限、现代化上的落后、产业化的不足等劣势仍困扰着我国温室大棚规模的进一步的扩大。所以，我国若想要跟上发达国家的步伐还需很长的一段路要走。
在不适宜农作物生长的季节里，需要通过对蔬菜大棚的温度测控来实现。这就涉及到了现代化温室的概念。
1.2 课题的研究意义
现代社会，伴随着改革发展的洪流，科技水平突飞猛进。简单。快捷。高效率的发展就变成了时代发展的主题。在温度控制这个大方向上也有很多方法来实现这个最终的目标。在控制领域，实现这个目的的方法有很多，例如：单片机、IPC、PLC，它们都可以实现对温度的控制，只是有着不同的工作方式、工作原理。
单片机凭借着自身集成度高、功能强、造价低廉等优点被广泛应用于自动化领域。用单片机作为系统的控制核心来实现对温度的实时监控,这个办法大大的提高温度控制的技术指标，所以使得农产品的数量与质量大大的提升。所以，如今面临的一个问题就是如何用单片机实现对温室大棚的温度测控。本文研究如何实现对温室中温度因素的控制，来实现作物健康生长的目标[3]。
早前的温度控制主要由温度传感器、数据转换模块等模块组成，将数据信息传送到计算机，由计算机进行最终的数据处理。这种方法的弊端在于铺设大批测温线路给现场施工、数据采集所带来的巨大困难[4]。图1.1为传统控制框图。
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图1.1 传统控制框图
随着技术的革新，在温度传感器和单片机领域的研究也是如火如荼的进行着。全新的科技会占领社会的顶端，全新的传感器件和控制芯片必将动摇传统控制技术的地位。本课题参考学习了单片机控制方面的书籍知识，以单片机为基础采用数字化单总线技术来实现对温室大棚的温度控制[5]。图1.2为数字化单总线控制框图。
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图1.2 数字化单总线控制框图
基于PLC的温度控制系统，这个系统用PLC作为系统的控制核心，由PLC、上位机、驱动机构、执行机构等机构组合而成。在实际运行中，数据发送给PLC，然后PLC将 数据处理之后发送给上位机，上位机接收到信息，发出指示，PLC再发指令给驱动机构，最后执行机构得到指令完成具体动作。这套运行流程简单便捷，可以使用多个PLC对不同的对象进行控制，且可以长时间的运行工作。图1.3为基于PLC的温度控制系统框图[6]。
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图1.3 基于PLC的温度控制系统框图
工控机担任控制核心，这套系统连接着多种传感器、执行机构等部分。工控机具有多个数据输入接口，同时也具备多个数据输出接口，这样可以连接多个传感器、多个执行器件实现对对象的全方面控制。图1.4为基于IPC的控制系统框图。
图1.4 基于IPC的控制系统框图
1.3国内外的发展研究现状
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景 1
1.2 课题的研究意义 1
1.3 国内外的发展研究现状 3
1.4 课题研究的主要内容 4
2 本系统的设计方案 5
2.1 本系统的设计目标 5
2.2 本系统整体结构 5
2.3 本系统各模块器件选择 6
2.4 本系统数据通讯设计 11
2.5 PID算法 15
2.6 系统编程语言选择 16
3 系统软件设计 17
3.1 系统主程序 17
3.2 系统初始化 18
3.3 温度设定模块 18
3.4 温度测量模块 19
3.5 温度显示模块 20
3.6 温度控制模块 21
3.7 中断模块 22
4 软硬件调试 23
4.1 PROTEUS软件介绍 23
4.2 系统软件仿真 24
4.3 实物调试 26
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
附录 系统源程序 33
1 绪论
1.1 课题的背景
温室为植物创造出异于自然界的第二个“ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
家”，这个“家”可以为蔬菜调节适合它们生长的环境因素。在作物的生育季节，能够保持或者稍微改变空气中的温度、湿度等因素，用来提高作物的授粉率。提高了授粉率，作物的产量就有了保证[1]。
人们对农副产品的需求不断增加,但是中国人口众多，全年供应农副产品的要求难以得到满足，也决不能通过增加农业用地来满足人们的需求。所以需要要换一个角度思考这个问题,如何才能在有限的农业用地尽可能大的提高单位亩产量呢？这个问题的解决在现今变得越来越重要。阳光温室生产的蔬菜,在我国蔬菜供应方面扮演着及其重要的角色。
温室大棚主要就是通过人工为农作物创造一个温度不随季节变化而变化的环境。这个环境的温度跟农作物生长的最佳环境温度大致相同，以达到让农作物顺利生长的目的。正是因为温室大棚的出现，让农作物的生长基本摆脱了对自然温度的依靠，可以在温室里培育出一年四季的农作物。
寿光第一个在我国举起了“菜篮子革命”的大旗。正是因为这样，冬暖式蔬菜大棚就在寿光诞生了。寿光的这一壮举终结了中国北方地区人们冬季吃不到新鲜蔬菜的历史。到现在，寿光已经发展了80多万亩的蔬菜大棚。同时，温室大棚技术在如今的科技条件下得到迅速的发展与成熟，寿光的农民依靠着蔬菜大棚带来的经济利益迅速的走上了小康之路[2]。
虽然我国的温室大棚的发展如火如荼，不论是规模还是技术上都取得辉煌的成绩。不过相比于很多发达国家我国在设施上的局限、现代化上的落后、产业化的不足等劣势仍困扰着我国温室大棚规模的进一步的扩大。所以，我国若想要跟上发达国家的步伐还需很长的一段路要走。
在不适宜农作物生长的季节里，需要通过对蔬菜大棚的温度测控来实现。这就涉及到了现代化温室的概念。
1.2 课题的研究意义
现代社会，伴随着改革发展的洪流，科技水平突飞猛进。简单。快捷。高效率的发展就变成了时代发展的主题。在温度控制这个大方向上也有很多方法来实现这个最终的目标。在控制领域，实现这个目的的方法有很多，例如：单片机、IPC、PLC，它们都可以实现对温度的控制，只是有着不同的工作方式、工作原理。
单片机凭借着自身集成度高、功能强、造价低廉等优点被广泛应用于自动化领域。用单片机作为系统的控制核心来实现对温度的实时监控,这个办法大大的提高温度控制的技术指标，所以使得农产品的数量与质量大大的提升。所以，如今面临的一个问题就是如何用单片机实现对温室大棚的温度测控。本文研究如何实现对温室中温度因素的控制，来实现作物健康生长的目标[3]。
早前的温度控制主要由温度传感器、数据转换模块等模块组成，将数据信息传送到计算机，由计算机进行最终的数据处理。这种方法的弊端在于铺设大批测温线路给现场施工、数据采集所带来的巨大困难[4]。图1.1为传统控制框图。
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图1.1 传统控制框图
随着技术的革新，在温度传感器和单片机领域的研究也是如火如荼的进行着。全新的科技会占领社会的顶端，全新的传感器件和控制芯片必将动摇传统控制技术的地位。本课题参考学习了单片机控制方面的书籍知识，以单片机为基础采用数字化单总线技术来实现对温室大棚的温度控制[5]。图1.2为数字化单总线控制框图。
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图1.2 数字化单总线控制框图
基于PLC的温度控制系统，这个系统用PLC作为系统的控制核心，由PLC、上位机、驱动机构、执行机构等机构组合而成。在实际运行中，数据发送给PLC，然后PLC将 数据处理之后发送给上位机，上位机接收到信息，发出指示，PLC再发指令给驱动机构，最后执行机构得到指令完成具体动作。这套运行流程简单便捷，可以使用多个PLC对不同的对象进行控制，且可以长时间的运行工作。图1.3为基于PLC的温度控制系统框图[6]。
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图1.3 基于PLC的温度控制系统框图
工控机担任控制核心，这套系统连接着多种传感器、执行机构等部分。工控机具有多个数据输入接口，同时也具备多个数据输出接口，这样可以连接多个传感器、多个执行器件实现对对象的全方面控制。图1.4为基于IPC的控制系统框图。
图1.4 基于IPC的控制系统框图
1.3国内外的发展研究现状
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