自动化温室大棚温度控制系统设计
日 期： 【摘要】随着科技的不断进步，科技在生活中的应用越来越普遍。中国的农业发展一定会向现代化农业这个方向前进，因我国地少人多再随着中国国民经济迅速的提提高，在有关农业方面的科学研究越来越重视。特别是温室大棚现在已经非常普及，成为了现代化高效农业的一个重要组成部分。现在农业生产的过程中对生产环境中的各项环境参数的检测和控制显得非常重要。我这次的设计项目就是以STC12C5A60S2单片机作为控制核心，使用DS18B20温度传感器对温室大棚内的温度进行实时监控和温度采集，从而实现对温室大棚内的温度的自动控制。在温室大棚内整个温度控制系统由单片机作为主，内有温度采集、降温、加热、显示以及按键几个部分组成。温室大棚内的实时温度通过LCD液晶显示器进行显示，使用者可以通过按键设定温室大棚内的温度。当传感器采集到的温度值比设定的温度值要大时，我们可以通过风扇散热，进行降温处理。若传感器采集到的温度值比设定的温度值小时，则需要打开热风机进行对大棚内升温，从而达到设定的温度。
目录
引言 1
一、自动化温室大棚温度控制系统的意义 2
（一）国内外温室技术的发展历史与对比 2
（二）温室大棚的温度控制系统的设计要求 2
二、温度控制系统的设计方案 2
（一）温度的调节和控制 2
（二）温度控制系统整体设计方案和选择 3
三 、温度控制系统的硬件组成与选择 4
（一）单片机的简介 4
（二）温度传感器 6
（三）报警电路的设计 7
（四）按键的设计 8
（五）液晶显示器 8
四、温度控制系统软件部分的设计 9
（一）主程序的数据处理设计和流程 9
（二）数据采集程序流程 10
（三）显示程序的流程 10
（四）多个DS18B20共同并联测温的工作流程 11
总结 14
参考文献 15
致谢 16
附录 17
引言
我国一直是人口第一大国，虽然我国疆域辽阔，但不能不面对现实，我们的人均占有耕地的面积很少。人口
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
一直在增加，在现有的土地上再增加耕地面积是不可能的。所以我们若要改变这种局面，那只能想办法在农作物的产量和生长周期上下功夫了。使用温室大棚就可以，其实温室大棚就是在大棚内模拟出适合植物生长的温度从而使农作物摆脱对自然条件的依赖。温室可以说是人类智慧的结晶，它不仅改变了传统农业生产的模式，还改变了植物生长中对自然环境的依赖，从而推动了农业生产的进一步发展。
现在，现代化温室已广泛得应用于现代水果、蔬菜、花卉的生产中，成为了高效农业为人们带来了很可观的经济效益，从而温室大棚的温度控制技术便更加重要。
在过去的时候人们为了对大棚内的温度进行控制需要在温室大棚内悬挂许多温度计，然后通过大棚内的人读取温度计从而知道大棚内的实际温度，从而进行降温处理或升温处理。这些操作都需要人进行不断的来回查看进行温度的调不然温度过高整，或过低会对农作物造成伤害。所以这样需要耗费大量的人力和物力。
现在因为农业产业规模不断扩大，所以农产品的品种越来越多，人工对温度进行读数控制越来越难，所以现在自动化控制技术就得到了更多的重视。
一、自动化温室大棚温度控制系统的意义
（一）国内外温室技术的发展历史与对比
西方的许多发达国家在现代化温室领域发展的较早。 1949年，工程技术得到发展，所以美国建立了第一个植物人工气候室，开始了对植物环境进行人工干预的研究。20世纪60年代，奥地利成立了一个番茄生产厂，从而让温室运用到了农业的生产，在1970年代后，英国，美国，以色列，荷兰，日本等国家将温室用于园艺作物生产。到20世纪80年代，因为微型电脑不断创新使价格不断下降，所以以微型计算机为核心的温室综合环境控制系统得到了很大的发展，国外各种系统的完善使得一些国家准备在现有自动化的基础上进一步的发展向着完自动化的方向发展。
然而我国的现代化温室技术发展得比较晚，在20世纪70年代后，政府才发展以塑料大棚和日光温室为主的设施农业，促进了农业生产的发展还解决了秋冬季节蔬菜水果短缺的问题。但总的来说，我国在温室自动化控制技术方面与一些发达国家之间还是有一定差距需要追赶。而我国对研究综合环境测控方面的技术才刚起步不久，所以还没有做到多样化系统化的环境调控，看似只有一个小小的温室但要兼顾的环境要素太多了，我国还是需要借鉴国外的发展情况，取其精华，去其糟粕。
所以自动化温室大棚内部的自动环境控制系统是值得研究的，只有这样才会减少农民的成本，不会浪费大量的人力资源。
（二）温室大棚的温度控制系统的设计要求
温室大棚的温度控制系统的主要性能应该包括：
（1）温度要可设定范围是15℃～40℃，最小的单位为1℃；
（2）液晶显示器第一行可实时显示大棚内的温度；
（3）液晶显示器第二行可显示被设定的温度；
（4）实际温度如果低于设定的温度时需要启动热风机进行升温；
（5）实际温度若超过设定的温度时则需要启动风扇进行降温处理。
二、温度控制系统的设计方案
（一）温度的调节和控制
温室大棚内部需要温度调节和控制，所以包含了升温和降温两个方面。
（1）升温
查找资料发现温室内部升温有好多方式，比如热水升温系统、热风升温系统、土壤的升温系统等等。其中热水升温系统的稳定性较好，内部温度的分布比较均匀，在北方一些寒冷地区的温室大棚很多用这种方式；热风升温系统主要由直接加热空气和用热蒸汽进行加热两种方法；土壤的升温系统有酿热物的升温和水暖的升温等方法。
（2）降温
经过查找资料了解到降温的最简单方法就是通风换气，如果温度过于高的情况下，若通风不能缓解时，可采用遮光降温的方法和蒸发冷却的方法进行强制降温。遮光降温的方法是在温室大棚外使用遮光布。蒸发冷却的方法是让空气通过水的蒸发冷却使空气降温然后再送入大棚内部，从而实现大棚降温的效果。
通过考虑，本系统中的升温模块使用热风机进行加温，而降温模块使用风扇进行通风换气，从而达到降温效果。
（二）温度控制系统整体设计方案和选择
在市面上有许多种类的温度控制器，其中就有我们熟悉的有以单片机和PLC为核心的温度控制器。所以，温室大棚自动话温度控制系统有很多种设计方案。
以PLC为核心的温度控制系统的优点就是稳定性和可靠性，但是PLC价格比较昂贵，并且各个PLC厂家生产的硬件体系有差异不能很好的兼容，编程的语言和指令系统也不一定一样。而单片机却很便宜，使用起来也非常得灵活方便，但有缺点就是编程比较的麻烦。
经过考虑本系统将采用将单片机作为核心的温度控制系统进行设计：
因为本系统将要对温室大棚的内部温度进行实时测量与控制，所以我们就可以采用单片机对总线系统进行长期现场监控的方式，使用单片机的Pl、P2、P3中的任何一个端口和总线连接就可以实现数据的双向传输。其中系统原理图如：图21所示。系统的硬件由单片机、温度传感器、电机等组成。
目录
引言 1
一、自动化温室大棚温度控制系统的意义 2
（一）国内外温室技术的发展历史与对比 2
（二）温室大棚的温度控制系统的设计要求 2
二、温度控制系统的设计方案 2
（一）温度的调节和控制 2
（二）温度控制系统整体设计方案和选择 3
三 、温度控制系统的硬件组成与选择 4
（一）单片机的简介 4
（二）温度传感器 6
（三）报警电路的设计 7
（四）按键的设计 8
（五）液晶显示器 8
四、温度控制系统软件部分的设计 9
（一）主程序的数据处理设计和流程 9
（二）数据采集程序流程 10
（三）显示程序的流程 10
（四）多个DS18B20共同并联测温的工作流程 11
总结 14
参考文献 15
致谢 16
附录 17
引言
我国一直是人口第一大国，虽然我国疆域辽阔，但不能不面对现实，我们的人均占有耕地的面积很少。人口
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
一直在增加，在现有的土地上再增加耕地面积是不可能的。所以我们若要改变这种局面，那只能想办法在农作物的产量和生长周期上下功夫了。使用温室大棚就可以，其实温室大棚就是在大棚内模拟出适合植物生长的温度从而使农作物摆脱对自然条件的依赖。温室可以说是人类智慧的结晶，它不仅改变了传统农业生产的模式，还改变了植物生长中对自然环境的依赖，从而推动了农业生产的进一步发展。
现在，现代化温室已广泛得应用于现代水果、蔬菜、花卉的生产中，成为了高效农业为人们带来了很可观的经济效益，从而温室大棚的温度控制技术便更加重要。
在过去的时候人们为了对大棚内的温度进行控制需要在温室大棚内悬挂许多温度计，然后通过大棚内的人读取温度计从而知道大棚内的实际温度，从而进行降温处理或升温处理。这些操作都需要人进行不断的来回查看进行温度的调不然温度过高整，或过低会对农作物造成伤害。所以这样需要耗费大量的人力和物力。
现在因为农业产业规模不断扩大，所以农产品的品种越来越多，人工对温度进行读数控制越来越难，所以现在自动化控制技术就得到了更多的重视。
一、自动化温室大棚温度控制系统的意义
（一）国内外温室技术的发展历史与对比
西方的许多发达国家在现代化温室领域发展的较早。 1949年，工程技术得到发展，所以美国建立了第一个植物人工气候室，开始了对植物环境进行人工干预的研究。20世纪60年代，奥地利成立了一个番茄生产厂，从而让温室运用到了农业的生产，在1970年代后，英国，美国，以色列，荷兰，日本等国家将温室用于园艺作物生产。到20世纪80年代，因为微型电脑不断创新使价格不断下降，所以以微型计算机为核心的温室综合环境控制系统得到了很大的发展，国外各种系统的完善使得一些国家准备在现有自动化的基础上进一步的发展向着完自动化的方向发展。
然而我国的现代化温室技术发展得比较晚，在20世纪70年代后，政府才发展以塑料大棚和日光温室为主的设施农业，促进了农业生产的发展还解决了秋冬季节蔬菜水果短缺的问题。但总的来说，我国在温室自动化控制技术方面与一些发达国家之间还是有一定差距需要追赶。而我国对研究综合环境测控方面的技术才刚起步不久，所以还没有做到多样化系统化的环境调控，看似只有一个小小的温室但要兼顾的环境要素太多了，我国还是需要借鉴国外的发展情况，取其精华，去其糟粕。
所以自动化温室大棚内部的自动环境控制系统是值得研究的，只有这样才会减少农民的成本，不会浪费大量的人力资源。
（二）温室大棚的温度控制系统的设计要求
温室大棚的温度控制系统的主要性能应该包括：
（1）温度要可设定范围是15℃～40℃，最小的单位为1℃；
（2）液晶显示器第一行可实时显示大棚内的温度；
（3）液晶显示器第二行可显示被设定的温度；
（4）实际温度如果低于设定的温度时需要启动热风机进行升温；
（5）实际温度若超过设定的温度时则需要启动风扇进行降温处理。
二、温度控制系统的设计方案
（一）温度的调节和控制
温室大棚内部需要温度调节和控制，所以包含了升温和降温两个方面。
（1）升温
查找资料发现温室内部升温有好多方式，比如热水升温系统、热风升温系统、土壤的升温系统等等。其中热水升温系统的稳定性较好，内部温度的分布比较均匀，在北方一些寒冷地区的温室大棚很多用这种方式；热风升温系统主要由直接加热空气和用热蒸汽进行加热两种方法；土壤的升温系统有酿热物的升温和水暖的升温等方法。
（2）降温
经过查找资料了解到降温的最简单方法就是通风换气，如果温度过于高的情况下，若通风不能缓解时，可采用遮光降温的方法和蒸发冷却的方法进行强制降温。遮光降温的方法是在温室大棚外使用遮光布。蒸发冷却的方法是让空气通过水的蒸发冷却使空气降温然后再送入大棚内部，从而实现大棚降温的效果。
通过考虑，本系统中的升温模块使用热风机进行加温，而降温模块使用风扇进行通风换气，从而达到降温效果。
（二）温度控制系统整体设计方案和选择
在市面上有许多种类的温度控制器，其中就有我们熟悉的有以单片机和PLC为核心的温度控制器。所以，温室大棚自动话温度控制系统有很多种设计方案。
以PLC为核心的温度控制系统的优点就是稳定性和可靠性，但是PLC价格比较昂贵，并且各个PLC厂家生产的硬件体系有差异不能很好的兼容，编程的语言和指令系统也不一定一样。而单片机却很便宜，使用起来也非常得灵活方便，但有缺点就是编程比较的麻烦。
经过考虑本系统将采用将单片机作为核心的温度控制系统进行设计：
因为本系统将要对温室大棚的内部温度进行实时测量与控制，所以我们就可以采用单片机对总线系统进行长期现场监控的方式，使用单片机的Pl、P2、P3中的任何一个端口和总线连接就可以实现数据的双向传输。其中系统原理图如：图21所示。系统的硬件由单片机、温度传感器、电机等组成。
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