毕业设计（论文）-基于单片机的温室自动控制系统设计.doc

潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） I 目目 录录 第一章 前 言.1 1.1 温室控制技术发展的背景.1 1.2 国内外温室控制技术发展概况.1 1.3 温室环境控制技术的发展趋势.2 1.4 温室控制系统研制与开发的意义.3 1.5 温室控制系统设计的内容.4 第二章 温室自动控制系统介绍.5 2.1 单片机应用系统的设计原则.5 2.1.1 硬件设计的基本原则.5 2.1.2 软件设计的基本原则.5 2.2 温度传感器 DS18B20.6 2.3 湿度传感器 IH3605.6 2.3.1 IH3605 结构及引脚介绍.6 2.3.2 IH3605 的电压输出特性.6 2.4 其它传感器.7 2.5 A/D 转换器 TLC549 的主要特点.8 2.6 数码管显示接口电路.9 2.7 键盘接口电路.9 2.8 温室自动控制系统控制原理.10 2.8.1 温室自动控制系统的控制量与控制措施.10 2.8.2 控制原理.11 2.8.3 控制系统特点.11 第三章 温室自动控制系统硬件设计.13 3.1 温室自动控制系统的控制方案.13 3.1.1 总体结构设计.13 3.1.2 控制器功能设计.14 3.2 P89C54 单片机的外部扩展存储电路.15 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） II 3.3 RS232485 接口单元设计.16 3.3.1 RS232 接口设计.16 3.3.2 RS485 接口设计.17 3.4 执行机构.17 3.5 硬件抗干扰技术.19 第四章 温室自动控制系统软件设计.20 4.1 上位机软件设计.21 4.2 下位机软件设计.21 4.2.1 P89C54 的存储器空间分配.22 4.2.2 主循环程序模块.22 4.2.3 串行通信程序模块.25 4.3 软件抗干扰技术.26 4.3.1 指令冗余法.26 4.3.2 软件陷阱法.26 第五章 系统仿真.29 5.1 系统的硬件调试.29 5.2 系统的软件调试.30 5.3 仿真调试总结.30 第六章 结束语.32 参考文献.34 致 谢.35 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） I 摘要：摘要：进入 21 世纪以来，我国园艺产业得到迅猛的发展，以花卉为主的作为观赏 和礼品的植物设施栽培在大江南北遍地开花，设施园艺被看作是 21 世纪最具活力的新 产业。温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类观赏花卉对温室的 要求也不尽相同。 随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制温室环境。控制系统由中央控制装 置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出温室花卉各生育阶段最适环境条件的管 理程序表，存储于电子计算机的记忆装置中，电子计算机根据程序表确认、修正各栋 温室内的参数，并给终端控制系统指令。终端控制设备向中央控制装置输送检测信息， 根据中央控制装置的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现温室环境调 节。该系统可自动控制加热、降温、加湿、通风。根据需要，通过键盘将信息输入中 央管理室，根据情况可随时调节环境。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的 利用，是设施栽培高新技术的体现。 温室自动控制系统使用 P89C54 型单片机对温度控制的基本原理实例化，设计一个 实时控制花房内的温度的花房温度控制系统。目的是利用毕业设计的这段时间学习一 种利用 P89C54 型单片机对花房温度进行控制的方法。 关键字关键字: : 单片机；温室；温度；传感器 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） II ABSTRACT: Along with get into over 21st century, the our country half-hardy industry gets a fast fierce development, regard flower as principle of conduct and actions appreciate with the plant facilities of the gift educate in the big river south north to bloom all over the place, facilities horticulture is seen make is the new industry which has vitality most for 21 centuries. Glasshouse is appreciating a plant cultivation to produce medium essential to have of one of the facilities, different categorys appreciating flowers request to greenhouse also doesnt exert a homology. Computers have been used to control the environment of the glasshouse with the further development of computer. Control system is made up of central control system, terminal contr ol equipment and sensors. A management program that contains best conditions for each grow ing stage should be made first. Then it should be stored in the computer memory. Computer af firms and mod the character for each glasshouse according to the management program, and t hen send orders to the terminal control equipment. The terminal control equipment sends test i nformation to the central control system, and then sends control signals to make electronic me chanical equipment work by orders from central control system. Finally the control of environ ment is completed. This system automatically can control heating, cooling, increasing humidit y, irrigating, and ventilating. Dependent on needs, information is sent to central control part b y keyboard so that the environment can be regulated at any time.The use of glasshouse enviro nment automatic control system in the large modern glasshouse is reflection of high technolog y in growing. Greenhouse automatic control system use P89C54 monolithic integrated circuits for the temperature control basic principle example; will design in areal-time control greenhouse the temperature greenhouse temperature control system. The goal is studies one kind using graduation project this period of time to use P89C54 monolithic integrated circuits to carry on the control to the greenhouse temperature the method. KEY WORDS: Single-chip computer ;Glasshouse;Temperature ;Transducer 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 1 第一章第一章 前前 言言 1.11.1 温室控制技术发展的背景温室控制技术发展的背景 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的 研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成 部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和 控制。例如：空气的温度。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量 交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过 对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、 高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大 的作用。大棚内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和 水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但 是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、 湿度的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由 于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了 人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高 农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程， 科学合理地调节大棚内温度，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬 菜和水果早熟、优质高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其 性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越 高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。当前农 业温室大棚大多是中、 小规模， 要在大棚内引入自动化控制系统，改变全部人工管 理的方式，就要考虑系统的成本，因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要， 设计 了一套低成本的温度自动控制系统。 1.21.2 国内外温室控制技术发展概况国内外温室控制技术发展概况 温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变 化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬 季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长 发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制， 该技术的最终目标是提高控制与作业精度。随着农业现代化的发展，设施园艺工程因 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 2 其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。 这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。我国 的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。国外对温室环境控制技 术研究较早，始于 20 世纪 70 年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进 行指示、记录和控制。80 年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数 据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一 些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。目前，一些经 济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动控制的现代化高科技温室，并且形成 了令人惊羡的植物工厂。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平比 较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而 设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量和产量难以得到保证，正 是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着主力军的作用。 从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶 段: （1）手动控制 （2）自动控制 （3）智能化控制 1.31.3 温室环境控制技术的发展趋势温室环境控制技术的发展趋势 1.智能化:随着计算机技术、传感技术和自动控制技术的不断发展，温室计算机 环境控制系统的应用将由简单的以数据采集处理和监测为主，逐步转向以数据处理和 应用为主。因此软件系统的研制开发将不断深入完善，其中以专家系统为主的智能管 理系统已取得了不少研究成果，而且应用前景非常广阔。因此近几年来神经网络、遗 传算法、模糊推理等人工智能技术在温室栽培中得到了不同程度的发展和应用。 2.网络化:目前，网络技术己成为当前世界最有活力、发展最快的高科技领域。网 络通信技术的发展促进了信息传播。因此，设施农业产业化程度的提高成为可能。我 国幅员辽阔，气候复杂，劳动者整体素质低，利用网络进行在线和离线服务，可以对 不同区域进行监测、比较，不仅给管理带来很大的方便，而且可以提高劳动生产率。 3.分布式:分布式系统通常可分为上、下两层。上层主要用作系统管理，其它各种 功能如测量与控制任务等，主要由下层完成。下层由许多各自独立的功能单元组成， 每个单元只完成一部分工作。面向对象的分布式系统，每一个功能单元针对一个对象、 每一根进线、每一根出线、每个传感器、接触器等都可作为对象。 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 3 4.综合环境调控:所谓综合环境调节，就是以实现作物的增产稳产为目标，把影响 作物生长的多种环境参数，如光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等，都保持在适宜作 物生长的状态，并尽可能使用最少量的环境调节装置，既省时又节能，还能使劳动者 愉快地从事生产劳动。 5.变动的环境控制系统:当前，主要使用精确的计算机环境控制程序根据设定值对 温室中的环境进行调控，但研究发现，这并不能使温室内的作物达到最佳产量。如作 物的生长和发育并不取决于某一时刻某个特定温度，而主要取决于在一个时间段中的 平均温度水平。这导致控制系统向“自由设置”系统的方向发展，如综合温度控制系 统的研制，在该系统中并不设置一个固定的温度值，温室中的温度在最高和最低温度 范围内可进行变动，以求在一个较长的时间段内达到理想的平均温度。这样计算机可 以根据室外的气候，在使用最低能耗、最佳利用温室中的现有的设备的情况下自由进 行调节。可变动的环境控制系统目前主要侧重于温度、光照、相对湿度、二氧化碳浓 度等方面的研究，在温室作物产量上已表现出比较满意的效果。 6.蓝牙技术(B1uetooth):蓝牙技术是近年发展起来的新型低成本、短距离的无线 网络传输技术。运用这种技术把温室环境自动检测与控制系统中的各个电子检测装置 和执行机构无线地连接起来，以达到便捷地对温室环境参数进行自动检测，灵活地对 温室环境参数进行自动控制的目的。便携式环境参数采集器内部装有温度、湿度、光 照等各种传感器，并嵌入了蓝牙芯片，因此，这种参数采集器具有无线通信功能，可 以便捷地放置在温室内的不同位置。控制器同样嵌入了蓝牙芯片，它一方面与便携式 环境参数采集器无线连接，另一方面通过 RS-485 通信总线与温室内的计算机控制装置 相连接。 1.41.4 温室控制系统研制与开发的意义温室控制系统研制与开发的意义 温室是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温度是影响植物生长发育最重要的 因子之一。植物生长的温度范围以 1535 摄氏度最适。为它们提供一个更适宜其生长 的封闭的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效 益。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制温室环境。控制系统由中央控制装 置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出温室花卉各生育阶段最适环境条件的管 理程序表，存储于电子计算机的记忆装置中，电子计算机根据程序表确认、修正各栋 温室内的参数，并给终端控制系统指令。终端控制设备向中央控制装置输送检测信息， 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 4 根据中央控制装置的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现温室环境调 节。该系统可自动控制加热、降温、通风。温室环境自动化控制系统在大型现代化温 室的利用，是设施栽培高新技术的体现。改变传统的控制方式,实施温室环境的计算机 监控,开发符合中国国情的温室自动控制系统,对加快中国温室生产的现代化水平和提 高温室的经济效益具有重要意义。 1.51.5 温室控制系统设计的内容温室控制系统设计的内容 温室控制系统以 AT89C54 单片机的温度、湿度测量和控制系统为核心来对温湿度 进行实时巡检。单片机能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度进行定 时采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以利用单片机的串行口和 RS-232 总线通 信协议把温室中的温度、湿度等参数及时上传至上位机，并与设定值进行比较，与设 定值不符时采取相应的处理措施，以实现恒温恒湿环境。 在设计的过程中充分考虑到性价比和精度，在选用低价格、通用元件的的基础上， 尽量满足设计要求，并使系统具有高的精度。本控制系统以单片机的控制为核心，实 时监测环境的温度和湿度，并设定了这两个参数的上下限定值，并具有相应的报警系 统，当超过设定的限定值时，单片机控制报警系统进行报警，而且同时驱动继电器打 开相应的开关使相应的执行机构运行。当参数值恢复到设定值范围内时，单片机控制 执行机构停止运行。从而使环境的温湿度在一定的范围内得到控制。 本设计主要内容包括以下几个方面： 1.选择适合的几种传感器，设计相应的信号采集和处理电路。 2.掌握 AT89C54 单片机的主要功能和特性，以其为核心设计控制系统。 3.设计简单的人机对话接口系统，如键盘、显示、报警等。 4.利用 RS485 实现单片机与上位机的通信。 5.实现系统的可靠性和抗干扰性。 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 5 第二章第二章 温室自动控制系统介绍温室自动控制系统介绍 2.12.1 单片机应用系统的设计原则单片机应用系统的设计原则 在应用系统设计中，软件、硬件紧密相关。多用硬件可减轻 CPU 负担，提高工作 速度。多用软件可降低成本，但软件人员的工作量增大。对于一个应用系统，有些部 分必须由硬件完成，有些部分必须由软件完成，对于软、硬件都可完成的交叉部分， 应根据具体情况选择最佳方案，以达到最佳性能价格比。 2.1.12.1.1 硬件设计的基本原则硬件设计的基本原则 1.经济合理 系统硬件设计中，一定要注意在满足性能指标的前提下，尽可能地降低价格，以 便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素，也是一个产品争 取市场的主要因素之一。 2.安全可靠 选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求，以保证在规定的 工作环境下，系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过载保护，保证输入、输出通 道正常工作。要注意对交流电以及电火花等的隔离，要保证连接件的接触可靠。 3.有足够的抗干扰能力 有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例 如强电与弱电之间的隔离措施，对电磁干扰的屏蔽，高输入阻抗下的防止漏电等。 2.1.22.1.2 软件设计的基本原则软件设计的基本原则 1.结构合理 程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充，而且也有利于 程序的修改和维护。 2.操作性能好，使用方便 3.具有一定的保护措施，系统应设计一定的检测程序，例如状态检测和诊断程序， 以便系统发生故障时，便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储，以防止因掉 电而丢失数据。 4.提高程序的执行速度。 5.给出必要的程序说明。 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 6 2.22.2 温度传感器温度传感器 DS18B20DS18B20 DS18B20 是 DALLAS 半导体公司生产的，是一种单总线温度传感器，属于新一代适 配微处理器的智能温度传感器，有两种封装形式分别为 3 脚 PR- 35 封装和 16 脚 SSOP 封装。本文采用的是 3 脚 PR- 35 封装，其具有以下特点：（1）采用了单总线 技术，传感器直接以二进制输出被测温度，可通过串行口线，也可与单片机通过 I/O 口连接；（2）测量温度范围为：- 55+125，测量精度高达+0.5；（3）内含 寄生电源，在两线方式下可通过数据线提供寄生电源，而不需要再单独供电；（4） 转换时间在分辨率为 12 位（即 0.0625） 时最大转换时间为 750ms；（5）用户可分 别对每个器件设定温度上下限；（6）DS18B20 在使用时不需要任何外围元件，全部传 感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；（7）电源极性接反时，芯片 不会因发热而烧毁，但不能正常工作；（8）每个 DSl8B20 器件对应一个唯一的 64 位 长的序号，该序号值存放 ROM 中，可通过序号匹配实现多点测温。 2.32.3 湿度传感器湿度传感器 IH3605IH3605 2.3.12.3.1 IH3605IH3605 结构及引脚介绍结构及引脚介绍 由于 IH3605 内部的两个热化聚合体层之间形成的平板电容器电容量的大小可随湿 度的不同发生变化，从而可完成对湿度信号的采集。热化聚合体层同时具有防御污垢、 灰尘、油及其它有害物质的功能。 IH3605 的引脚定义分别如图 2.1 所示。IH3605 采用 SIP 封装形式，有 3 个引脚， 1 脚(-)接地；2 脚(OUT)输出与湿度相对应的模拟电压；3 脚(+)接电源。 123 -+ OUT 图2.1 IH3605引脚图 2.3.22.3.2 IH3605IH3605 的电压输出特性的电压输出特性 IH3605 的输出电压是供电电压、湿度及温度的函数。电源电压升高，输出电压将 成比例升高，在实际应用中，通过以下两个步骤可计算出实际的相对湿度值。 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 7 1.首先根据下述计算公式，计算出 25温度条件下相对湿度值 RH0 。VOUT=VDC(0.0062 RH0 +0.16) 其中 VOUT 为 IH3605 的电压输出值，VDC 为 IH3605 的供电电压值，RH0 为 25 时的相对湿度值。 2.进行温度补偿，计算出当前温度下的实际相对湿度值 RH RH= RH0/(1.05460.00216t) 其中 RH 为实际的相对湿度值，t 为当前的温度值，单位为。 IH3605 的输出电压与相对湿度的关系曲线如图 2.2 所示 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0 204060 80 100 相对湿度（%） 输 出 电 压 （V） 4.07 3.90 3.50 0 25 85 0.8 图2.2 输出电压与湿度关系曲线 2.42.4 其它传感器其它传感器 1.光照传感器 它是利用光敏电阻的光电效应进行工作的。在黑暗的环境下光敏电阻的电阻值很 大，导电性降低，受光线照射后，电阻值降低，导电性增强。常用的光敏器件有光敏 二极管和三极管，作光照传感器使用时，一般和一个电阻相串联，接入到电桥电路中 去。这种传感器结构简单可靠，反应快，精度比较高，光敏二极管的灵敏度比三极管 的更高一些。 光照测量采用光电池实现，测量范围 0-100 光照单位，测量精度为士 3 光照单位。 2.二氧化碳传感器 监测二氧化碳含量的方法有导电率法和红外线二氧化碳分析仪测试法等。导电率 法是根据氢氧化钠溶液与二氧化碳反应时其导电率会发生变化的原理进行测量的。测 量范围的变化取决于氢氧化钠的规定含量，通常可测定 50-2000mg/kg 范围内的二氧化 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 8 碳含量。溶液的导电率通过电极测量的信号经放大、模数转换后可输入微机处理后调 控二氧化碳浓度。在温室中监测二氧化碳含量最常用的方法是导电率法。 二氧化碳测量采用二氧化碳传感器 GS-160 实现，该传感器测量精度高、线性度好， 测量范围 0-100PPM，测量精度为士 3PPM。 2.52.5 A/DA/D 转换器转换器 TLC549TLC549 的主要特点的主要特点 TLC549 是美国德州仪器公司生产的 8 位串行 A/D 转换器芯片，可与通用微处理器、 控制器通过 CLK、CS、DATA OUT 三条口线进行串行接口。具有 4MHz 片内系统时钟和软、 硬件控制电路，转换时间最长 17s，TLC549 为 40000 次/s。总失调误差最大为 0.5LSB，典型功耗值为 6mW。采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校 准转换范围，VREF-接地，VREF+VREF-1V，可用于较小信号的采样。TLC1549 引脚 排列如图 2.3 所示。 REF+ ANALOG IN REF- GND VCC I/O CLOCK DATA OUT CS 1 2 3 4 8 7 6 5 图2.3 TLC549 引脚排列 TLC549 在工作温度范围内的极限参数: 电源电压 VCC: 6.5 V; 输入电压范围: - 0.3 VVCC+0.3 V; 输出电压范围: - 0.3VCC+0.3 V; 正基准电压: VCC+0.1 V; 负基准电压: - 0.1 V; 峰值输入电流: 10 mA; 峰值总输入电流: 30 mA; 工作温度范围:TLC549C 为 070, TLC549I 为- 4085。 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 9 2.62.6 数码管数码管显示接口电路显示接口电路 CN 1 2 3 4 5 6 7 8 a b c d e f g . dp a b c d e f g dp 图2.4 LED数码管 7 段 LED 数码管是利用 7 个 LED 组合而成的显示设备如图 2.4 所示，可以显示 0 到 9 共 10 个数字。当要显示多个数码管，可分别驱动每个数码管，当要利用人类的视 觉暂留现象，则可以采用快速扫描的方式，只要一组驱动电路即可达到显示多个数码 管的目的。 一般来说，7 段 LED 数码管可分为共阳极和共阴极两种，共阳极就是把所有 LED 的 阳极连接到共同的接点 com，而每个 LED 的阴极分别为 a、b、c、d、e、f、g 及 dp（小数点）；同样的，共阴极就是把所有 LED 的阴极连接到共同的接点 com，而每个 LED 的阳极分别为 a、b、c、d、e、f、g 及 dp（小数点）。 2.72.7 键盘接口电路键盘接口电路 按键是一组常开的按键开关。按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平 状态。按键闭合过程在相应的 I/O 端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一 定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖 动。抖动持续时间的长短与开关的机械特性有关，一般在 5-10ms 之间。为了避免单片 机多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文在软件中采用了相应的软件 程序来消除抖动。当发现有键按下时，延时 10-20ms 再查询是否有键按下，若没有键 按下，说明上次查询结果为干扰或抖动；若仍有键按下。则说明闭合键已稳定。 报警范围键盘修改程序，是通过中断转入执行的，所以设置/完成键，连接至 P3.3 外中断口，本系统只使用六个按键，用于设置温度和湿度的报警范围。综合考虑各种 因素的影响，决定选用非编码式独立键盘作为本设计的键盘输入。直接用 I/O 口线构 成单个按键电路，每个按键占用一条 I/O 口线，每个按键的工作状态不会产生互相影 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 10 响。 2.82.8 温室自动控制系统控制原理温室自动控制系统控制原理 温室自动控制系统应是一种具有良好控制精度、较好的动态品质和良好稳定性的 系统。按照系统的控制目的，温室控制系统主要由气候监控系统构成，气候监控系统 对影响作物生长的外界环境因素进行实时、动态的测量与分析，包括温度、湿度、二 氧化碳含量、光照等，通过控制天窗的开、关角度和遮阳帘开合、通风、喷淋等措施 达到最佳控制状态。 2.8.12.8.1 温室自动控制系统的控制量与控制措施温室自动控制系统的控制量与控制措施 1.温度控制 降温。仲夏季节，室外气温达 36-37时。温室内温度近 40，植物表面温度更 高。在使用遮阳网后，太阳辐射降低，植物表面温度降低，但气温降低较小，还应打 开天窗、侧窗、喷淋、风机，则可使气温和植物表面温度降到 30左右，能够满足植 物生长需要。 加温。冬季保温可采用锅炉热水加热系统。冬季晴天温室内温度可达 20左右， 但夜间温度较低，用热水加热系统使夜间室温增加，基本达到植物生长需求。在设计 时，以室温保持 10以上为目标。 2.湿度控制 增湿。夏季，室内平均湿度在 60左右，这对植物生长不利，而使用喷淋降温系 统时湿度会增加，一般增加到 7585，这较适合作物生长，但又不会造成湿度过 大。 降湿。降湿的主要方法是通风。在此靠开天窗和通风机强制通风。 3.光照强度控制 遮光。夏季，中午前后光照强度大，室内可达 58 万 Lx，对植物生长很不利，开 启遮阳网，可以使光照下降到 3 万 lx 左右，这一光照强度对作物来说是较合适的。 补光。当室内光照强度低于 3 万 lx 时要关闭遮阳网。 4.二氧化碳控制 二氧化碳浓度调节属于辅助调节，只在特殊情况下需要调节。温室内夏季气温高、 光照强，植物生长旺盛，二氧化碳消耗量大，常需要通过二氧化碳发生器冲入二氧化 碳进行调节，使植物充分地进行光合作用。 潍坊学院本科毕业设计（论文）潍坊学院本科毕业设计（论文） 11 增施二氧化碳的方法一般采用两种： 1)短时间通风。一般情况下由于温室作物不断吸收二氧化碳进行光合作用，室内 的二氧化碳浓度低于自然界的二氧化碳浓度，适当地通风换气可以增加室内二氧化碳 浓度。 2)利用二氧化碳发生器人工增施二氧化碳，保持室内的吸浓度达到 1000pm。 2.8.22.8.2 控制原理控制原理 控制系统由中心计算机和单片机智能控制仪组成，l 台上位机与多台下位机实现主 从式通信，对温室进行监测、管理和控制。单片机智能控制仪对温度、湿度、光照、 照度等气象环境因子进行监测并对温室设备进行控制，计算机和控制仪之间采用 RS- 485 总线连接，可随时进行系统的调整和扩展。针对智能温室的特点，智能温室控制系 统应是一种具有良好控制精度、较好的动态品质和良好稳定性的系统。因此，温室控 制系统是由 3 个部分组成： 1.信号采集输入部分：包括温度、湿度、光照、二氧化碳含量等环境要素的检测。 2.信号转换与显示处理部分：将采集的信号转换为计算机和操作人员可识别的量， 并由计算机进行处理后在 LCD 显示器上显示。 3.输出及控制部分：控制风机、湿帘、遮阳网、天窗的开关等系统。 2.8.32.8.3 控制系统特点控制系统特点 这种分布式测控系统有以下的特点： 1.采用先进的集散控制方式 温室的计算机自动控制系统采用了比较先进可靠的集散控制方式。在控制室中的 上位计算机可集中统一显示和控制各个温室，