基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统研究

石 佳

（辽宁农业职业技术学院，辽宁 营口 115009）

蔬菜大棚管理过程中，温度控制非常重要，在蔬菜大棚管理过程中主要可将其划分为午前、午后、前半夜、后半夜等，根据不同管理阶段的差别，需要控制不同的棚内温度。随着单片机及其被控对象应用范围的拓展，可在温度控制过程中发挥良好的控制作用。因此，对单片机在蔬菜大棚温度控制系统中的应用分析非常必要。

1 基于单片机的蔬菜大棚温度控制总体方案设计

基于单片机的蔬菜大棚温度控制，主要是通过土壤表层电加温线的设置，对蔬菜大棚内部进行温度调控。在单片机设计过程中，主要采用温度较低且精度要求不太严格的AD590为温度检测元件，同时在整体蔬菜大棚温度控制电源设置过程中，主要采用交流电可控硅的模式，对整体蔬菜大棚电源模块温度控制功率进行合理调控，由于整体蔬菜大棚温度调控功率不高，主要采用单相220V交流电源。在相应温度调控系统启动完毕后，可依据实际测量温度与设定标准温度对比分析结果，采用单片机运算输出信号的形式，对整体温度控制系统双向晶闸管导通角信息合理控制，便于维持整体蔬菜大棚内部温度在标准限度内。在蔬菜大棚温度控制系统裕兴过程中，单片机可通过相应模块预算评估确定整体温度运行状态，并以此为依据确定是否需输出报警信号。在基础温度控制系统设置过程中，主要将整体温度控制系统分为了主机控制、温度检测、人机数据交互等几个模块。其中主机控制可与人机数据交互、温度检测进行数据交流，并在获得相应数据之后，为具体温度控制措施的执行提供有效的指导。

2 基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统硬件设计

2.1 温度传感器

温度传感器是蔬菜大棚温度控制的主要数据获得模块，在温度控制系统设计过程中，根据温度控制需求的差别，可采用多种类型的温度传感器。但是由于温度控制系统与终端控制设备间距离较大，且在蔬菜大棚内部需进行多个测量节点的设置，因此在实际温度传感器设置过程中，可选择DS18B20型智能温度传感器。DS18B20型智能温度传感器主要为数字化单总线设备，其对基础单片机蔬菜大棚温度控制系统微型处理器模块进行了适当优化。在DS18B20型智能温度传感器信号线设置过程中，可进行多个监测节点的布设，从而提高整体蔬菜大棚温度检测精确度。

2.2 单片机

单片机是蔬菜大棚温度控制系统主要硬件结构，本系统主要采用AT89C51单片机，在内部主要有基础逻辑控制单元、运算模块两个环节。AT89C51单片机在运行过程中，具有独立的储存器、程序存储器，且其内部具有不同的寻址方式及构成架构，在基础储存容量的前提下，可结合整体程序控制形式，进行执行程序指令的逐条拓展。

2.3 通信模块

本系统主要采用RS-486总线进行温度数据传输。在系统总线运行过程中为了保证电平转换过程的顺利进行，又在系统总线位置加入了MAX486驱动芯片。RS-486总线具有良好的数据传输速度及抗干扰能力，且可以实现较远距离的数据传输，对于分布式系统的稳定运行具有重要的维护作用。在具体的蔬菜大棚温度控制过程中，主要通过平衡式RS-486信息发送，然后结合差分式数据接收的形式，为数据通信提供充足的驱动力。

3 基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统软件设计

3.1 温度测控系统电路流程设计

主程序电路流程是整体温度控制系统的重点，其表明了相关温度控制系统的主要工作目标。在主程序设置过程中需要对部分系统模块进行初始化设置，然后进行按键程度的调控，以便实现工作温度、上限温度、下限温度等数据限度的合理控制。在温度设置完毕之后，可进行按下开机键开启温度控制系统。基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统主程序功能为单片机硬件资源初始化、温度数据采集、温度控制、温度越界警报等几个方面内容。

3.2 系统模块功能设计

该系统主要利用C语言对温度数据采集、示警系统、控制模块等相关模块的自动调用系统进行适当优化调试。在系统初始化环节，可对DS18B20型智能温度传感器进行初始化设置，启动DS18B20型智能温度传感器之后，系统终端可调用温度采集程序中传输到二进制数据，然后调用预警显示程序将所采集到的温度数值进行转化。当温度采集数据转化为可显示数据之后，预警程序可对DS18B20型智能温度传感器 内部预定的温度与设定后温度值进行统一对比，主要为启动——初始化——读取DS18B20型智能温度传感器素质——是否满足蔬菜生长温度需求——否/执行降温程序（是/显示当前温度）——结束。需要主要的是，在温度控制系统功能设置过程中，蔬菜大棚内部的实际温度会受到通风、加热器等多种因素的影响，再加上蔬菜生长阶段的变化对温度也有不同需求，因此在本次系统设计过程中，需要在DS18B20型智能温度传感器应用的基础上，对AT89C51单片机辅助功能进行适当调整。通过对大棚内部多个位置温度节点的控制检测，可在预警显示设备上显示当前大棚内部温度素质。而根据蔬菜实际生长温度分析，可结合大棚内部温度控制终端设置相应程序进行试点调节。

3.3 系统部分程序优化

一方面在DS18B20型智能温度传感器设置过程中，需要维持DS18B20型智能温度传感器在同一I/O线路内，在保证有效线路变换期内具有充足的电源电流供应的基础上，可以在温度变换过程中在I/O线路占设置一个较强的上拉程序，从而保证总线主机在温度变换期间可以始终维持高电平状态，为其他数据单线传输提供依据。同时由于DS18B20型智能温度传感元件具有传输性质，可以仅用一根数据线将其与单片机系统相连。当单片机与DS18B20型智能温度传感元件数据线连接之后，可以利用数据接口控制数据线状况并读取DS18B20型智能温度传感元件内部数据，便于整体数据的有效调控；另一方面在单片机应用模块应用环节，键盘是人机数据交互的重要模块，其可为单片机应用系统数据信息控制提供有效的依据。在实际应用过程中，为了保证数据模块联动控制，本次系统是设置主要采用矩阵式键盘系统。在矩阵式键盘运行过程中，主要分为行线、列线两个组成部分，通过行线与列线的交互连接，可以构成一个4*4的按键键盘。这种情况下，当系统按键数量处于一个较大的数值时，就可以降低一定的I/O接口频率。

4 结语

综上所述，基于单片机的温度控制系统对于蔬菜大棚生产效益的提升具有重要的意义。因此为了保证单片机温度控制系统实际效益得到充分地发挥，在实际单片机蔬菜大棚温度控制系统设计过程中，可以结合电子计算机、温度传感器等现代科学技术的应用，进行统一的系统模块设置。然后依据实际应用需求，选择合理的硬件元件及软件执行程序，从而为蔬菜大棚现代化管理模式的稳定运行提供依据。