【摘 要】針對傳統(tǒng)花房人工控制效率低的缺點，設(shè)計一種花房溫度控制電路系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過溫度傳感器采集溫度，并將采集的溫度值送給單片機，經(jīng)單片機處理后在顯示模塊上顯示，并與溫度設(shè)定值比較，根據(jù)比較結(jié)果來控制報警電路和加熱裝置以及降溫設(shè)備的啟動與否。單片機與PC機通過串口連接，在計算機上可以進行遠程監(jiān)控。本設(shè)計通過了Proteus仿真，實現(xiàn)了對花房的溫度檢測與控制。本設(shè)計具有效率高、靈活性好的優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】DS18B20 AT89C51 PC 溫度測量與控制

前言：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求顯著提高，對花卉的需求量也急劇上升，尤其是作為觀賞和禮品的花卉，為他們提供一個更適宜其生長的生存環(huán)境，以提早或延遲花期，最終將會給我們帶來巨大的經(jīng)濟效益。

傳統(tǒng)的花房由人工通過簡單的儀器儀表來測量各個環(huán)境的狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)經(jīng)驗手動開啟和關(guān)閉各種花房調(diào)節(jié)裝置，效率低、控制效果不好[1]，而溫室智能控制設(shè)備價格昂貴、成本高，而且操作復(fù)雜，不適合我國廣大花農(nóng)尤其是一些不太發(fā)達地區(qū)花農(nóng)的情況，在中低檔花房控制中應(yīng)用不普遍，不能滿足廣大花農(nóng)的需求；而采用單片機對他們進行控制不僅方便、簡單、靈活性大，而且還可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標。符合農(nóng)民的消費水平，適合我國的國情。

一、系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計以AT89C51單片機作為控制核心，通過DS18B20傳感器模塊采集溫度，控制器通過溫度傳感器實時監(jiān)測各點的溫度變化，并在LCD1602上同時顯示各點的溫度，將檢測到的溫度值與花房溫度的設(shè)定值比較，根據(jù)比較結(jié)果開啟報警裝置和加熱裝置、降溫裝置，并通過串口將檢測到的溫度信息發(fā)送到上位機，從而遠程實現(xiàn)對環(huán)境的整個監(jiān)測。大部分花房內(nèi)的最適宜溫度為10度到30度，設(shè)置報警溫度時，可以將下限溫度設(shè)為15度，上限溫度設(shè)為25度，這樣可以將最佳溫度設(shè)定在一定范圍內(nèi)，而不是某一點，避免了繼電器的頻繁開關(guān)，延長了元器件的壽命。

用以AT89C51為核心的單片機控制方案，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的溫度檢測和控制功能，還能利用其具有串行口的功能，將檢測到的溫度送到上位機。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖說明：（1）溫度采集模塊采集花房內(nèi)多點的溫度值。（2）顯示模塊中采用LCD1602用來實時顯示當前的溫度值和溫度值上下限。（3）顯示模塊中的按鍵用來設(shè)定報警溫度的上下限，并在LCD1602上顯示。（4）AT89C51處理來自溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并通過異步串行通信送上位機顯示。（5）如果采集的溫度值在設(shè)定的溫度上下限范圍內(nèi)，則繼電器和執(zhí)行機構(gòu)不工作，否則繼電器接通，執(zhí)行機構(gòu)工作。（6）通過上位機可以實現(xiàn)鍵盤一樣的操作，并有很好的人機交互界面，方便遠程和實時監(jiān)控。

二、硬件電路設(shè)計

硬件電路設(shè)計包括溫度采集模塊的設(shè)計、按鍵模塊的設(shè)計、顯示模塊的設(shè)計、報警模塊的設(shè)計、繼電器控制電路的設(shè)計、通信模塊的設(shè)計。溫度采集模塊采用兩個DS18B20數(shù)字溫度傳感器組成，DS18B20為數(shù)字溫度傳感器，內(nèi)部已經(jīng)集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用它可以節(jié)省很多外圍電路。按鍵模塊由四個獨立式按鍵組成。要用于初始化時報警溫度上下限的設(shè)定。顯示模塊采用LCD1602顯示。報警模塊由紅綠LED燈和蜂鳴器組成，如果溫度高于設(shè)定溫度的上限，則紅燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲響；如果溫度低于設(shè)定溫度的下限，則黃燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲響。繼電器控制控制電路分為控制電路和主電路，控制電路通過三極管組成放大電路，二極管用來保護三極管，防止電流過大損壞元器件。當花房內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度的上限時，繼電器閉合，電機轉(zhuǎn)動，開始降溫。隨著計算機技術(shù)特別是單片機技術(shù)的發(fā)展，串口通信在諸多領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用，計算機可以通過串口來獲取單片機的各種數(shù)據(jù)，然后利用計算機強大的功能進行處理，再根據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機，實現(xiàn)遠程控制設(shè)備[3]。本設(shè)計的通信模塊采用虛擬終端實時顯示采集到的溫度，模擬串口通信。

三、軟件設(shè)計

采用Keil C51[2]軟件編寫C語言程序，在Proteus內(nèi)搭建仿真環(huán)境，將編寫成功的.hex文件下載到仿真環(huán)境內(nèi)的單片機內(nèi)，即可看到仿真結(jié)果。

四、仿真結(jié)果

圖2為系統(tǒng)仿真圖，仿真中實現(xiàn)了單片機向PC機發(fā)送數(shù)據(jù)的仿真，在虛擬終端上顯示了單片機向PC機發(fā)送的兩路數(shù)據(jù)。模擬了數(shù)據(jù)的遠程傳輸。

圖2系統(tǒng)仿真圖

五、結(jié)語

本次設(shè)計在Proteus平臺上設(shè)計整個電路，并仿真將得出的數(shù)據(jù)進行顯示，驗證了設(shè)計的正確性，實現(xiàn)的功能可以達到設(shè)計要求，虛擬終端顯示的數(shù)據(jù)只能是整數(shù)，不能顯示LCD1602上數(shù)據(jù)的小數(shù)，有著一定的差距，但這種差距并不影響設(shè)計結(jié)果，只是模擬數(shù)據(jù)的遠程傳輸。采用單片機設(shè)計實現(xiàn)可以減小成本、靈活性大等優(yōu)點。所以單片機在節(jié)約成本方面具有不可替代的作用。

參考文獻：

[1]李增詳，史國興，楊霞等.溫室花卉智能管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2010，（7）： 197-198.

[2]金杰.MCS-51單片機C語言程序設(shè)計與實踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011： 66-70.

作者簡介：

路盼（1988.4-），河南省鄧州市，碩士研究生，專業(yè)：信息與通信工程。

蔡剛（1990.3-），貴州省織金縣，碩士研究生，專業(yè)：信息與通信工程。