吳成茂

摘要：日光溫室控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)能夠?qū)κ卟?、園藝大棚內(nèi)的溫度、空氣濕度、土壤濕度和光照度等環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有很好的推廣及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：日光溫室 控制系統(tǒng) 單片機(jī) 測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0026-02

日光溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。日光溫室以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的，在現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)中占據(jù)非常重要的作用。

1 需求分析

1.1 經(jīng)濟(jì)可行性

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為目的，系統(tǒng)實(shí)施后可以顯著提高工作效率，有助于園藝設(shè)施大棚溫濕度的智能調(diào)控，不僅可以節(jié)省大量的財(cái)力和物力，還可以解決目前我國(guó)農(nóng)業(yè)日光溫室在溫度和濕度控制方面所面臨的一些問(wèn)題，所以在經(jīng)濟(jì)上是完全可行的。

1.2 技術(shù)可行性

本系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用ACCESS，它能夠處理大量數(shù)據(jù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性、安全性，硬件系統(tǒng)利用單片機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件、升降溫設(shè)備以及傳感器等硬件設(shè)備進(jìn)行協(xié)同工作，因此，在技術(shù)上是可行的。

1.3 功能需求

本設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)的溫度、濕度測(cè)量和控制系統(tǒng)為核心來(lái)對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢。單片機(jī)能獨(dú)立完成各自功能，同時(shí)能根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫度進(jìn)行定時(shí)采集。測(cè)量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)的串行口和 RS-232總線通信協(xié)議把日光溫室中的溫度、濕度等參數(shù)及時(shí)上傳至上位機(jī)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，與設(shè)定值不符時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，以實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)工作原理

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波處理后存儲(chǔ)在控制器中，當(dāng)上位機(jī)查詢(xún)下位機(jī)時(shí)，下位機(jī)通過(guò)RS232總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)每隔10分鐘查詢(xún)一次所有的下位機(jī)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定當(dāng)前的溫室大棚的溫度和濕度，同時(shí)將其顯示在 LED屏上。上位機(jī)根據(jù)當(dāng)前日光溫室的溫度和濕度，判斷是否需要操作相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上位機(jī)除了正常的數(shù)據(jù)收集和顯示作用外，還可以通過(guò)按鍵進(jìn)行溫濕度的設(shè)定，查詢(xún)每個(gè)下位機(jī)的具體值。同時(shí)還具有報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫濕度異常時(shí)能進(jìn)行聲光報(bào)警。圖1為系統(tǒng)組成及控制原理圖。

2.2 系統(tǒng)模塊劃分

日光溫室測(cè)控系統(tǒng)主要是由上位機(jī)模塊和下位機(jī)模塊組成，下面分別介紹。

2.2.1 上位機(jī)模塊

對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)定，讀取執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、打印等操作。如果PC機(jī)沒(méi)有開(kāi)機(jī)，控制儀也可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并將測(cè)試數(shù)據(jù)存入內(nèi)部的大容量存儲(chǔ)器中，待PC機(jī)開(kāi)機(jī)后再將其傳入PC機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，上位機(jī)模塊圖如圖2所示。

2.2.2 下位機(jī)模塊

下位機(jī)模塊的主要由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器以及控濕設(shè)備等組成，其功能模塊要有：數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度采集和濕度采集，通訊模塊主要完成向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，如圖3所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

為了能夠使本系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，特對(duì)它進(jìn)行了全面的系統(tǒng)測(cè)試。首先通過(guò)白盒測(cè)試，逐一驗(yàn)證各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)結(jié)合調(diào)試來(lái)修正測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤及疏漏，白盒測(cè)試后再通過(guò)黑盒測(cè)試，保證軟件的各個(gè)功能能夠正常工作。

3.2 測(cè)試報(bào)告

（1）報(bào)警測(cè)試。針對(duì)不同植物在不同時(shí)期對(duì)溫濕度的不同要求，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入其最適溫濕度的范圍，當(dāng)采集的溫濕度值超出最適范圍時(shí)是否會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，經(jīng)過(guò)測(cè)試，能正常報(bào)警。

（2）數(shù)據(jù)采集測(cè)試。濕度采集時(shí)間的確定主要是通過(guò)定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)的，溫度和濕度都是每隔5min采集一次，兩者之間采集的時(shí)間間隔定為0.05s。經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)能夠按照預(yù)期的目的實(shí)時(shí)對(duì)溫度和濕度進(jìn)行采集。

（3）顯示屏測(cè)試。顯示屏主要是顯示上傳測(cè)得的溫濕度數(shù)據(jù)，下位機(jī)每隔10min向上位機(jī)傳送一次數(shù)據(jù)，并顯示在顯示屏上，經(jīng)過(guò)測(cè)試，顯示屏能正常顯示。

（4） 控制模塊測(cè)試。此模塊測(cè)試主要是對(duì)溫濕度超出范圍時(shí)，命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，直至數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，經(jīng)過(guò)測(cè)試，控制模塊的各功能正常。

（5）通信測(cè)試。通信功能主要是完成上、下位機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸和交換，經(jīng)過(guò)測(cè)試，上下位機(jī)之間能夠正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作，下位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的把采集得到的參量傳回到上位機(jī)，上位機(jī)也可以根據(jù)實(shí)際的需要命令下位機(jī)進(jìn)行相關(guān)的操作，說(shuō)明上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信正常。

4 結(jié)語(yǔ)

本控制系統(tǒng)以單片機(jī)的控制為核心，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度和濕度，并設(shè)定了這兩個(gè)參數(shù)的上下限定值，并具有相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的限定值時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，而且同時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)使相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行。當(dāng)參數(shù)值恢復(fù)到設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。從而使環(huán)境的溫濕度在一定的范圍內(nèi)得到控制。

本文在撰寫(xiě)過(guò)程中得到了西昌學(xué)院汽車(chē)與電子工程學(xué)院院長(zhǎng)陳宗榮教授的悉心指導(dǎo)，在此對(duì)他表示感謝。

參考文獻(xiàn)

[1]楊其長(zhǎng)主編.設(shè)施園藝研究新進(jìn)展[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社出版社，2009.4.

[2]徐家珆主編.軟件工程方法與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.9.

[3]譚浩強(qiáng)著.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.11.

[4]胡健主編.單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

摘要：日光溫室控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)能夠?qū)κ卟?、園藝大棚內(nèi)的溫度、空氣濕度、土壤濕度和光照度等環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有很好的推廣及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：日光溫室 控制系統(tǒng) 單片機(jī) 測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0026-02

日光溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。日光溫室以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的，在現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)中占據(jù)非常重要的作用。

1 需求分析

1.1 經(jīng)濟(jì)可行性

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為目的，系統(tǒng)實(shí)施后可以顯著提高工作效率，有助于園藝設(shè)施大棚溫濕度的智能調(diào)控，不僅可以節(jié)省大量的財(cái)力和物力，還可以解決目前我國(guó)農(nóng)業(yè)日光溫室在溫度和濕度控制方面所面臨的一些問(wèn)題，所以在經(jīng)濟(jì)上是完全可行的。

1.2 技術(shù)可行性

本系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用ACCESS，它能夠處理大量數(shù)據(jù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性、安全性，硬件系統(tǒng)利用單片機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件、升降溫設(shè)備以及傳感器等硬件設(shè)備進(jìn)行協(xié)同工作，因此，在技術(shù)上是可行的。

1.3 功能需求

本設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)的溫度、濕度測(cè)量和控制系統(tǒng)為核心來(lái)對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢。單片機(jī)能獨(dú)立完成各自功能，同時(shí)能根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫度進(jìn)行定時(shí)采集。測(cè)量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)的串行口和 RS-232總線通信協(xié)議把日光溫室中的溫度、濕度等參數(shù)及時(shí)上傳至上位機(jī)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，與設(shè)定值不符時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，以實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)工作原理

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波處理后存儲(chǔ)在控制器中，當(dāng)上位機(jī)查詢(xún)下位機(jī)時(shí)，下位機(jī)通過(guò)RS232總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)每隔10分鐘查詢(xún)一次所有的下位機(jī)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定當(dāng)前的溫室大棚的溫度和濕度，同時(shí)將其顯示在 LED屏上。上位機(jī)根據(jù)當(dāng)前日光溫室的溫度和濕度，判斷是否需要操作相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上位機(jī)除了正常的數(shù)據(jù)收集和顯示作用外，還可以通過(guò)按鍵進(jìn)行溫濕度的設(shè)定，查詢(xún)每個(gè)下位機(jī)的具體值。同時(shí)還具有報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫濕度異常時(shí)能進(jìn)行聲光報(bào)警。圖1為系統(tǒng)組成及控制原理圖。

2.2 系統(tǒng)模塊劃分

日光溫室測(cè)控系統(tǒng)主要是由上位機(jī)模塊和下位機(jī)模塊組成，下面分別介紹。

2.2.1 上位機(jī)模塊

對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)定，讀取執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、打印等操作。如果PC機(jī)沒(méi)有開(kāi)機(jī)，控制儀也可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并將測(cè)試數(shù)據(jù)存入內(nèi)部的大容量存儲(chǔ)器中，待PC機(jī)開(kāi)機(jī)后再將其傳入PC機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，上位機(jī)模塊圖如圖2所示。

2.2.2 下位機(jī)模塊

下位機(jī)模塊的主要由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器以及控濕設(shè)備等組成，其功能模塊要有：數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度采集和濕度采集，通訊模塊主要完成向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，如圖3所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

為了能夠使本系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，特對(duì)它進(jìn)行了全面的系統(tǒng)測(cè)試。首先通過(guò)白盒測(cè)試，逐一驗(yàn)證各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)結(jié)合調(diào)試來(lái)修正測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤及疏漏，白盒測(cè)試后再通過(guò)黑盒測(cè)試，保證軟件的各個(gè)功能能夠正常工作。

3.2 測(cè)試報(bào)告

（1）報(bào)警測(cè)試。針對(duì)不同植物在不同時(shí)期對(duì)溫濕度的不同要求，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入其最適溫濕度的范圍，當(dāng)采集的溫濕度值超出最適范圍時(shí)是否會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，經(jīng)過(guò)測(cè)試，能正常報(bào)警。

（2）數(shù)據(jù)采集測(cè)試。濕度采集時(shí)間的確定主要是通過(guò)定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)的，溫度和濕度都是每隔5min采集一次，兩者之間采集的時(shí)間間隔定為0.05s。經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)能夠按照預(yù)期的目的實(shí)時(shí)對(duì)溫度和濕度進(jìn)行采集。

（3）顯示屏測(cè)試。顯示屏主要是顯示上傳測(cè)得的溫濕度數(shù)據(jù)，下位機(jī)每隔10min向上位機(jī)傳送一次數(shù)據(jù)，并顯示在顯示屏上，經(jīng)過(guò)測(cè)試，顯示屏能正常顯示。

（4） 控制模塊測(cè)試。此模塊測(cè)試主要是對(duì)溫濕度超出范圍時(shí)，命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，直至數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，經(jīng)過(guò)測(cè)試，控制模塊的各功能正常。

（5）通信測(cè)試。通信功能主要是完成上、下位機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸和交換，經(jīng)過(guò)測(cè)試，上下位機(jī)之間能夠正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作，下位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的把采集得到的參量傳回到上位機(jī)，上位機(jī)也可以根據(jù)實(shí)際的需要命令下位機(jī)進(jìn)行相關(guān)的操作，說(shuō)明上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信正常。

4 結(jié)語(yǔ)

本控制系統(tǒng)以單片機(jī)的控制為核心，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度和濕度，并設(shè)定了這兩個(gè)參數(shù)的上下限定值，并具有相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的限定值時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，而且同時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)使相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行。當(dāng)參數(shù)值恢復(fù)到設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。從而使環(huán)境的溫濕度在一定的范圍內(nèi)得到控制。

本文在撰寫(xiě)過(guò)程中得到了西昌學(xué)院汽車(chē)與電子工程學(xué)院院長(zhǎng)陳宗榮教授的悉心指導(dǎo)，在此對(duì)他表示感謝。

參考文獻(xiàn)

[1]楊其長(zhǎng)主編.設(shè)施園藝研究新進(jìn)展[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社出版社，2009.4.

[2]徐家珆主編.軟件工程方法與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.9.

[3]譚浩強(qiáng)著.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.11.

[4]胡健主編.單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

摘要：日光溫室控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)能夠?qū)κ卟?、園藝大棚內(nèi)的溫度、空氣濕度、土壤濕度和光照度等環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有很好的推廣及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：日光溫室 控制系統(tǒng) 單片機(jī) 測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0026-02

日光溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。日光溫室以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的，在現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)中占據(jù)非常重要的作用。

1 需求分析

1.1 經(jīng)濟(jì)可行性

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為目的，系統(tǒng)實(shí)施后可以顯著提高工作效率，有助于園藝設(shè)施大棚溫濕度的智能調(diào)控，不僅可以節(jié)省大量的財(cái)力和物力，還可以解決目前我國(guó)農(nóng)業(yè)日光溫室在溫度和濕度控制方面所面臨的一些問(wèn)題，所以在經(jīng)濟(jì)上是完全可行的。

1.2 技術(shù)可行性

本系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用ACCESS，它能夠處理大量數(shù)據(jù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性、安全性，硬件系統(tǒng)利用單片機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件、升降溫設(shè)備以及傳感器等硬件設(shè)備進(jìn)行協(xié)同工作，因此，在技術(shù)上是可行的。

1.3 功能需求

本設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)的溫度、濕度測(cè)量和控制系統(tǒng)為核心來(lái)對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢。單片機(jī)能獨(dú)立完成各自功能，同時(shí)能根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫度進(jìn)行定時(shí)采集。測(cè)量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)的串行口和 RS-232總線通信協(xié)議把日光溫室中的溫度、濕度等參數(shù)及時(shí)上傳至上位機(jī)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，與設(shè)定值不符時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，以實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)工作原理

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波處理后存儲(chǔ)在控制器中，當(dāng)上位機(jī)查詢(xún)下位機(jī)時(shí)，下位機(jī)通過(guò)RS232總線將溫度值和濕度值傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)每隔10分鐘查詢(xún)一次所有的下位機(jī)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定當(dāng)前的溫室大棚的溫度和濕度，同時(shí)將其顯示在 LED屏上。上位機(jī)根據(jù)當(dāng)前日光溫室的溫度和濕度，判斷是否需要操作相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上位機(jī)除了正常的數(shù)據(jù)收集和顯示作用外，還可以通過(guò)按鍵進(jìn)行溫濕度的設(shè)定，查詢(xún)每個(gè)下位機(jī)的具體值。同時(shí)還具有報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫濕度異常時(shí)能進(jìn)行聲光報(bào)警。圖1為系統(tǒng)組成及控制原理圖。

2.2 系統(tǒng)模塊劃分

日光溫室測(cè)控系統(tǒng)主要是由上位機(jī)模塊和下位機(jī)模塊組成，下面分別介紹。

2.2.1 上位機(jī)模塊

對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)定，讀取執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、打印等操作。如果PC機(jī)沒(méi)有開(kāi)機(jī)，控制儀也可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并將測(cè)試數(shù)據(jù)存入內(nèi)部的大容量存儲(chǔ)器中，待PC機(jī)開(kāi)機(jī)后再將其傳入PC機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，上位機(jī)模塊圖如圖2所示。

2.2.2 下位機(jī)模塊

下位機(jī)模塊的主要由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器以及控濕設(shè)備等組成，其功能模塊要有：數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊和控制模塊。采集模塊主要完成溫度采集和濕度采集，通訊模塊主要完成向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，如圖3所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 測(cè)試方法

為了能夠使本系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，特對(duì)它進(jìn)行了全面的系統(tǒng)測(cè)試。首先通過(guò)白盒測(cè)試，逐一驗(yàn)證各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)結(jié)合調(diào)試來(lái)修正測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤及疏漏，白盒測(cè)試后再通過(guò)黑盒測(cè)試，保證軟件的各個(gè)功能能夠正常工作。

3.2 測(cè)試報(bào)告

（1）報(bào)警測(cè)試。針對(duì)不同植物在不同時(shí)期對(duì)溫濕度的不同要求，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入其最適溫濕度的范圍，當(dāng)采集的溫濕度值超出最適范圍時(shí)是否會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，經(jīng)過(guò)測(cè)試，能正常報(bào)警。

（2）數(shù)據(jù)采集測(cè)試。濕度采集時(shí)間的確定主要是通過(guò)定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)的，溫度和濕度都是每隔5min采集一次，兩者之間采集的時(shí)間間隔定為0.05s。經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)能夠按照預(yù)期的目的實(shí)時(shí)對(duì)溫度和濕度進(jìn)行采集。

（3）顯示屏測(cè)試。顯示屏主要是顯示上傳測(cè)得的溫濕度數(shù)據(jù)，下位機(jī)每隔10min向上位機(jī)傳送一次數(shù)據(jù)，并顯示在顯示屏上，經(jīng)過(guò)測(cè)試，顯示屏能正常顯示。

（4） 控制模塊測(cè)試。此模塊測(cè)試主要是對(duì)溫濕度超出范圍時(shí)，命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，直至數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，經(jīng)過(guò)測(cè)試，控制模塊的各功能正常。

（5）通信測(cè)試。通信功能主要是完成上、下位機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸和交換，經(jīng)過(guò)測(cè)試，上下位機(jī)之間能夠正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作，下位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的把采集得到的參量傳回到上位機(jī)，上位機(jī)也可以根據(jù)實(shí)際的需要命令下位機(jī)進(jìn)行相關(guān)的操作，說(shuō)明上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信正常。

4 結(jié)語(yǔ)

本控制系統(tǒng)以單片機(jī)的控制為核心，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度和濕度，并設(shè)定了這兩個(gè)參數(shù)的上下限定值，并具有相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的限定值時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，而且同時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)使相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行。當(dāng)參數(shù)值恢復(fù)到設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。從而使環(huán)境的溫濕度在一定的范圍內(nèi)得到控制。

本文在撰寫(xiě)過(guò)程中得到了西昌學(xué)院汽車(chē)與電子工程學(xué)院院長(zhǎng)陳宗榮教授的悉心指導(dǎo)，在此對(duì)他表示感謝。

參考文獻(xiàn)

[1]楊其長(zhǎng)主編.設(shè)施園藝研究新進(jìn)展[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社出版社，2009.4.

[2]徐家珆主編.軟件工程方法與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.9.

[3]譚浩強(qiáng)著.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.11.

[4]胡健主編.單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.