基于AT89C52的日光温室控制系统设计
2014-12-13吴成茂
吴成茂
摘要：日光温室控制系统采用AT89C52单片机作为主控制器，系统采用C语言进行开发，实验证明，本系统能够对蔬菜、园艺大棚内的温度、空气湿度、土壤湿度和光照度等环境因素进行监测与控制，且具有结构简单、成本低和可靠性高等诸多优点，具有很好的推广及应用前景。
关键词：日光温室 控制系统 单片机 测试
中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0026-02
日光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。日光温室以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的，在现代化设施农业中占据非常重要的作用。
1 需求分析
1.1 经济可行性
本系统开发主要是以农业生产为目的，系统实施后可以显著提高工作效率，有助于园艺设施大棚温湿度的智能调控，不仅可以节省大量的财力和物力，还可以解决目前我国农业日光温室在温度和湿度控制方面所面临的一些问题，所以在经济上是完全可行的。
1.2 技术可行性
本系统软件采用C语言进行开发，数据库管理系统采用ACCESS，它能够处理大量数据，同时保持数据的完整性、安全性，硬件系统利用单片机、计算机软件、升降温设备以及传感器等硬件设备进行协同工作，因此，在技术上是可行的。
1.3 功能需求
本设计以AT89C52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总线通信协议把日光温室中的温度、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。
2 系统设计
2.1 系统工作原理
数据采集系统的下位机采集现场温度和湿度，经过数字滤波处理后存储在控制器中，当上位机查询下位机时，下位机通过RS232总线将温度值和湿度值传输至上位机。上位机每隔10分钟查询一次所有的下位机，将采集到的数据进行处理，确定当前的温室大棚的温度和湿度，同时将其显示在 LED屏上。上位机根据当前日光温室的温度和湿度，判断是否需要操作相应的执行机构。上位机除了正常的数据收集和显示作用外，还可以通过按键进行温湿度的设定，查询每个下位机的具体值。同时还具有报警功能，当系统检测到温湿度异常时能进行声光报警。图1为系统组成及控制原理图。
2.2 系统模块划分
日光温室测控系统主要是由上位机模块和下位机模块组成，下面分别介绍。
2.2.1 上位机模块
对整个系统进行配置和参数设定，读取执行机构测量的数据，进行存储、显示、打印等操作。如果PC机没有开机，控制仪也可自动进行数据采集和控制，并将测试数据存入内部的大容量存储器中，待PC机开机后再将其传入PC机数据库中，上位机模块图如图2所示。
2.2.2 下位机模块
下位机模块的主要由传感器、A/D转换器以及控湿设备等组成，其功能模块要有：数据采集模块、通信模块和控制模块。采集模块主要完成温度采集和湿度采集，通讯模块主要完成向上位机传输数据，如图3所示。
3 系统测试
3.1 测试方法
为了能够使本系统运行更加稳定，特对它进行了全面的系统测试。首先通过白盒测试，逐一验证各个功能模块的实现，通过结合调试来修正测试中发现的错误及疏漏，白盒测试后再通过黑盒测试，保证软件的各个功能能够正常工作。
3.2 测试报告
（1）报警测试。针对不同植物在不同时期对温湿度的不同要求，可以通过键盘输入其最适温湿度的范围，当采集的温湿度值超出最适范围时是否会发出报警声，经过测试，能正常报警。
（2）数据采集测试。湿度采集时间的确定主要是通过定时器T0实现的，温度和湿度都是每隔5min采集一次，两者之间采集的时间间隔定为0.05s。经过测试，系统能够按照预期的目的实时对温度和湿度进行采集。
（3）显示屏测试。显示屏主要是显示上传测得的温湿度数据，下位机每隔10min向上位机传送一次数据，并显示在显示屏上，经过测试，显示屏能正常显示。
（4） 控制模块测试。此模块测试主要是对温湿度超出范围时，命令执行机构进行相应的调控，直至数据恢复正常，达到系统设计的目的，经过测试，控制模块的各功能正常。
（5）通信测试。通信功能主要是完成上、下位机之间数据的传输和交换，经过测试，上下位机之间能够正常的进行数据交换工作，下位机能够实时的把采集得到的参量传回到上位机，上位机也可以根据实际的需要命令下位机进行相关的操作，说明上下位机之间的数据通信正常。
4 结语
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。
本文在撰写过程中得到了西昌学院汽车与电子工程学院院长陈宗荣教授的悉心指导，在此对他表示感谢。
参考文献
[1]杨其长主编.设施园艺研究新进展[M].北京：中国农业科学技术出版社出版社，2009.4.
[2]徐家珆主编.软件工程方法与实践[M].北京：电子工业出版社，2007.9.
[3]谭浩强著.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.11.
[4]胡健主编.单片机原理及接口技术实践教程[M].北京：中国铁道出版社，2004.
摘要：日光温室控制系统采用AT89C52单片机作为主控制器，系统采用C语言进行开发，实验证明，本系统能够对蔬菜、园艺大棚内的温度、空气湿度、土壤湿度和光照度等环境因素进行监测与控制，且具有结构简单、成本低和可靠性高等诸多优点，具有很好的推广及应用前景。
关键词：日光温室 控制系统 单片机 测试
中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0026-02
日光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。日光温室以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的，在现代化设施农业中占据非常重要的作用。
1 需求分析
1.1 经济可行性
本系统开发主要是以农业生产为目的，系统实施后可以显著提高工作效率，有助于园艺设施大棚温湿度的智能调控，不仅可以节省大量的财力和物力，还可以解决目前我国农业日光温室在温度和湿度控制方面所面临的一些问题，所以在经济上是完全可行的。
1.2 技术可行性
本系统软件采用C语言进行开发，数据库管理系统采用ACCESS，它能够处理大量数据，同时保持数据的完整性、安全性，硬件系统利用单片机、计算机软件、升降温设备以及传感器等硬件设备进行协同工作，因此，在技术上是可行的。
1.3 功能需求
本设计以AT89C52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总线通信协议把日光温室中的温度、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。
2 系统设计
2.1 系统工作原理
数据采集系统的下位机采集现场温度和湿度，经过数字滤波处理后存储在控制器中，当上位机查询下位机时，下位机通过RS232总线将温度值和湿度值传输至上位机。上位机每隔10分钟查询一次所有的下位机，将采集到的数据进行处理，确定当前的温室大棚的温度和湿度，同时将其显示在 LED屏上。上位机根据当前日光温室的温度和湿度，判断是否需要操作相应的执行机构。上位机除了正常的数据收集和显示作用外，还可以通过按键进行温湿度的设定，查询每个下位机的具体值。同时还具有报警功能，当系统检测到温湿度异常时能进行声光报警。图1为系统组成及控制原理图。
2.2 系统模块划分
日光温室测控系统主要是由上位机模块和下位机模块组成，下面分别介绍。
2.2.1 上位机模块
对整个系统进行配置和参数设定，读取执行机构测量的数据，进行存储、显示、打印等操作。如果PC机没有开机，控制仪也可自动进行数据采集和控制，并将测试数据存入内部的大容量存储器中，待PC机开机后再将其传入PC机数据库中，上位机模块图如图2所示。
2.2.2 下位机模块
下位机模块的主要由传感器、A/D转换器以及控湿设备等组成，其功能模块要有：数据采集模块、通信模块和控制模块。采集模块主要完成温度采集和湿度采集，通讯模块主要完成向上位机传输数据，如图3所示。
3 系统测试
3.1 测试方法
为了能够使本系统运行更加稳定，特对它进行了全面的系统测试。首先通过白盒测试，逐一验证各个功能模块的实现，通过结合调试来修正测试中发现的错误及疏漏，白盒测试后再通过黑盒测试，保证软件的各个功能能够正常工作。
3.2 测试报告
（1）报警测试。针对不同植物在不同时期对温湿度的不同要求，可以通过键盘输入其最适温湿度的范围，当采集的温湿度值超出最适范围时是否会发出报警声，经过测试，能正常报警。
（2）数据采集测试。湿度采集时间的确定主要是通过定时器T0实现的，温度和湿度都是每隔5min采集一次，两者之间采集的时间间隔定为0.05s。经过测试，系统能够按照预期的目的实时对温度和湿度进行采集。
（3）显示屏测试。显示屏主要是显示上传测得的温湿度数据，下位机每隔10min向上位机传送一次数据，并显示在显示屏上，经过测试，显示屏能正常显示。
（4） 控制模块测试。此模块测试主要是对温湿度超出范围时，命令执行机构进行相应的调控，直至数据恢复正常，达到系统设计的目的，经过测试，控制模块的各功能正常。
（5）通信测试。通信功能主要是完成上、下位机之间数据的传输和交换，经过测试，上下位机之间能够正常的进行数据交换工作，下位机能够实时的把采集得到的参量传回到上位机，上位机也可以根据实际的需要命令下位机进行相关的操作，说明上下位机之间的数据通信正常。
4 结语
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。
本文在撰写过程中得到了西昌学院汽车与电子工程学院院长陈宗荣教授的悉心指导，在此对他表示感谢。
参考文献
[1]杨其长主编.设施园艺研究新进展[M].北京：中国农业科学技术出版社出版社，2009.4.
[2]徐家珆主编.软件工程方法与实践[M].北京：电子工业出版社，2007.9.
[3]谭浩强著.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.11.
[4]胡健主编.单片机原理及接口技术实践教程[M].北京：中国铁道出版社，2004.
摘要：日光温室控制系统采用AT89C52单片机作为主控制器，系统采用C语言进行开发，实验证明，本系统能够对蔬菜、园艺大棚内的温度、空气湿度、土壤湿度和光照度等环境因素进行监测与控制，且具有结构简单、成本低和可靠性高等诸多优点，具有很好的推广及应用前景。
关键词：日光温室 控制系统 单片机 测试
中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0026-02
日光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。日光温室以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的，在现代化设施农业中占据非常重要的作用。
1 需求分析
1.1 经济可行性
本系统开发主要是以农业生产为目的，系统实施后可以显著提高工作效率，有助于园艺设施大棚温湿度的智能调控，不仅可以节省大量的财力和物力，还可以解决目前我国农业日光温室在温度和湿度控制方面所面临的一些问题，所以在经济上是完全可行的。
1.2 技术可行性
本系统软件采用C语言进行开发，数据库管理系统采用ACCESS，它能够处理大量数据，同时保持数据的完整性、安全性，硬件系统利用单片机、计算机软件、升降温设备以及传感器等硬件设备进行协同工作，因此，在技术上是可行的。
1.3 功能需求
本设计以AT89C52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总线通信协议把日光温室中的温度、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。
2 系统设计
2.1 系统工作原理
数据采集系统的下位机采集现场温度和湿度，经过数字滤波处理后存储在控制器中，当上位机查询下位机时，下位机通过RS232总线将温度值和湿度值传输至上位机。上位机每隔10分钟查询一次所有的下位机，将采集到的数据进行处理，确定当前的温室大棚的温度和湿度，同时将其显示在 LED屏上。上位机根据当前日光温室的温度和湿度，判断是否需要操作相应的执行机构。上位机除了正常的数据收集和显示作用外，还可以通过按键进行温湿度的设定，查询每个下位机的具体值。同时还具有报警功能，当系统检测到温湿度异常时能进行声光报警。图1为系统组成及控制原理图。
2.2 系统模块划分
日光温室测控系统主要是由上位机模块和下位机模块组成，下面分别介绍。
2.2.1 上位机模块
对整个系统进行配置和参数设定，读取执行机构测量的数据，进行存储、显示、打印等操作。如果PC机没有开机，控制仪也可自动进行数据采集和控制，并将测试数据存入内部的大容量存储器中，待PC机开机后再将其传入PC机数据库中，上位机模块图如图2所示。
2.2.2 下位机模块
下位机模块的主要由传感器、A/D转换器以及控湿设备等组成，其功能模块要有：数据采集模块、通信模块和控制模块。采集模块主要完成温度采集和湿度采集，通讯模块主要完成向上位机传输数据，如图3所示。
3 系统测试
3.1 测试方法
为了能够使本系统运行更加稳定，特对它进行了全面的系统测试。首先通过白盒测试，逐一验证各个功能模块的实现，通过结合调试来修正测试中发现的错误及疏漏，白盒测试后再通过黑盒测试，保证软件的各个功能能够正常工作。
3.2 测试报告
（1）报警测试。针对不同植物在不同时期对温湿度的不同要求，可以通过键盘输入其最适温湿度的范围，当采集的温湿度值超出最适范围时是否会发出报警声，经过测试，能正常报警。
（2）数据采集测试。湿度采集时间的确定主要是通过定时器T0实现的，温度和湿度都是每隔5min采集一次，两者之间采集的时间间隔定为0.05s。经过测试，系统能够按照预期的目的实时对温度和湿度进行采集。
（3）显示屏测试。显示屏主要是显示上传测得的温湿度数据，下位机每隔10min向上位机传送一次数据，并显示在显示屏上，经过测试，显示屏能正常显示。
（4） 控制模块测试。此模块测试主要是对温湿度超出范围时，命令执行机构进行相应的调控，直至数据恢复正常，达到系统设计的目的，经过测试，控制模块的各功能正常。
（5）通信测试。通信功能主要是完成上、下位机之间数据的传输和交换，经过测试，上下位机之间能够正常的进行数据交换工作，下位机能够实时的把采集得到的参量传回到上位机，上位机也可以根据实际的需要命令下位机进行相关的操作，说明上下位机之间的数据通信正常。
4 结语
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。
本文在撰写过程中得到了西昌学院汽车与电子工程学院院长陈宗荣教授的悉心指导，在此对他表示感谢。
参考文献
[1]杨其长主编.设施园艺研究新进展[M].北京：中国农业科学技术出版社出版社，2009.4.
[2]徐家珆主编.软件工程方法与实践[M].北京：电子工业出版社，2007.9.
[3]谭浩强著.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009.11.
[4]胡健主编.单片机原理及接口技术实践教程[M].北京：中国铁道出版社，2004.
