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计算机工程应用技术 C o m p u t e r K n o w l e d g e a n d T e c h n o l o g y 电脑知识 第 12 卷第 31 期 2016 年 11 月 用于温室大棚的多路远程温控系统设计 王一涯 1 ， 牛 涛 2 ， 陈曙光 3 ， 王宪菊 3 （ 1. 阜阳市春江农业科技有限公司 ， 安徽 阜阳 236000 ； 2 . 阜阳市欣牛农业科技有限公司 ， 安徽 阜阳 236000 ； 3. 阜阳师范学院 ， 安徽 阜阳 236037 ） 摘 要 在 利 用 温 室 大 棚 进 行 农 作 物 培 育 时 ， 温 度 是 影 响 其 生 长 、 发 育 的 关 键 因 素 之 一 ， 因 此 对 温 室 大 棚 进 行 多 点 温 度 监 控 ， 采 取 有 效 的 措 施 控 制 大 棚 温 度 在 一 定 范 围 内 显 得 尤 为 重 要 。 设 计 了 一 种 基 于 单 片 机 的 温 室 大 棚 多 点 温 度 监 控 系 统 。 系 统 中 选 用DS18B20 传 感 器 作 为 测 温 元 件 ， 以STC89C52 单 片 机 为 核 心 ， 进 行 多 点 温 度 检 测 并 以1602 液 晶 显 示 数 据 。 同 时 ， 通 过 串 口 与PC 进 行 通 信 ， 并 以VB 编 写 的 上 位 机 界 面 将 各 点 温 度 以 曲 线 的 形 式 显 示 出 来 ， 可 保 存 相 关 温 度 数 据 。 经 多 次 试验证明 ， 该系统温度测量范围广 ， 稳定性好 ， 能够长时间工作 ， 基本上能够满足温室大棚温度监控的需求 。 关键词 DS18B20; 温度监控系统;1602 液晶;VB; 单片机 中图分类号 TP368 文献标识码 A 文章编号 1009-3044201631-0237-03 DesignofMulti-ChannelandRemoteTemperatureControlSystemUsedinGreenhouses WANGYi-ya 1 ， NIU-Tao 2 ， CHENShu-guang 3 ， WANGXian-jv 3 （1.Fuyang Chunjiang Agricultural Technology Co.,Ltd, Fuyang 236000, China; 2.Fuyang Xinniu Agricultural Technology Co., Ltd,Fuyang236000,China;3.FuyangNormalUniversity,Fuyang 236037,China Abstract Temperature is one of the key elements in influencing the growth and development of vegetables, when cultivating them in greenhouse. Therefore, it is especially important to monitor the temperature multi-point, thus, effective measures can be taken to stabilize the temperature in the greenhouse within a certain range. a kind of greenhouses multi-point temperature moni- toring system based on single chip microcomputer is designed. Sensor DS18B20 is chosen to be the temperature measuring ele- ment, STC89C52 single-chip microcomputer as the core, and the data of the multi-point temperature detection is to display by the 1602 LCD.At the same time, communicating with the PC through the serial port, related temperature data will be displayed and then preserved through the surface of the upper machine written byVB in the of curve. Many experiments proved that, this system can basically satisfy the demand of monitoring the temperature in Greenhouses because of the advantages of temper- aturemeasurementrange,goodstabilityandtheabilityofworkingforalongtime. KeywordsDS18B20;Temperaturemonitoringsystem;LCD1602;VB;MCU 1 引言 环 境 因 素 的 适 宜 与 否 对 于 温 室 大 棚 系 统 来 说 是 首 要 考 虑 的 问 题 ， 也 是 其 需 要 克 服 的 关 键 技 术 之 一 ， 如 果 仅 靠 人 工 管 理 的 方 法 是 无 法 单 独 实 现 的 ， 必 须 要 以 现 代 科 学 技 术 作 为 辅 助 。 通 过 对 监 测 数 据 的 分 析 ， 结 合 作 物 生 长 发 育 规 律 ， 来 控 制 环 境 条件， 从而使作物能够达到优质 、 高产 、 高效的栽培目的 [ 1 ] 。 目 前 ， 我 国 温 室 自 动 化 控 制 模 式 主 要 有 两 种 一 是 以 工 业 计 算 机 核 心 ， 二 是 以 单 片 机 为 核 心 [ 2 ] 。 国 内 目 前 研 发 生 产 的 温 度 控 制 系 统 参 差 不 齐 ， 价 格 低 廉 的 大 都 是 寿 命 短 ， 控 制 精 度 较 低 且 稳 定 性 差 ， 真 正 设 计 合 理 ， 操 作 方 便 的 ， 价 格 比 较 昂 贵 ， 生 产 成 本 很 高 ， 不 宜 大 规 模 投 入 实 际 应 用 ， 而 且 在 数 据 的 处 理 和 整 合 方 面 也 不 够 完 善 。 因 此 ， 开 发 出 成 本 低 、 性 能 好 、 具 有 自 主 知 识 产 权 的 一 套 温 度 测 控 系 统 对 于 温 室 大 棚 产 业 的 发 展 具 有 重要意义 。 2 系统设计 2.1 系统整体结构设计 本 系 统 以 STC 89C 52 单 片 机 为 控 制 中 心 ， 以 多 个 DS 18 B 20 温 度 传 感 器 作 为 测 温 元 件 对 温 室 大 棚 内 多 点 温 度 进 行 测 量 ， 单 片 机 对 其 温 度 数 据 进 行 分 析 、 处 理 ， 并 通 过 TFT 彩 屏 实 时 显 示 ， 将 测 量 数 据 与 设 定 值 进 行 比 较 ， 若 实 际 温 度 值 不 在 设 定 温 度 范 围 内 ， 单 片 机 输 出 控 制 信 号 ， 控 制 报 警 模 块 发 出 警 示 ， 并 控 制 继 电 器 驱 动 外 部 设 备 执 行 相 关 动 作 。 单 片 机 作 为 下 位 机 ， 将 处 理 过 的 温 度 数 据 通 过 串 口 传 输 给 PC 机 ， 并 通 过 VB 编 写 的 上 位 机 收稿日期 2016 - 09- 25 基 金 项 目 皖 北 鲜 切 花 产 业 物 联 网 平 台 技 术 集 成 与 应 用 示 范 1501031085 ; 基 于 农 业 物 联 网 的 蔬 菜 标 准 化 种 植 技 术 集 成 与 示 范 （ 科 农秘 【 2015 】 518 号 ） ； 新型溯源系统下的国家级农业科技园区的农产品电商应用系统创新与示范 1604 a 0702037 作者 简介 王一 涯 1978 ， 男 ， 安徽 阜阳 人 ， 高级 工程 师 ， 学士 ， 研究 方向 为农 业物 联网 ； 牛涛 （ 1980 ） ， 男 ， 安徽 阜阳 人 ， 农艺 师 ， 学 士 ， 研 究 方 向 为 农 学 ； 陈 曙 光 1966 ， 男 ， 安 徽 省 阜 阳 市 ， 教 授 ， 硕 士 ， 研 究 方 向 为 农 业 物 联 网 ； 王 宪 菊 （ 1984 ） ， 女 ， 安 徽 阜阳人 ， 硕士 ， 研究方向为测控 。 E- http// Tel 86- 551 - 65690963 65690964 ISSN 1009- 3044 C o m p u t e r K n o w l e d g e a n d T e c h n o l o g y 电脑知识 Vol. 12 , No. 31, November 2016 237 DOI10.14004/ki.ckt.2016.4182 计算机工程应用技术 C o m p u t e r K n o w l e d g e a n d T e c h n o l o g y 电脑知识 第 12 卷第 31 期 2016 年 11 月 界 面 以 数 据 形 式 和 曲 线 形 式 进 行 显 示 ， 便 于 温 室 内 的 温 度 观 察 与 分 析 。 通 过 VB 上 位 机 界 面 和 外 界 的 键 盘 均 能 够 人 为 的 设 置 报 警 温 度 的 范 围 ， 可 应 用 于 不 同 环 境 条 件 中 去 。 系 统 整 体 结 构 图如图 1 所示 。 图 1 系统整体结构图 2.1 .1 系统硬件设计 系 统 硬 件 部 分 主 要 由 单 片 机 STC 89C 52 、 多 路 温 度 传 感 器 DS 18b 20 、 按 键 、 彩 屏 TFT 和 温 度 报 警 模 块 。 在 温 室 大 棚 里 布 置 多 个 温 度 传 感 器 ， 实 现 多 点 的 温 度 测 量 ， 温 度 传 感 器 将 采 集 的 数 据 通 过 单 总 线 传 输 给 单 片 机 ， 单 片 机 对 输 出 进 行 分 析 和 处 理 ， 一 方 面 将 处 理 后 的 输 出 送 彩 屏 TFT 显 示 ， 另 一 方 面 通 过 串 口分时 将各点 采集的 温度值 通过串 口传输 给 PC 机 。 PC 机将接 收 的 数 据 通 过 VB 编 写 的 上 位 机 软 件 实 时 显 示 各 点 温 度 值 ， 并 能 以 曲 线 的 形 式 显 示 任 一 点 的 温 度 变 化 趋 势 。 按 键 模 块 有 三 个 按 钮 组 成 ， 按 钮 分 为 设 置 键 、 加 键 和 减 键 。 按 下 设 置 键 后 ， TFT 显 示 界 面 自 动 跳 转 到 参 数 设 置 界 面 ， 再 通 过 加 键 和 减 键 修 改 温 度 上 下 限 值 。 若 测 量 的 温 度 值 不 在 设 置 的 温 度 范 围 内 ， 单 片 机 则 启 动 报 警 模 块 发 出 警 示 信 息 ， 同 时 在 上 位 机 的 界 面 也 可 观 察 到 提 示 信 息 。 以 便 采 集 有 效 措 施 ， 进 行 大 棚 温 度 的 有 效 控 制 。 2.1 .1.1 温度测量模块 该 系 统 采 用 8 个 DS 18 B 20 数 字 温 度 传 感 器 作 为 测 温 元 件 ， 因 为 其 独 特 的 单 总 线 接 口 设 计 使 得 硬 件 电 路 非 常 简 单 ， 只 需 将 传 感 器 的 信 号 线 管 脚 与 单 片 机 I/O 口 直 接 相 接 。 该 系 统 将 8 个 温 度 传 感 器 依 次 与 单 片 机 的 P 1 口 的 8 个 引 脚 连 接 。 单 片 机 分 时 读 取 8 个 DS 18B 20 传 感 器 采 集 的 温 度 数 据 。 由 于 在 液 晶 显 示 屏 上 和 上 位 机 软 件 上 不 但 要 显 示 各 点 的 温 度 值 还 要 显 示 各 点 的 位 置 信 息 ， 因 此 对 8 个 温 度 传 感 器 进 行 编 号 ， 其 编 号 与 传 感 器 所 在 位 置 一 一 对 应 。 DS 18 B 20 温 度 传 感 器 的 测 量 电 路 如 图 3 所示 图 2 单个温度传感器与单片机的连接电路图 2.1 .1.2 彩屏显示模块 为 了 节 省 单 片 机 的 I/O 资 源 ， 本 系 统 选 择 具 有 SPI 串 口 通 信 功 能 的 LCD 液 晶 显 示 ， 该 彩 屏 与 单 片 机 的 硬 件 连 接 十 分 简 单 ， 如 图 3 所 示 ， 彩 屏 的 时 钟 信 号 输 入 线 CLK 接 单 片 机 的 P 2. 0 引 脚 ， 数 据 输 入 线 MOSI 接 单 片 机 的 P 2. 1 引 脚 ， 复 位 线 RES 接 单 片 机 的 P 2. 2 引 脚 ， 数 据 / 命 令 选 择 线 DC 接 单 片 机 P 2. 3 引 脚 ， 背 光 线 BLK 接 单 片 机 P 2. 4 引 脚 ， 数 据 输 出 线 MISO 接 单 片 机 的 P 2. 5 引 脚 。 若 不 读 取 彩 屏 信 息 ， MISO 线 可 以 不 接 。 该 彩 屏 一 方 面 可 实 时 显 示 各 点 的 温 度 值 ， 两 一 方 面 结 合 按 键 模 块 可 对 温 度 上 下限值进行设置 。 图 3 单片机与彩屏的硬件连接图 2.1 .1.3 按键输入模块 本 设 计 键 盘 模 块 电 路 如 图 4 所 示 ， S 1 、 S 2 和 S3 分 别 接 单 片 机 的 P 3. 2 、 P 3. 3 和 P 3. 4 引 脚 。 在 主 界 面 状 态 下 按 下 S 1 键 一 次 ， 进 入 最 高 报 警 温 度 上 限 的 设 置 ， 再 通 过 点 击 S 2 和 S3 进 行 加 减 ； 按 下 S 1 键 两 次 ， 进 入 最 低 报 警 温 度 下 限 的 设 置 ， 同 样 通 过 点 击 S1 和 S 2 进行加减， 即可完成温度范围的设置 。 图 4 按键模块 2.1 .1.4 串口通信模块 MAX 232 引 脚 C 1 与 C 1- ,C 2 与 C 2- ,V 与 VCC ， V- 与 GND 之 间 均 必 须 接 电 容 ， 一 般 选 用 瓷 片 电 容 ， 0 . 1 UF 或 者 1UF 皆 可 ， 具 体 电 容 值 由 所 选 用 的 MAX 232 型 号 决 定 。 串 口 模 块 电 路 如 图 5 所示 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 J2 T2O R2I GND VCC 16 GND 15 T1I 11 T1O 14 R1O 12 R1I 13 R2I 8 T2O 7 R2O 9 T2I 10 CL 1 CL- 3 V 2 CL 4 CL- 5 V- 6 MAX232CPE U2 0.1uF C2 0.1uF C5 0.1uF C6 0.1uF C3 0.1uF C4 P3.0 P3.1 R2I T2O VCC GND 图 5 RS 232 串口通信模块 2.1 .2 系统软件设计 系 统 软 件 采 用 模 块 化 编 程 思 想 ， C 51 语 言 编 写 。 软 件 主 要 分 为 按 键 扫 描 子 程 序 、 数 据 采 集 子 程 序 、 串 口 通 信 子 程 序 、 液 晶 显 示 子 程 序 和 报 警 子 程 序 。 程 序 流 程 图 如 图 6 所 示 。 当 系 统 上 电 复 位 后 ， 主 程 序 开 始 运 行 ， 程 序 开 始 初 始 化 各 参 数 以 及 端 口 定 义 ， 然 后 各 标 志 位 清 零 和 彩 屏 显 示 ， 接 着 进 行 键 盘 扫 描 ， 再 读 出 各 个 DS 18B 20 传 感 器 的 温 度 。 处 理 后 的 温 度 值 同 时 送 彩 屏 显 示 和 通 过 串 口 传 输 给 上 位 机 显 示 。 最 后 将 温 度 值 与 设 定 的 温 度 范 围 相 比 较 ， 若 超 出 范 围 ， 报 警 模 块 将 会 进 行 报 警 。 否 238计算机工程应用技术 C o m p u t e r K n o w l e d g e a n d T e c h n o l o g y 电脑知识 第 12 卷第 31 期 2016 年 11 月 则， 程序返回到按键扫描子程序处， 循环执行以上模块 。 图 6 下位机主程序流程图 2.1 .2.1 按键扫描子程序 如 图 7 所 示 程 序 开 始 先 进 行 按 键 扫 描 ， 如 果 没 有 按 键 被 按 下 ， set_st 等 于 0。 当 确 定 有 按 键 被 按 下 时 判 断 被 按 下 的 是 哪 个 按 键 ， 如 果 是 S1 被 按 下 ， 再 判 断 S1 被 按 下 几 次 。 如 果 S1 被 按 下 一 次 ， 全 局 变 量 set_st 等 于 1 ， 则 系 统 进 入 报 警 温 度 上 限 设 置 界 面 ， 这 时 再 判 断 按 键 S 2 和 S3 是 否 被 按 下 ， 如 果 S 2 被 按 下 ， 触 发 单 片 机 外 部 中 断 0， 那 么 报 警 温 度 上 限 值 加 1 ； 如 果 S3 被 按 下 ， 触 发 单 片 机 外 部 中 断 1 ， 则 报 警 温 度 上 限 值 减 1。 如 果 S1 被 按 下 两 次 ， set_st 等 于 2， 则 系 统 进 入 报 警 温 度 下 限 设 置 界 面 ， 这 时 再 判 断 S 1 和 S 2 是 否 被 按 下 ， 同 上 所 述 ， 对 报 警 温 度 下 限 进 行 加 减 。 如 果 S 1 被 按 下 三 次 ， set_st 等 于 0， 则 液 晶 转 换 到 实 时 温 度显示界面 。 图 7 按键扫描流程图 3 结论 经 过 硬 件 和 软 件 调 试 ， 系 统 可 完 成 对 报 警 温 度 上 下 限 值 的 灵 活 设 置 ， 单 片 机 分 时 采 集 8 路 温 度 传 感 器 的 数 据 ， 并 将 实 际 温 度 值 与 设 定 值 进 行 比 较 ， 可 进 行 温 度 报 警 以 便 采 集 相 应 的 温 控 措 施 。 液 晶 显 示 屏 实 时 显 示 8 路 温 度 值 ， 同 时 可 在 PC 机 上 远 程观测温室大棚各点温度值和温度曲线 。 参考文献 [ 1] 李 中 华 , 王 国 占 , 齐 飞 . 我 国 设 施 农 业 发 展 现 状 及 发 展 思 路 [J]. 中国农机化 ,2012 1 . 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