基于AT89C52的蔬菜大棚温度控制系统设计

来源:用户上传      作者:宋倩莹

　　摘 要：近年来，科学技术产业的蓬勃发展，人们对生活品质的追求有了大幅度增加。这种特征的产生使得菜蔬栽种行业迅速的成长。在蔬菜大棚内栽种的进程中，温度成分的调节对于大棚内蔬菜的长势的优劣有着重要的作用。本篇文章将通过对大棚内温度的调控方面进行分析，对单片机系统设计方案进行简述。
　　关键词：AT89C52;蔬菜大棚;温度控制;系统设计
　　由于科技的飞跃，我国大棚的温度调控技术水准也获得了显著的提升。单片机以其自身优势脱颖而出，被广泛使用在温室大棚温度调节过程中。不仅是因为它有性价比高、体积小等多种的长处，而且它在温度调控过程中施展出重要的作用，以使菜农获得大棚内实时温度测量的结果和对温度的调控。
　　一、对温度控制要求的简介
　　对于农作物来说，适宜温度大部分都在20-37℃。我们对于温度的调控会划分四个不同的时间段进行分别管理，即中午时、上下午、日落后及后半夜。对此我们要进行合理地监管和调理。比如说，中午时日光照射相对其它时间段较充足，这时主要是以促进光合作用以及提高植物体内的营养价值量为主要目的，此时温度设置在26-30℃范围内为最佳;上下午太阳照射的强度对比中午来说出现明显的降低的趋势，这时室内的温度基本会下降，此时室内温度的范围应调整到27-35℃内最为相宜;在日落后的四至五个小时内，将温室大棚内的温度调节至26℃左右为宜，其目的主要是为了可以促进作物的体内的有机物实现有效的转化;而子夜之后的温度范围则可以调节在20-23℃范围之内，以此达到降低植物自身损耗的养分、抑制叶片呼吸以及累积化合物的目的。
　　二、分析调控系统设计方案
　　在对温室大棚内的温度调控设计的时候，我们可以将电加温线埋在土体外层，从而实施对室内温度的有效调节。如果对于温度的精密度要求不高并且温度相对较低时，就可以使用AD590作为温度的主要的测温组件。[1]
　　在大棚内，所用设计的电源可以使用交流电，这样就可以在晶闸管的作用下对加温的功率大小进行有效的操控。将温度控制系统调整模式以后，我们可以在人机对话模块对温度的范围进行合理的设置，也可在此模块查看室内温度的变化。我们在对温度进行设置的同时，还必须要考虑到阳光对于室内温度的作用，并且还要将这个因素与室内的实时温度进行有效的结合，从而达到对植物生长最适宜的温度范围，令植物在冬天这种恶劣的气候下也能长势良好，以保持植物的营养价值和口感。
　　单片机运算后的输出信号对双向晶闸管进行作用，以此达到对菜蔬温室大棚内的温度进行调节的需求。再根据对单片机输出信号信息内容的判断，决定是否对报警信号进行输出，以提醒菜农。
　　三、系统控制硬件设计方案
　　（一）主机
　　由于主机控制系统的数据量较小，控制方案较简单，因此在进行主机系统选用中，我们常用的是有8031内核的 AT89C52。这不仅仅是因为它具有高性能、低功率的CMOS8位微处理器，而且AT89C52也是單片机中最小的应用系统，并且它能在增强主机系统运行可靠性的同时，缩小主机系统的体积，从而达到降低成本的目的。由于在单片机主机系统中应用的是8kB的Flash存储器，因此，在系统设计过程中不需要设计相应的外扩程序存储器。[2]
　　（二）温度检测部分设计
　　温度检测模块主要分为三个构成成分：A/D转换器、转换器以及传感器。下面我们将就这三个部分进行分别阐述。
　　第一，A/D转换器。对于A/D转换器的选用，温度的调控精密度起到了支配性的影响。在一般的系统应用中，最常用的是8位A/D转换器，它的最大误差在±0.5×（1/255）×160℃=±0.4℃范围之内，这足以满足我们对误差精度的需求。之后对转换器的数据输出进行调整，将10～50℃的温度变化与0～5V电压输出电压相对应，使A/D转换能够有效的运行。
　　第二，转换器。转换器的工作主要是将所接收的温度信号转换为与温度相对应的电压值。比如说，检测到的大棚内的温度在10～50℃的范围之内，就能够将接收的温度信号转换为0～5V范围内的电压值。
　　第三，温度传感器。在进行对于室内温度检测部分的设计过程中，因其对控温的精度有着明确的要求，温度传感器的选择起到举足轻重的作用。
　　（三）温度控制部分设计
　　单片机温度调控模块主要由五个部分组成，包括电加温线、驱动器、晶闸管功率调试器、D/A转换器以及光耦合组件。
　　其中电加温线功率的调节需要结合双向晶闸管导通角的作用才能够完成（电加温线与双向晶闸管串接电流在220V回流电流中）。同时单片机的数据在光耦合元件以及驱动电路的作用下流经可控硅的端口，以实现对电阻丝加热功率的控制。[3]
　　（四）人机对话部分设计
　　第一，人机对话显示部分的设计。本模块设计主要由LED显示器为主要的组成部分，当温度需要调整时显示出相应的设定温度;当加热装置启动时，亦可有效的显示出菜蔬大棚内的实时温度值。
　　第二，键盘设计。务农人员对系统干预主要是通过键盘操作来实现的，在键盘的作用下对温室大棚内温度的上限、下限进行有效的设置，并且也实现对设定的温度值进行合理的修改。
　　第三，报警功能。报警系统主要是通过蜂鸣器发出报警以提醒菜农，一旦温度受到不良因素的影响，造成实时温度值超出适合范围的情况下，蜂鸣器能够及时发出的警报信息，使得工作职员能够采取合理的解决措施，以适合植物的生长。
　　四、结语
　　综上所述，蔬菜种植行业发展体现了科技能够满足人们生活品质的追求，科技的发展推动着蔬菜大棚种植行业发展的进步。在作物种植中，温度作为影响大棚蔬菜成长状态的主要因素之一，作为这个在以前是不可控的因素之一，单片机的发明以及发展，有效的解决并且控制了这一难题，能够为大棚内植物提供健康适宜的成长环境。
　　参考文献：
　　[1]龙建明，何国荣.基于单片机的可调光质LED大棚蔬菜补光系统设计[J].中国农机化学报，2015（03）.159.
　　[2]张素玲.基于单片机的蔬菜大棚温湿度控制系统的研究[J].计算机光盘软件与应用，2013（14）.132-133.
　　[3]张准，陈良旭，韦中超.基于单片机与计算机串口的温度实时监控系统设计[J].现代电子技术，2012（16）.102.
　　作者简介：宋倩莹（1997-），女，黑龙江齐齐哈尔人，本科，研究方向：单片机。
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