论文部分内容阅读
【摘 要】针对传统花房人工控制效率低的缺点，设计一种花房温度控制电路系统。该系统通过温度传感器采集温度，并将采集的温度值送给单片机，经单片机处理后在显示模块上显示，并与温度设定值比较，根据比较结果来控制报警电路和加热装置以及降温设备的启动与否。单片机与PC机通过串口连接，在计算机上可以进行远程监控。本设计通过了Proteus仿真，实现了对花房的温度检测与控制。本设计具有效率高、灵活性好的优点。
【关键词】DS18B20 AT89C51 PC 温度测量与控制
前言：随着经济的发展，人们对生活质量的要求显著提高，对花卉的需求量也急剧上升，尤其是作为观赏和礼品的花卉，为他们提供一个更适宜其生长的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。
传统的花房由人工通过简单的仪器仪表来测量各个环境的状态参数，并根据经验手动开启和关闭各种花房调节装置，效率低、控制效果不好[1]，而温室智能控制设备价格昂贵、成本高，而且操作复杂，不适合我国广大花农尤其是一些不太发达地区花农的情况，在中低档花房控制中应用不普遍，不能满足广大花农的需求；而采用单片机对他们进行控制不仅方便、简单、灵活性大，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标。符合农民的消费水平，适合我国的国情。
一、系统设计
本设计以AT89C51单片机作为控制核心，通过DS18B20传感器模块采集温度，控制器通过温度传感器实时监测各点的温度变化，并在LCD1602上同时显示各点的温度，将检测到的温度值与花房温度的设定值比较，根据比较结果开启报警装置和加热装置、降温装置，并通过串口将检测到的温度信息发送到上位机，从而远程实现对环境的整个监测。大部分花房内的最适宜温度为10度到30度，设置报警温度时，可以将下限温度设为15度，上限温度设为25度，这样可以将最佳温度设定在一定范围内，而不是某一点，避免了继电器的频繁开关，延长了元器件的寿命。
用以AT89C51为核心的单片机控制方案，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的温度检测和控制功能，还能利用其具有串行口的功能，将检测到的温度送到上位机。系统框图如图1所示。
图1系统框图
系统框图说明：（1）温度采集模块采集花房内多点的温度值。（2）显示模块中采用LCD1602用来实时显示当前的温度值和温度值上下限。（3）显示模块中的按键用来设定报警温度的上下限，并在LCD1602上显示。（4）AT89C51处理来自温度传感器的数据，并通过异步串行通信送上位机显示。（5）如果采集的温度值在设定的温度上下限范围内，则继电器和执行机构不工作，否则继电器接通，执行机构工作。（6）通过上位机可以实现键盘一样的操作，并有很好的人机交互界面，方便远程和实时监控。
二、硬件电路设计
硬件电路设计包括温度采集模块的设计、按键模块的设计、显示模块的设计、报警模块的设计、继电器控制电路的设计、通信模块的设计。温度采集模块采用两个DS18B20数字温度传感器组成，DS18B20为数字温度传感器，内部已经集成了模数转换器，使用它可以节省很多外围电路。按键模块由四个独立式按键组成。要用于初始化时报警温度上下限的设定。显示模块采用LCD1602显示。报警模块由红绿LED灯和蜂鸣器组成，如果温度高于设定温度的上限，则红灯亮，蜂鸣器发出声响；如果温度低于设定温度的下限，则黄灯亮，蜂鸣器发出声响。继电器控制控制电路分为控制电路和主电路，控制电路通过三极管组成放大电路，二极管用来保护三极管，防止电流过大损坏元器件。当花房内的温度高于设定温度的上限时，继电器闭合，电机转动，开始降温。随着计算机技术特别是单片机技术的发展，串口通信在诸多领域上得到了广泛的应用，计算机可以通过串口来获取单片机的各种数据，然后利用计算机强大的功能进行处理，再根据处理的结果发送数据到单片机，实现远程控制设备[3]。本设计的通信模块采用虚拟终端实时显示采集到的温度，模拟串口通信。
三、软件设计
采用Keil C51[2]软件编写C语言程序，在Proteus内搭建仿真环境，将编写成功的.hex文件下载到仿真环境内的单片机内，即可看到仿真结果。
四、仿真结果
图2为系统仿真图，仿真中实现了单片机向PC机发送数据的仿真，在虚拟终端上显示了单片机向PC机发送的两路数据。模拟了数据的远程传输。
图2系统仿真图
五、结语
本次设计在Proteus平台上设计整个电路，并仿真将得出的数据进行显示，验证了设计的正确性，实现的功能可以达到设计要求，虚拟终端显示的数据只能是整数，不能显示LCD1602上数据的小数，有着一定的差距，但这种差距并不影响设计结果，只是模拟数据的远程传输。采用单片机设计实现可以减小成本、灵活性大等优点。所以单片机在节约成本方面具有不可替代的作用。
参考文献：
[1]李增详，史国兴，杨霞等.温室花卉智能管理系统的设计[J].广东农业科学，2010，（7）： 197-198.
[2]金杰.MCS-51单片机C语言程序设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2011： 66-70.
作者简介：
路盼（1988.4-），河南省邓州市，硕士研究生，专业：信息与通信工程。
蔡刚（1990.3-），贵州省织金县，硕士研究生，专业：信息与通信工程。
【关键词】DS18B20 AT89C51 PC 温度测量与控制
前言：随着经济的发展，人们对生活质量的要求显著提高，对花卉的需求量也急剧上升，尤其是作为观赏和礼品的花卉，为他们提供一个更适宜其生长的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。
传统的花房由人工通过简单的仪器仪表来测量各个环境的状态参数，并根据经验手动开启和关闭各种花房调节装置，效率低、控制效果不好[1]，而温室智能控制设备价格昂贵、成本高，而且操作复杂，不适合我国广大花农尤其是一些不太发达地区花农的情况，在中低档花房控制中应用不普遍，不能满足广大花农的需求；而采用单片机对他们进行控制不仅方便、简单、灵活性大，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标。符合农民的消费水平，适合我国的国情。
一、系统设计
本设计以AT89C51单片机作为控制核心，通过DS18B20传感器模块采集温度，控制器通过温度传感器实时监测各点的温度变化，并在LCD1602上同时显示各点的温度，将检测到的温度值与花房温度的设定值比较，根据比较结果开启报警装置和加热装置、降温装置，并通过串口将检测到的温度信息发送到上位机，从而远程实现对环境的整个监测。大部分花房内的最适宜温度为10度到30度，设置报警温度时，可以将下限温度设为15度，上限温度设为25度，这样可以将最佳温度设定在一定范围内，而不是某一点，避免了继电器的频繁开关，延长了元器件的寿命。
用以AT89C51为核心的单片机控制方案，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的温度检测和控制功能，还能利用其具有串行口的功能，将检测到的温度送到上位机。系统框图如图1所示。
图1系统框图
系统框图说明：（1）温度采集模块采集花房内多点的温度值。（2）显示模块中采用LCD1602用来实时显示当前的温度值和温度值上下限。（3）显示模块中的按键用来设定报警温度的上下限，并在LCD1602上显示。（4）AT89C51处理来自温度传感器的数据，并通过异步串行通信送上位机显示。（5）如果采集的温度值在设定的温度上下限范围内，则继电器和执行机构不工作，否则继电器接通，执行机构工作。（6）通过上位机可以实现键盘一样的操作，并有很好的人机交互界面，方便远程和实时监控。
二、硬件电路设计
硬件电路设计包括温度采集模块的设计、按键模块的设计、显示模块的设计、报警模块的设计、继电器控制电路的设计、通信模块的设计。温度采集模块采用两个DS18B20数字温度传感器组成，DS18B20为数字温度传感器，内部已经集成了模数转换器，使用它可以节省很多外围电路。按键模块由四个独立式按键组成。要用于初始化时报警温度上下限的设定。显示模块采用LCD1602显示。报警模块由红绿LED灯和蜂鸣器组成，如果温度高于设定温度的上限，则红灯亮，蜂鸣器发出声响；如果温度低于设定温度的下限，则黄灯亮，蜂鸣器发出声响。继电器控制控制电路分为控制电路和主电路，控制电路通过三极管组成放大电路，二极管用来保护三极管，防止电流过大损坏元器件。当花房内的温度高于设定温度的上限时，继电器闭合，电机转动，开始降温。随着计算机技术特别是单片机技术的发展，串口通信在诸多领域上得到了广泛的应用，计算机可以通过串口来获取单片机的各种数据，然后利用计算机强大的功能进行处理，再根据处理的结果发送数据到单片机，实现远程控制设备[3]。本设计的通信模块采用虚拟终端实时显示采集到的温度，模拟串口通信。
三、软件设计
采用Keil C51[2]软件编写C语言程序，在Proteus内搭建仿真环境，将编写成功的.hex文件下载到仿真环境内的单片机内，即可看到仿真结果。
四、仿真结果
图2为系统仿真图，仿真中实现了单片机向PC机发送数据的仿真，在虚拟终端上显示了单片机向PC机发送的两路数据。模拟了数据的远程传输。
图2系统仿真图
五、结语
本次设计在Proteus平台上设计整个电路，并仿真将得出的数据进行显示，验证了设计的正确性，实现的功能可以达到设计要求，虚拟终端显示的数据只能是整数，不能显示LCD1602上数据的小数，有着一定的差距，但这种差距并不影响设计结果，只是模拟数据的远程传输。采用单片机设计实现可以减小成本、灵活性大等优点。所以单片机在节约成本方面具有不可替代的作用。
参考文献：
[1]李增详，史国兴，杨霞等.温室花卉智能管理系统的设计[J].广东农业科学，2010，（7）： 197-198.
[2]金杰.MCS-51单片机C语言程序设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2011： 66-70.
作者简介：
路盼（1988.4-），河南省邓州市，硕士研究生，专业：信息与通信工程。
蔡刚（1990.3-），贵州省织金县，硕士研究生，专业：信息与通信工程。