基于AT89C52的蔬菜大棚溫度控制系統設計

摘 要：近年來，科學技術產業的蓬勃發展，人們對生活品質的追求有了大幅度增加。這種特征的產生使得菜蔬栽種行業迅速的成長。在蔬菜大棚內栽種的進程中，溫度成分的調節對于大棚內蔬菜的長勢的優劣有著重要的作用。本篇文章將通過對大棚內溫度的調控方面進行分析，對單片機系統設計方案進行簡述。

關鍵詞：AT89C52;蔬菜大棚;溫度控制;系統設計

由于科技的飛躍，我國大棚的溫度調控技術水準也獲得了顯著的提升。單片機以其自身優勢脫穎而出，被廣泛使用在溫室大棚溫度調節過程中。不僅是因為它有性價比高、體積小等多種的長處，而且它在溫度調控過程中施展出重要的作用，以使菜農獲得大棚內實時溫度測量的結果和對溫度的調控。

一、對溫度控制要求的簡介

對于農作物來說，適宜溫度大部分都在20-37℃。我們對于溫度的調控會劃分四個不同的時間段進行分別管理，即中午時、上下午、日落后及后半夜。對此我們要進行合理地監管和調理。比如說，中午時日光照射相對其它時間段較充足，這時主要是以促進光合作用以及提高植物體內的營養價值量為主要目的，此時溫度設置在26-30℃范圍內為最佳;上下午太陽照射的強度對比中午來說出現明顯的降低的趨勢，這時室內的溫度基本會下降，此時室內溫度的范圍應調整到27-35℃內最為相宜;在日落后的四至五個小時內，將溫室大棚內的溫度調節至26℃左右為宜，其目的主要是為了可以促進作物的體內的有機物實現有效的轉化;而子夜之后的溫度范圍則可以調節在20-23℃范圍之內，以此達到降低植物自身損耗的養分、抑制葉片呼吸以及累積化合物的目的。

二、分析調控系統設計方案

在對溫室大棚內的溫度調控設計的時候，我們可以將電加溫線埋在土體外層，從而實施對室內溫度的有效調節。如果對于溫度的精密度要求不高并且溫度相對較低時，就可以使用AD590作為溫度的主要的測溫組件。[1]

在大棚內，所用設計的電源可以使用交流電，這樣就可以在晶閘管的作用下對加溫的功率大小進行有效的操控。將溫度控制系統調整模式以后，我們可以在人機對話模塊對溫度的范圍進行合理的設置，也可在此模塊查看室內溫度的變化。我們在對溫度進行設置的同時，還必須要考慮到陽光對于室內溫度的作用，并且還要將這個因素與室內的實時溫度進行有效的結合，從而達到對植物生長最適宜的溫度范圍，令植物在冬天這種惡劣的氣候下也能長勢良好，以保持植物的營養價值和口感。

單片機運算后的輸出信號對雙向晶閘管進行作用，以此達到對菜蔬溫室大棚內的溫度進行調節的需求。再根據對單片機輸出信號信息內容的判斷，決定是否對報警信號進行輸出，以提醒菜農。

三、系統控制硬件設計方案

（一）主機

由于主機控制系統的數據量較小，控制方案較簡單，因此在進行主機系統選用中，我們常用的是有8031內核的 AT89C52。這不僅僅是因為它具有高性能、低功率的CMOS8位微處理器，而且AT89C52也是單片機中最小的應用系統，并且它能在增強主機系統運行可靠性的同時，縮小主機系統的體積，從而達到降低成本的目的。由于在單片機主機系統中應用的是8kB的Flash存儲器，因此，在系統設計過程中不需要設計相應的外擴程序存儲器。[2]

（二）溫度檢測部分設計

溫度檢測模塊主要分為三個構成成分：A/D轉換器、轉換器以及傳感器。下面我們將就這三個部分進行分別闡述。

第一，A/D轉換器。對于A/D轉換器的選用，溫度的調控精密度起到了支配性的影響。在一般的系統應用中，最常用的是8位A/D轉換器，它的最大誤差在±0.5×（1/255）×160℃=±0.4℃范圍之內，這足以滿足我們對誤差精度的需求。之后對轉換器的數據輸出進行調整，將10～50℃的溫度變化與0～5V電壓輸出電壓相對應，使A/D轉換能夠有效的運行。

第二，轉換器。轉換器的工作主要是將所接收的溫度信號轉換為與溫度相對應的電壓值。比如說，檢測到的大棚內的溫度在10～50℃的范圍之內，就能夠將接收的溫度信號轉換為0～5V范圍內的電壓值。

第三，溫度傳感器。在進行對于室內溫度檢測部分的設計過程中，因其對控溫的精度有著明確的要求，溫度傳感器的選擇起到舉足輕重的作用。

（三）溫度控制部分設計

單片機溫度調控模塊主要由五個部分組成，包括電加溫線、驅動器、晶閘管功率調試器、D/A轉換器以及光耦合組件。

其中電加溫線功率的調節需要結合雙向晶閘管導通角的作用才能夠完成（電加溫線與雙向晶閘管串接電流在220V回流電流中）。同時單片機的數據在光耦合元件以及驅動電路的作用下流經可控硅的端口，以實現對電阻絲加熱功率的控制。[3]

（四）人機對話部分設計

第一，人機對話顯示部分的設計。本模塊設計主要由LED顯示器為主要的組成部分，當溫度需要調整時顯示出相應的設定溫度;當加熱裝置啟動時，亦可有效的顯示出菜蔬大棚內的實時溫度值。

第二，鍵盤設計。務農人員對系統干預主要是通過鍵盤操作來實現的，在鍵盤的作用下對溫室大棚內溫度的上限、下限進行有效的設置，并且也實現對設定的溫度值進行合理的修改。

第三，報警功能。報警系統主要是通過蜂鳴器發出報警以提醒菜農，一旦溫度受到不良因素的影響，造成實時溫度值超出適合范圍的情況下，蜂鳴器能夠及時發出的警報信息，使得工作職員能夠采取合理的解決措施，以適合植物的生長。

四、結語

綜上所述，蔬菜種植行業發展體現了科技能夠滿足人們生活品質的追求，科技的發展推動著蔬菜大棚種植行業發展的進步。在作物種植中，溫度作為影響大棚蔬菜成長狀態的主要因素之一，作為這個在以前是不可控的因素之一，單片機的發明以及發展，有效的解決并且控制了這一難題，能夠為大棚內植物提供健康適宜的成長環境。

參考文獻：

[1]龍建明，何國榮.基于單片機的可調光質LED大棚蔬菜補光系統設計[J].中國農機化學報，2015（03）.159.

[2]張素玲.基于單片機的蔬菜大棚溫濕度控制系統的研究[J].計算機光盤軟件與應用，2013（14）.132-133.

[3]張準，陳良旭，韋中超.基于單片機與計算機串口的溫度實時監控系統設計[J].現代電子技術，2012（16）.102.

作者簡介：宋倩瑩（1997-），女，黑龍江齊齊哈爾人，本科，研究方向：單片機。