摘 要

随着设施农业的规模越来越大，温室大棚会有越来越广阔的应用前景。温度控制是大棚作物能否产生经济效益的关键因素，采用自动化的大棚温度控制系统可以提高大棚管理者作业水平，同时减少管理者的工作量。

根据不同作物以及同种作物不同生长时期的温度需求差异，设计了将全天划分为四个时间段的不同温度设置，以满足上述需求。针对大棚常用的温度控制方法，借助EDA工具软件Proteus和Keil C51软件设计了温度、照度检测和温度控制模块，对其进行了单片机电路的仿真模拟和单片机控制代码的编程。

对仿真进行模拟，仿真结果能达到预期的设计目标，具有良好的农业经济价值。

关键词：单片机；温度检测；步进电机；传感器

Abstract

As the scale of facility agriculture becomes larger and larger, the greenhouse will have broader application prospects. Temperature control is the key factor of whether the greenhouse crops can produce economic benefits. The use of automated greenhouse temperature control system can improve the operation level of greenhouse managers and reduce the workload of managers.

Considering the difference in temperature requirements of different crops and different growth periods of the same crop, different temperature settings that divide the whole day into four time periods are designed to meet the above requirements. Aiming at the commonly used temperature control methods in the greenhouse, multiple detection and control modules are designed with the help of EDA tool software Proteus and Keil C51, and the simulation of the Single chip microcomputer circuit and the programming of the Single chip microcomputer control codes are carried out.

Simulate the software, the simulation results can reach the expected design goals, and have good agricultural economic value.

Key Words: Single chip microcomputer; temperature detection; step motor; sensor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题目的与意义 1

1.2 国内外的研究现状分析 1

1.3 设计内容与目标 2

第2章 大棚温度控制系统总体方案设计 4

2.1 大棚温度系统控制目标 4

2.2 温度调节原理 4

2.3 大棚温度控制系统总体设计方案选择 5

2.3.1 单片机设计方案 5

2.3.2 温度测量模块设计方案 6

2.3.3 照度测量模块设计方案 7

2.3.4 显示模块方案设计 8

2.3.5 遮光帘电机模块方案 8

第3章 大棚温度控制系统硬件电路设计 9

3.1 单片机系统设计 9

3.2 子模块电路设计 10

3.2.1 温度测量模块 10

3.2.2 时钟电路模块 10

3.2.3 光照强度测量模块 11

3.2.4 显示屏电路模块 13

3.2.5 遮光帘步进电机模块 13

3.2.6 按键电路模块 15

3.2.7 通风扇电路以及电加热电路模块 16

3.2.8 蜂鸣器报警电路 17

第4章 大棚温度控制系统软件设计 18

4.1 系统主程序设计 18

4.2 系统子程序设计 19

4.2.1 模数转换程序设计 19

4.2.2 DS18B20程序设计 19

4.2.3 时钟显示程序设计 20

4.2.4 按键设置程序设计 20

4.2.5 步进电机程序设计 21

第5章 大棚温度控制系统的仿真与模拟 23

5.1 系统仿真 23

5.2 仿真结果分析 25

第6章 结论与展望 26

参考文献 27

附录 28

附录A 28

附录B 29

致 谢 57

第1章 绪论

1.1 选题目的与意义

温室大棚是一种将室温保持在一定温度内，为植物在不适宜的季节提供适宜的生长需求的结构，根据种植的作物种类可以分成蔬菜大棚、花卉大棚、林木大棚等。温室大棚的建立为植物提供舒适的气候与气温条件，满足了大棚种植户种植反季节作物的需求，大大降低了植物（包括瓜果蔬菜）种植业对自然的气候条件的依赖性。温室大棚具有保温性与透光性，利用阳光的热效应为棚内加温，并保持棚内温度的稳定性。

温室大棚的普及已经为越来越多的大棚种植户带来了稳定的经济效益，温室大棚现在已经进入到了各类传统农业种植县，并且因为自身的种植优越性也在进一步的进行发展，普遍受到当地种植户的欢迎。温室大棚奠定了未来的农业种植发展方向，不仅为农业种植提供了科学化的管理，带来更优质的农产品，也大大解放了劳动力，生产成本更加低廉。而与传统的温室大棚相，综合了自动控制方面的技术的大棚温度控制系统可以有效解决传统温室大棚的纯人工现状。

作为设施农业重要组成部分的温室大棚在人类对计算机技术的进展和智能控制理论的发展潮流之下，自身的自控自管能力在不断随之提升，并在不同的种植领域与地理区域都进行了稳定快速的发展。农业科学种植的现代化标志是应用计算机与自动控制理论实现农业领域的种植、发展、管理的自动化。而现在随着农业种植智能化与大棚管理自动化水平的发展，对花卉种植产业、养殖产业、反季节植株培育产业等带来了机遇与革新，这种发展促使产业增产，带来更大的经济效益。因此，大棚种植技术的广泛应用促使了其技术的快速革新，反过来说，大棚种植科学技术的发展也驱动了大棚作为优秀种植技术在种植户之间的发展与传播。

1.2 国内外的研究现状分析

在20世纪70年代，电子计算机的发明使得温室大棚环境控制技术产生了巨大发展与创新。传统的大棚温度控制系统都或多或少的存在一些明显的不足之处。若采用那些控制方法是不足以满足结构越来越复杂、功能越来越齐全的大棚的控制需求的，不仅不能模拟众多种植物的各式各样的适宜温度要求，也不能在各种温度的影响因子下做出比较完美的气候模拟平衡。在20世纪80年代，伴随微机系统的价格不断下降，性能不断提高，以微型计算机为核心的大棚温度控制系统在西方国家与日本得到了快速发展，并且已经形成初步的标准，各种控制设备也已经发展的比较完善。

我国的大棚控制系统直至80年代，才有了明显的进步和发展，水平也在之后稳步提升。但在发展初期，我国从国外引进的约四十套完整的现代化温室控制设备，这些温室大棚设备主要分布在当时我国经济发展水平较高的几个城市周围，，如北京、上海、广州等城市，生产的农产品主要为这几个城市提供。而当时我国自产的农业设施都比较落后，其技术和科学水平远远不及国外较为成熟的设施，因此影响了我国自产的农业大棚控制设施的发展与传播。