王 盈，郭成统，潘 水

（国营洛阳丹城无线电厂，河南 洛阳 471000）

0 引 言

随着我国温室大棚规模的扩大，更多的现代电子技术运用到温室中。其中，温室温度的控制是温室大棚需要解决的重要问题之一。传统大棚大多应用由模拟温度传感器、多路模拟开关、A/D转换器以及单片机等组成的系统。此类系统的安拆、布置以及材料选取较为复杂。另外，线路上的模拟信号容易受到干扰，导致温度的测量存在误差，对数据结果的真实性影响较大[1]。单片机技术对温度的控制具有灵活性特点，运用便捷，组态简单，相对于传统技术具有很大的优势，提高了温度控制的精度。因此，单片机应用十分广泛，功能强大，体积小，可靠性高。单片机在测控和自动化系统应用领域，起着十分重要的作用。

1 温室温度测控系统的方案设计

1.1 设计目标

系统拟实现的目标如下：实时监测温室内的温度，可根据环境和作物调节温度控制参数；与上位机通信，方便实现异地监控；界面友好，方便相关人员的操作与分析；造价低，易于推广。本系统的整体目标是能够模拟室内检测温度系统，可以根据环境和温室内的植物需要设置参数，同时实现远程监控。系统的页面需美观、便捷且易操作。价格方面，相比于一般的温控系统价格较低，有利于推广。

1.2 方案设计

该系统由上位机和下位机两部分构成。下位机包含了AT89c52单片机、DS18B20数字式温度传感器、调控设备、人机交互以及报警等模块，各部分通过RS-485总线连接。单片机在收集到温度信号后，通过设备调节等相关动作将数据传输到上位机，从而实现远程监控[2]。

系统主要分为发送终端和接收终端。发送终端结构如图1所示，核心处理器采用单片机，外围设备包括无线接收模块、显示数码管以及按键等设备，负责完成对上位机数据的打包和发送。

图1 发送端结构示意图

接收端结构如图2所示。与发送端相比，除了具备发送模块和按键外，接收端同时具备了温度传感器和继电器部分，完成对温湿度数据的采集及数据上传，同时能够接收并执行上位机下发的命令。

图2 接收端端结构示意图

2 系统硬件电路的设计

硬件系统基于单片机AT89C2051和温度传感器DS18B20的温度测控系统实现，具体如图3所示。

图3 系统硬件设计

系统图仅标注了一个芯片，对单点测温的测控原理进行了示意。若在温室中需要多个测温点进行温度控制，可以在单片机上连接多个传感器，原理与图1 一致[3]。

外部传感器由电源供电，放置在离单片机150 m以内的区域。单片机P3.4和温度传感器连接，P1口输出七段码，P3.0到P3.3是运用驱动三极管连接共阳数码管的COM端。传感器的作用是把室内测试点的温度转化为数字信号。

单片机是整个装置的核心，其自带的2K的FLASHROM可以存储数据，而主机控制传感器需要经过初始化、ROM指令以及存储器指令3个关键步骤。

显示器的版块由1个四位一体的共阳数码管和4个9012型三极管组成。单个的LED也是十分常见的配置，由7段发光的二极管构成。在电路连接中，上述的二极管有共阳极接法和共阴极接法两种连接方法。本次设计中有4个LED显示单元，采用动态显示方式。但是，这种设计的连接较为复杂，无法实际保障单片机的端口驱动能力，且需要增加成本。因此，加入了一个三极管驱动电路，这样操作较为简单，又能保证驱动能力，无论较大还是较小的数字，都能够在LED上面正常显示。本次设计中选择的R较大，能够更好地显示数据。若考虑纸板布线的方便性，可以运用贴片电阻[4]。

设计系统分为传感器控制和显示器程序，传感器控制程序按照通信协议编制。若温室需要多个测量点进行测量时，可以运用单片机另外的接口进行连接。在同一时间，也能使它与上位计算机之间进行衔接相连，最后形成温室的温度测量系统网络。系统进行最终安装前进行单点和多点的温度检测，每个主机都应确认与DS18B20相连接，且它们的序号也应相连在一起。

3 系统主程序流程图

系统的主程序流程图如图4所示，可以分成3个步骤。首先，系统通过运算找出响应的序列号。其次，打开所有在连接线上的系统，进行A/D变换[5]。最后，从每个机子上读出温度的情况，并且记录这些温度数据。系统以单片机为设计核心，由单片机、温度传感器、串口通信和计算机4部分组成，分为硬件和软件两个系统。该测控系统运用一条线接多个测温点的技术，能够对温室环境下的多个地点的温度进行测量与采集。每个测量机都能够独立显示与工作，不仅有温度显示，还能将温度信息进行归档和处理，及时收集数据。主机对单独的测量机进行指令，控制每个单元机进行温度采集。测量员还能够进行数据分析和收集等，整理测量结果，提供数据分析。主机与各个单机还可以联系和协调，以达到较好的实验效果。

图4 系统程序流程图

4 结 论

随着社会的发展和人类在科技、生活等领域的探索与进步，温室大棚对温度的控制要求越来越高，且生活、医疗以及科技等领域的产品对温度的要求也越来越高。目前，市场上的测温仪普遍是单点测量且测量精度不高，不能及时和真实反映温度的变化。因此，开发一种较为精确、能够多点测温且能够综合进行系统分析的系统十分必要。在此大环境下，经过大量的实验分析和数据记录，设计了基于单片机的温度测量系统来对温室的温度测量和控制进行管理，以提高经济效益。