基于C51的香菇大棚温控系统的实现

【摘 要】本文以AT89C51为核心，利用DS18B20传感器、LED数码显示电路、空调器和报警电路组成香菇大棚温室控制系统。系统中使用温度传感器，把采集的温度信号转换为数字电压信号送给单片机，由单片机控制LED显示电路实时显示温室内的温度。当温度超过设定值，报警系统报警，进而对大棚内的温度进行控制。

【关键词】AT89C51；DS18B20传感器；LED数码显示

0.引言

随着科学技术的进步，温室种植成为一种先进的种植手段，可以使水果蔬菜跨时令跨区域的生产。为了能够大规模的生产香菇，为了提高香菇的产量，菇农们也引进了温室大棚种植系统。那么采用温室大棚种植必须要满足香菇生长对温度的需求，本文设计了个基于C51的大棚温室温度控制系统。在系统中使用传感器实时采集大棚里的温度信号，并把温度信号转为电压信号，经过模数转换送入单片机，经单片机处理后控制数码显示器，显示大棚内的温度。并且当温度超过上下限温度时，由单片机输出控制信号，驱动报警器报警，同时对大棚内的温度进行控制。

1.控制系统设计原理

本系统以单片机为核心，由温度传感器，LED数码显示电路，声光报警电路，空调电路组成。在系统中实时采集、显示、调整香菇大棚的温度，实现了自动控制。系统框图如下：

图1 香菇大棚温控系统框图

该温度测控系统的工作原理就是通过单片机编程，使温度传感器去检测大棚内实际温度，并由数字显示电路显示出当时的温度值，如果采集的温度值高于温度上限值时，系统将发出报警，同时自动开启空调制冷系统，把温度降下来。当温度降到一定的程度，即低于上限复位值时，立即关闭空调制冷系统，此时空调处于低功率节能状态。当采集的温度值低于下限报警温度值时，系统又发出报警，自动启动空调制热系统，使大棚内的温度上升，当温度上升到一定的程度，即高于下限复位值时，立即关闭空调制热系统，使空调处于待机状态，从而使温室大棚的温度值维持在一定的范围内[1]。

1.1智能温度传感器

温度传感器的作用主要是用来实时检测香菇大棚内的温度，并且把温度信号转为电压或者电流信号送给单片机。在这里选用DS18B20智能温度传感器，因为DS18B20温度传感器既能对温度进行测量，又能设定所需要的控制温度。其自身又具有模数转换功能，不需要专门的A/D转换电路，直接输出数字信号电压值，性能可靠。

DS18B20测温原理如图2所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值[2]。

图2 DS18B20测温原理

1.2 AT89C51主控器件

单片机应用电路模块由核心芯片AT89C51、时钟电路和复位电路组成。该模块的功能是让单片机正常工作，对由DS18B20读取的温度输入数据进行处理，并通过P0口将温度数据送至数据显示模块完成显示。

AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位[3]。

单片机AT89C51的P3.4与温度传感器DS18B20相连，P1口接74LS244驱动七段码，P3.0～P3.3通过驱动三极管接到共阳数码管的COM端。温度传感器DS18B20将被测环境温度转化为带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节），传感器可置于离装置120米以内的任何地方，输出脚I/O直接与单片机的P3，4相连，传感器采用外部电源供电[4]。

2.结语

该系统的设计实现了温度的实时检测和控制，自动化程度高，抗干扰能力强，成本低，广泛适用于农业香菇大棚，蔬菜大棚等生产中，为农作物的生长提供了一个很好的环境，使农业生产量增加，并节省了大量的人力物力，深受广大农民群众的喜爱。

【参考文献】

[1]李振东.蔬菜温室大棚温度控制系统[D].中国海洋大学，2010：5-7.

[2]百度百科http：//baike.baidu.com/view/1341776.htm.

[3]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2001.185-189.

[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，1996：274-279.

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