【正文】 數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、報警以及上傳至計算機進行數(shù)據(jù)處理都要通過單片機。該系統(tǒng)，可分為溫度測量電路，濕度測量電路，A/D轉(zhuǎn)換及濾波電路，數(shù)據(jù)存儲及顯示電路，語音報警電路。因此，在設(shè)計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。性價比單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。因此在設(shè)計時，要盡可能減少人機交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進行軟硬件濾波：系統(tǒng)自診斷功能等。要求達到的技術(shù)指標(biāo)：測溫范圍：20℃—100℃測溫精度：℃測溫范圍：0—100%RH測溫精度：%RH 單片機溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計的原則要求單片機系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護方便、性價比高等特點?！糸L時間測量數(shù)據(jù)記錄功能：可以根據(jù)需要設(shè)置數(shù)據(jù)記錄時間間隔，數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器。◆通信系統(tǒng)具有較高的可靠性、較好的實時性和較強的抗干擾能力?！魧崿F(xiàn)超限數(shù)據(jù)的及時報警?！衾谜Z音芯片，超限報警，實現(xiàn)了人性化管理。◆增加了輔助存儲功能，在監(jiān)控計算機不工作的時候，采用多媒體存儲卡存儲采集數(shù)據(jù)。滿足了對作物生長狀態(tài)實行全面、實時、長期監(jiān)測的要求。 單片機溫度測量系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容本設(shè)計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)的總體功能設(shè)計方案；二是進行智能傳感器的硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計：三是單片機及通信接口的硬件電路及軟件系統(tǒng)設(shè)計；四是對連接單片機的上位管理計算機軟件系統(tǒng)的設(shè)計思路、工作原理和實現(xiàn)方法進行了闡述。同時，將更多的農(nóng)業(yè)知識用于溫室生產(chǎn)的實時控制中，不僅僅局限于對環(huán)境因子的專家指導(dǎo)。還有就是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在溫室實時控制中的應(yīng)用的局限性，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)對溫室環(huán)境因子進行實時監(jiān)控，不同于開發(fā)單純的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，其中涉及與控制系統(tǒng)的“接口”問題。各種專家系統(tǒng)在收集、整理農(nóng)業(yè)專家知識時并沒有把專家是如何學(xué)習(xí)和獲得這些知識的過程整理出來，這樣開發(fā)的專家系統(tǒng)并不具有真正的學(xué)習(xí)能力。這種控制方式既能體現(xiàn)作物生長的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)揮農(nóng)業(yè)專家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用，又可充分利用計算機技術(shù)的優(yōu)勢，使系統(tǒng)的調(diào)控非常方便和有效，實現(xiàn)溫室的完全智能化控制。智能化控制。此時的溫室有比較完整的控制系統(tǒng)，有各種傳感器采集溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測環(huán)境變化及控制執(zhí)行機構(gòu)的動作，良好的人機界面使種植者的操作過程形象而且簡便。利用計算機技術(shù)及現(xiàn)代控制理論對溫室內(nèi)的各種環(huán)境因子如溫度、光照、濕度、C02濃度和施肥等，進行自動控制和調(diào)節(jié)成為溫室控制的主要方式。但這種控制方式的勞動生產(chǎn)率較低，不適合工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。生產(chǎn)一線的種植者既是溫室環(huán)境的傳感器，又是對溫室作物進行管理的執(zhí)行機構(gòu)，他們是溫室環(huán)境控制的核心。 溫室環(huán)境控制技術(shù)的三個發(fā)展階段從國內(nèi)外溫室控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，溫室環(huán)境控制技術(shù)大致經(jīng)歷三個發(fā)展階段：手動控制。在技術(shù)上，以單片機控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達國家相比，存在較大差距。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項環(huán)境因子的控制。英國倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計算機遙控技術(shù)，可以觀測50km以外溫室內(nèi)的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進行遙控?，F(xiàn)在世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 國外溫室環(huán)境控制國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。該系統(tǒng)抗干擾能力強，具有較高的測量精度，不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，安裝簡單方便，性價比高，可維護性好。如果超過我們預(yù)先設(shè)定的溫度限制，溫度報警系統(tǒng)將進行報警，并同時自動對大棚內(nèi)的溫度進行控制。本文介紹的溫度測控系統(tǒng)就是基于單總線技術(shù)及其器件組建的。采用單總線協(xié)議后，可在檢測點將模擬信號數(shù)字化。它將系統(tǒng)的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根導(dǎo)線，允許在這根導(dǎo)線上掛接數(shù)百個控制對象，形成多點單總線測控系統(tǒng)。為了克服這些缺點，本文參考了一種基于單片機并采用數(shù)字化單總線技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)應(yīng)用于溫室大棚的的設(shè)計方案，根據(jù)實用者提出的問題進行了改進，提出了一種新的設(shè)計方案。這種溫度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測溫電纜，才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜，成本也高。 單片機溫度測量系統(tǒng)選題的現(xiàn)實意義隨著單片機和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進展，并且必將以其優(yōu)異的性能價格比，逐步取代傳統(tǒng)的溫度控制措施。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨占鰲頭。大型溫室大棚的建設(shè)對溫度檢測技術(shù)也提出了越來越高的要求。這些操作都是在人工情況下進行的，耗費了大量的人力物力。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計，通過讀取溫度值來知道大棚內(nèi)的實際溫度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度與額定溫度進行比較，看溫度是否過高或過低。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟效益，所以溫室大棚技術(shù)越來越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的約束。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能實現(xiàn)的，因此我們要另辟蹊徑，想辦法來提高單位畝產(chǎn)量。溫度不但對于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度的監(jiān)測與控制也有著十分重要的意義。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展與是否能掌握溫度有著密切的聯(lián)系。基于單片機的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計方案1 緒論 單片機溫度測量系統(tǒng)的選題背景 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。我國人多地少，人均占有耕地面積更少。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制便成為一個十分重要的課題。如果過高，就對大棚進行降溫處理；如果過低，就對大棚進行升溫處理?，F(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為單片機的小電腦在為我們服務(wù)。時下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化己成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機來實現(xiàn)的。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中必不可少且廣泛應(yīng)用的器件，尤其在日常生活中也發(fā)揮越來越大的作用?；诖耍菊n題圍繞應(yīng)用于溫室大棚的基于單片機的溫度測控系統(tǒng)展開應(yīng)用研究工作。但是，目前應(yīng)用于溫室大棚的溫度檢測系統(tǒng)大多采用模擬溫度傳感器、多路模擬開關(guān)、A心轉(zhuǎn)換器及單片機等組成的傳輸系統(tǒng)[2]。同時線路上傳送的是模擬信號，易受干擾和損耗，測量誤差也比較大。數(shù)字化單總線技術(shù)[4]是利用DALLAS公司生產(chǎn)的新型器件實現(xiàn)的。這些測控對象所用的芯片都由該公司提供。這樣，在單總線上傳輸?shù)谋闶菙?shù)字信號。該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進行采集，利用溫度傳感器將溫室大棚內(nèi)溫度的變化，變換成電流的變化，再轉(zhuǎn)換為電壓變化輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其值由單片機處理，最后由單片機去控制數(shù)字顯示器，顯示溫室大棚內(nèi)的實際溫度，同時通過比較，對大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進行分析。這種設(shè)計方案實現(xiàn)了溫度實時測量、顯示和控制。這種溫度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對溫度的實時控制，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，適于大力推廣，以便促進農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的畝產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、記錄和控制。目前正開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。像園藝強國荷蘭，以先進的鮮花生產(chǎn)技術(shù)著稱于世，其玻璃溫室全部由計算機操作。 國內(nèi)溫室控制技術(shù)我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國溫室設(shè)施計算機應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。我國溫室現(xiàn)狀還遠遠沒有達到工廠化農(nóng)業(yè)的境地，生產(chǎn)實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著溫室裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。這是在溫室技術(shù)發(fā)展初期所采取的控制手段，其時并沒有真正意義上的控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)。通過對溫室內(nèi)外的氣候狀況和對作物生長狀況的觀測，憑借長期積累的經(jīng)驗和直覺推測及判斷，手動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。自動控制。人為創(chuàng)造適宜作物生長最佳環(huán)境的自動控制技術(shù)手段成為主流。計算機自動控制的溫室控制技術(shù)實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，適合規(guī)?；a(chǎn)，勞動生產(chǎn)率得到提高。智能化的控制技術(shù)將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與溫室自動控制技術(shù)有機結(jié)合，以溫室綜合環(huán)境因子作為采集與分析對象，通過專家系統(tǒng)的咨詢與決策，給出不同時期作物生長所需要的最佳環(huán)境參數(shù)，并且依據(jù)此最佳參數(shù)對實時測得的數(shù)據(jù)進行模糊處理，自動選擇合理、優(yōu)化的調(diào)整方案，控制執(zhí)行機構(gòu)的相應(yīng)動作，實現(xiàn)溫室的智能化管理與生產(chǎn)。 溫室控制存在的問題首先是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)自身的問題，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的技術(shù)還不十分成熟。其次是采集數(shù)據(jù)的束縛，溫室控制