基于“互联网+”的温室大棚环境监测系统
摘 要 温湿度最能影响到作物的生长情况，但是只靠人的直观感觉很难判断温湿度微小的变化，所以需要一个实时的“互联网+”环境监测系统来监测种植环境中的温度和湿度。因此，建立一个基于STC89C52RC单片机，用温湿度传感器进行数据监测的温室大棚监测系统，通过蓝牙模块和报警系统把温湿度和报警信息传输到用户，以达到实时监测的效果。该系统结构简单、系统性能可靠、实用性强，能适用于普遍的大棚环境监测，利于操作和推广。
关键词 “互联网+”;温室大棚;STC89C52RC;温湿度传感器
目前，我国已经走在工业化、城镇化的道路上，在城市中已经很难看到耕地。随着耕地面积的减少，保持种植产量的平衡显得至关重要，而温室大棚就是一种可以保证作物产量和质量的种植方式[1]。
种植业现代化、自动化的进程越来越快，而伴随着高科技在农业上的应用，温室大棚技术应运而生。目前我国温室大棚的应用比例正在不断加大，若没有合适的监测系统支持，种植业的发展将受到阻碍。当面临恶劣环境时，种植户的经济效益将得不到保障。此外，人对环境参数进行检测不仅不准确，且不能长期工作，这样还增加了人工成本，也不利于种植质量和规模的提升[2]。显然，仅靠主观的印象来判断天气的变化，并以此实现传统农业向自动化、智能化农业的转型，是远远不够的。因此，就需要一个监测系统，能实时对作物生长环境中的温湿度参数进行精确地采集，然后加以比对和监控，从而实现种植业的自动化、智能化管理，同时提高作物品质和土地的利用率。
1 系统方案设计
1.1 系统组成及其功能设计
出于对系统成本、应用环境、功能实现和系统整体性能等多方面的考虑，设计出的系统以STC89C52单片机为控制中心，通过程序设置系统阈值的初始值，用户也可以通过板面上的机械按键或在手机APP上进行阈值设置[3]。单片机通过DHT11进行数据的采样，直接获取温湿度的数字值，经过处理后把数据发送到显示屏上，用户可通过按键进行翻页操作，把LCD切换到设置页面还可以设置环境参数阈值。报警系统由蜂鸣器和LED灯共同组成，每一个LED灯对应一种报警情况。系统会将设置好的温湿度阈值保存在单片机内部的EEPROM中，每一次上电或复位都会读取内部数据存储器恢复数据。
1.2 系统整体方案选择
环境因素的变化是影响作物生产的直接原因，其中最直接的影响就是温度和湿度的变化。在一般情况下，环境中温度变化范围在0～45 ℃，其中微小的变化都需要进行监测。而大棚内环境变化复杂，需要高精度、抗干扰能力强的传感器，经过环境因素和成本的考虑，决定采用DHT11作为系统的温湿度传感器。因为DHT11传感器能适应大多数的使用环境，且精度高、误差较低，完全符合系统设计的需要。显示界面的选择有2种，数码管显示和LCD显示。鉴于数码管仅能显示数字的缺点，系统采用显示更加清晰、全面，资源占有更少的LCD屏。在MCU的选择方面，秉持系统成本最低和可靠性、易操作的原则，采用了自带内部数据存储器的STC89C52单片机，此款单片机性能足够在系统中实现所需要的功能。
2 系统硬件设计
2.1 显示模块
LCD屏需要显示的内容主要分为2页，通过按键可对页面进行切换，其内容包括单片机与DHT11连接而采集到的温湿度数据以及系统设置的温湿度上下限。该系统在上电之后有一定时间的延时，等待系统初始化完成后可以获取传感器的数据，并显示到屏幕上。程序必须先对显示屏初始化再进入从DHT11模块中采集数据并显示的主程序循环。显示屏分两行显示，要准确显示出数据，因此编程时要确定对应显示的地址。
2.2 报警模块
报警系统主要由2个部分组成：1)板面上的LED灯和蜂鸣器;2)手机app上的指示灯。而系统的报警值不能超过传感器的测量范围，因为这样设置对系统是没有意义的。每当温湿度超过设定的范围时，蜂鸣器都会报警，而每一个LED灯都对应一种超过阈值的情况。
2.3 按键模块
监测系统一共有4个按键，包含1个复位按键和3个设置功能按键。复位按键提供用户手动复位操作，当系统出现异常时可快速对系统进行复位操作，此功能可以靠硬件实现，不需要程序支持。按键2是切换按键，其功能是显示屏页面的切换和温湿度上下限选择的切换。当LCD屏处于显示温湿度状态时，按下按键2可切换到设置页面;当LCD屏处于设置状态时，按下按键2可切换至显示屏光标位置，连续按下4次按键则可返回显示页面，系统会自动保存设置好的阈值。其余2个按键在第1页显示状态下不起作用，当处于设置温湿度阈值页面时，则可作为调整温湿度上下限设置数值使用，按下按键3为光标位置上数值加1，按键4为光标位置上数值减1。
2.4 读写内部EEPROM
监测系统需要对温湿度上下限的配置数据进行存储和读取的操作，此时就要用到单片机内部的EEPROM实现此功能。此功能主要用于系统恢复掉电或是进行复位操作前储存好的数据。使用内部EEPROM前需要打开ISP和IAP功能，配置相关的寄存器。对内部EEPROM进行读写操作时，需要先关闭全部中断，以免在进行读写操作时出现错误，在操作完成后再把中断打开。系统中通过按键设置阈值，设置成功后程序自动完成对数据的保存操作。因此，要启用ISP/IAP功能，就要对相关特殊功能寄存器进行配置。
2.5 蓝牙模块通信
要实现单片机系统与手机移动端通信，就需要遵循一定的傳输规则。在通信方式上，程序上制定了一对一关系的协议规定，即每一个数据对应一个标志位。其中标志位表示数据包的种类，数据位是具体的数据内容。传输的数据包类型主要有10种，分别是4个LED灯的状态数据，2个温湿度具体数据和4个温湿度上下限的数据。每一个数据包对应一个标志位，上位机根据标志位识别传输数据的类型，然后准确地处理传输过来的数据。在下位机也是以同样的道理解析从手机app接收到的数据，但是对接收到的数据需要经过判断才能完成对系统的设置，而不是全盘接收。例如上位机在发送一个数据到下位机前，需要发送一个请求位，保证数据传输是正确的，且设置数值的上限值不能低于下限值，因为这样做是没有意义的。在本设计中，发送和接收数据时都要用到指定的寄存器SBUF，在用于发送时，只能写不能读;用于接收时，只能读不能写。为了避免数据位与标志位相同造成错误的判断，不管是在发送还是接收，数据都需要进行字符到数字之间的转换。当发送数据时，TI数据位为1，当发送完成后对TI进行复位。当接受数据时，RI数据位为1，进入中断后数据储存在SBUF中，接受数据后RI位复位。
3 系统软件设计
程序编写使用Keil uVision 4作为开发环境，采用C语言编写。在编译完程序文件之后，把生成的.hex文件烧录到单片机中。使用该软件时设置单片机型号，并选择对应的COM端口，然后执行Download操作即可。本系统用到的功能模块有显示模块LCD1602、温湿度传感器DHT11、蓝牙模块HC-05;辅助器件有LED灯、按键和蜂鸣器。程序主要实现的功能有单片机获取温湿度传感器DHT11数据;LCD屏显示采集到的温湿度数据和设置好的阈值;通过按键设置系统阈值;系统软件监测数据，温湿度超出阈值系统蜂鸣器自动报警;蓝牙模块接收和发送数据，系统程序解析、处理数据;对内部数据存储器进行读写操作，实现数据恢复。
4 结论
近年来互联网、微型处理器和传感器技术等以惊人的速度发展，他们以廉价的制造成本和可靠的数据得以快速推广应用，在种植业拥有自己的一席之地。本研究将单片机STC89C52RC应用于“互联网+”的温室大棚中，同时结合传感器、计算机技术对大棚内的温湿度参数进行实时监测。可以根据监测数据和农作物的生长需求，有效调节大棚内的环境条件，使温湿度控制在理想的范围内，从而提高产量和质量。本系统可在手机移动端上实时获取到数据并且设置阈值，从而实现远程监控，具有操作简单、稳定性强且数据准确的优点。
参考文献：
[1] 张伟滨.基于Zigbee温室大棚远程监控系统研究与实现[D].大庆：东北石油大学，2014.
[2] 杨飞，谢涛，伍英，等.基于WIFI的农业物联网温室大棚环境监测系统的设计[J].计算机测量与控制，2017，
25(2)：50-53.
[3] 张鑫，樊帅.基于安卓平台的温室大棚监测系统研究[J].南方农机，2019，50(18)：2.
(责任编辑：赵中正)
作者：郭建军 林丽君 陈红斌 王克强 蔡肯
摘要：本文主要介绍以IAP15F2K61S2单片机为核心，以温度、湿度等传感器为主要外围元件的大棚自动监测控制系统。详细的介绍了系统的设计方案、设计原理和特点等问题。该系统可以实现对大棚的温湿度、光照度、土壤湿度和CO2浓度等参数的实时监测，并由单片机进行实时控制，从而使蔬菜生长环境实现自动控制，节省了人力，提高了控制质量产生了良好的经济效益，不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益。
关键词：智能大棚;单片机;监测控制
一、概述
近年来，移动通信技术已经实现了全国联网和漫游，且网络覆盖范围大、性能稳定。本设计是基于现有GSM短信息功能的大棚自动控制系统，充分利用现有网络，无需单独组网，运行安全稳定。
智能温室是近几年逐步发展起来的一种资源节约型高效设施农业技术，它是在普通日光温室的基础上，结合现代化计算机技术、智能传感技术等高科技手段发展起来的，是集农业科技上的高、精、尖和计算机自动控制技术于一体的先进农业生产设施，是现代化农业科技向产业转化的物质基础。伴随着GSM网络发展，智能大棚监测控制系统已经开始广泛应用于温室大棚智能化管理中。
二、智能大棚监测控制系统设计原理
本系统是利用IAP15F2K61S2单片机把传感器采集的有关参数转换为数字信号，并把这些数据暂存起来，与给定值进行比较，经一定的控制算法后，给出相应的控制信号进行控制。系统还可以经过串行通信接口将数据传送至上位机，从而完成数据管理、智能决策、历史资料统计分析等更为强大的功能，并可以对数据进行显示、编辑、存储及输出。
环境检测由AM2301数字式温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器和YL-38光强传感器等组成，分别检测温室大棚的空气温湿度、烟雾浓度、光照度。通过这些外围传感器进行数据采集，并将采集到的数据显示在液晶12864上，当检测到用户的状态请求时，主控通过GSM模块将信息发送到用户手机上。在待机状态下，主控不断监测键盘或GSM的控制指令，根据不同的指令控制相应的继电器，控制通风、喷灌和加热等装置。
三、智能大棚监测控制系统设计方案
(1)空气温度测量。温度传感器的种类多，选择余地大，本系统采用AM2301数字温湿度传感器。AM2301是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，能够确保产品具有极高的可靠性与卓越的稳定性。在系统中，AM2301将数据直接送入IAP15F2K61S2，通过单片机内部的10位A/D采集信号，设置为第1路信号，精确到0.5℃，可满足应用要求。
(2)空气湿度测量。采用AM2301的湿度测量模块，调理后，送入主控芯片，设置为第2路信号。由于AM2301有0.70%RH的温度系数，在信号调理电路中进行了温度补偿，在35%～85%RH范围内可精确到2%RH。
(3)土壤湿度。土壤水分传感器采用不锈钢管和一段钢丝制成，长20cm，不锈钢管和钢丝之间留1cm的距离并保持平行放置，将二者用绝缘材料固定。通过测量不锈钢管和钢丝之间的电阻来测量土壤水分，采用电阻桥和运算放大器OP07调到0～5V的范围，再经过模数转换器送入单片机。
(4)烟雾测量。采用烟雾传感器，通过电位器设定烟雾指标补偿，然后送入单片机的I/O，经滤波处理后，判断是否达到设定阈值，实现报警。
(5)通信模块。采用TC35i通讯模块，充分利用现有网络，无需单独组网，运行安全稳定，结构简单、运行灵活、经济可靠。而且可以实现远程控制(跨省、跨区域)。另外，还采用ZigBee模块用于实现上位机与大棚之间的通讯，节省成本，操作简单。
(6)控制功能及实现。在本系统中，主机通过接受键盘或GSM的控制信号来控制相应的继电器驱动电路，由继电器来控制通风、喷灌、加热和卷帘等装置。本系统能够实时采集温室内的空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，通过12864液晶进行数据显示。当环境参数超过设定值时，系统会自动报警，并把参数信息发送到用户手机，寻求处理方案。而且用户还可以通过按键来现场控制。例如控制卷帘电机、鼓风电机、水泵等机械设备的运转，以维护大棚的正常运行。在用户的请求下还可以通过GSM模块以短信的形式将大棚的环境参数发送到用户手机，以实现对大棚的远程监测。在待机模式下，用户也可用手机远距离控制大棚中各种机械设备的工作，以实现远程控制。系统全景图如图1所示。
四、结语
本设计为闭环控制系统，由IAP15F2K 61S2单片机、A/D转换电路、温度检测电路，湿度检测电路、控制系统组成。温度检测电路将检测到的温度转换成电压，该模拟电压经A/D转换后，进入IAP15F2K61S2单片机，单片机通过比较该温度与设定温度来控制风扇或加热装置驱动电路，当大棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或加热装置发出指令。实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的监测控制，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。
【参考文献】
[1]郭辉. C语言程序设计[M].北京：中国传媒大学出版社，2010
[2]冯文旭.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2011
[3]柳其春.低压电器及PLC技术[M].北京：人民邮电出版社，1990
作者：王丽丽 韩学尧 王然升
摘要：随着农业现代化的发展，对各种大棚的自动控制系统也迅速发展起来。但实现难度大且费用较高，大部分农场仍采用人工值守的方式管理大棚。本文介绍了利用了GSM等现有网络，借助ZigBee模块来实现多个大棚的同时监测控制的设计思路。
关键词：STC15F2K61S;GSM模;单片机
一、绪言
随着农业现代化的发展，智能温室以及对各种大棚的自动控制系统也迅速发展起来。目前我国己能设计、生产各种现代化温室，也有各种自动控制系统投入使用。但是，这些系统通常需要专门的通信线路实现，费用昂贵，不能适应广大农民需求，在很大一部分地区都是采用人工值守的方式对蔬菜大棚进行管理。
近年来，GSM网络发展很快，已实现了全国联网和漫游，其网络覆盖范围大、性能稳定。本设计是基于现有GSM短信息功能(SMS)的大棚自动控制系统，充分利用现有网络，无需单独组网，运行安全稳定。
二、控制系统结构
(一)系统结构说明
本系统主要由自主开发设计STC15F2K61S开发板、ZigBee通信模块、WIFI模块、摄像头模块、语音播报模块、GSM通信模块、点阵屏显示模块、太阳能发电模块、报警电路、键盘模块、温湿度传感器、烟雾传感器、浇灌驱动机构、卷帘驱动机构、电源模块等组成，系统原理如图1所示。
图1 系统原理图
(二)系统功能
本系统能够实时采集温室内的空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，通过12864液晶进行数据显示，并可以通过WIFI模块或ZigBee通信模块把各种环境信息传送到手机(平板)或计算机(配合上位机软件)，进行实时检测。用户通过手机(平板)或计算机也可以实时的控制大棚中的各种设备，还可以通过按键来现场控制。如控制卷帘电机、鼓风电机、水泵等机械设备的运转，以维护大棚的正常运行。当环境参数超过设定值时，系统会自动报警，并把参数信息发送到用户手机，寻求处理方案。在用户的请求下还可以通过GSM模块以短信的形式将蔬菜大棚的环境参数发送到用户手机，以实现对大棚的远程监测。在待机模式下，用户也可用手机远距离控制大棚中各种机械设备的工作，以实现远程控制。
(三)使用方法
本系统在开机后，自动进行整体系统初始化，太阳能帆板自动搜索并定位阳光的位置，并为蓄电池充电，然后各子系统开始工作，系统进入待机状态(自动值守模式)。在系统待机状态下，用户可以按不同的按键实现对大棚设备的现场控制，也可以通过平板或计算机进行集中监控，还可用手机远程发送相应短信进行各种控制：
例如发送“上水开”到GSM模块，水泵打开，开始灌水;发送“上水关”到GSM模块，水泵关闭，停止灌水。发送“通风开”到GSM模块，鼓风机打开，开始通风;发送“通风关”到GSM模块，鼓风机关闭，停止通风。
(四)系统特色
(1).本系统以STC15F2K61S2单片机为核心，该芯片无需外部晶振、运行速度快(1T)、可靠性高、功耗低、抗干扰性强、内存大、并且内部集成10位高精度AD(方便土壤湿度传感器的采集)、3路PWM(方便电机控制)等片内外设资源。
(2).具有多种工作模式：手动控制模式、无人值守模式和预约工作模式。
(3).多种控制方式：现场按键控制、计算机控制、手机(平板)WIFI控制、自动控制和手机远程短信控制。
(4).节能环保，本系统配有太阳能和风能发电系统，在系统的调度下实现自动切换，无需人工干预。
三、结论
本系统采用STC15F2K61S2单片机作为控制核心，在C程序的控制下，用户可通过按键、计算机(上位机)、平板或手机(Android)来实现对蔬菜大棚的智能监测和控制。系统中还设置了摄像头模块，可以实时观察大棚种的各种情况，另外还有太阳能电池板和风力发电机，配合蓄电池可为系统和整个大棚提供电能，节能环保。最重要的是本系统具有自动管理功能，可以实现温室大棚的无人值守，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
【参考文献】
[1]郭辉.C语言程序设计[M].北京：中国传媒大学出版社，1999
[2]冯文旭.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003
[3]柳其春.低压电器及PLC技术[M].北京：人民邮电出版社，2010
作者：王丽丽 韩学尧
为适应市场的需求，目前温室大棚在国内外都得到了广泛的应用，其中以美国、日本、荷兰等国家发展最为迅速，基本实现了环境智能监控和远程监测。而在国内，大部分温室大棚未采用智能控制技术，且存在环境控制能力低、自动化程度落后、价格昂贵等缺点，这在很大程度上降低了温室农作物的产量与质量，因此，广泛实现温室的智能监控很有必要。此外，维持温室大棚的正常运行需要提供充足的电能，而一般大型的温室大棚位于离居民生活区较远的空旷地区，对电能的利用并非很方便，但是太阳能资源丰富，因此如何实现对太阳能的利用成为一个值得思考与解决的问题。
1 设计思想
要实现对太阳能的利用，可以借助于太阳能电池实现光电转换，近年来太阳能电池的转换效率与使用寿命都有了很大的提高，目前单晶硅的转换效率可达30%左右。因此利用太阳能光伏系统为温室大棚供电成为了可能，为提高太阳能利用率，可采用MPPT和光伏系统自跟踪技术。影响农作物的生长因子主要有：温度、湿度、CO2浓度以及光照。实现对各生长因子的智能控制，能很大程度地提高农作物的产量与质量。
基于太阳能供电的温室环境智能监控系统框图如图1所示。
太阳能温室大棚监测控制系统框图
2 模块化设计
2.1 太阳能供电模块
该模块主要包含MPPT的实现、蓄电池充放电监控、自跟踪系统以及电压转换4个部分。MPPT的实现和自跟踪系统均是为了实现太阳能更高效率的利用，蓄电池充放电监控则是对蓄电池、太阳能光伏组件阵列以及负载的保护，电压转换使得该系统可为各种交流和直流负载供电。太阳能供电模块框图如图2所示。
2.1.1 MPPT的实现
MPPT即最大功率点跟踪，是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使太阳能电池板以最高的效率对蓄电池充电。MPPT控制的原理实质上是一个自动动态寻优的过程，通过功率的比较来改变占空比和脉宽调制信号，进而改变太阳能电池板的工作负载，改变输出功率点的位置，以达到最优。实现MPPT通常需要斩波器来完成DC/DC转换，斩波电路分为BUCK电路和BOOST电路。本文中利用BUCK变换器来实现MPPT，通过调节BUCK变换器的PWM占空比输出，使负载等效阻抗跟随太阳能光伏组件阵列的输出阻抗，从而使光伏阵列在任何条件下均可获得最大功率输出。BUCK电路实际上是一种电流提升电路，主要用于驱动电流接收型负载，直流变换通过电感完成，其电路图如图3所示。
故通过调节占空比即可调整输出负载，从而可使太阳能光伏组件阵列工作在最大功率点。占空比的调节是通过控制Q基极电压来实现，可借助于单片机编程加以控制。
2.1.2 蓄电池充放电监控电路
蓄电池充放电监控电路是为了防止蓄电池组过充、过放等现象，蓄电池组在整个系统中起到储存与提供能量的作用，在硬件上可借助于单片机来实现，其软件程序流程图如图4所示。
2.1.3 自跟踪系统
为了实现对太阳能更大限度的利用，要保证太阳光每时每刻都垂直照射在太阳能电池板上，即太阳能电池板必须跟随这太阳的运动而运动。目前常用的自跟踪方法有匀速控制方法、光强控制方法、时空控制方法。为了方便实现并达到较好的跟踪效果，可以将匀速控制法与光强控制法相结合。并通过对实际光强与设定值的比较，分别采取紧跟踪、疏跟踪以及不跟踪的措施。在硬件上可以通过单片机、太阳光跟踪传感器、光强测定器等实现。
2.1.4 太阳能应用于温室的前景
目前使用太阳能光伏阵列进行供电需要占用一定的土地资源来安放太阳能电池板，然而现在已经生产出了半透明太阳能组件，此外透明太阳能电池组件也在进一步研究中，这使得将太阳能电池安装在温室顶部成为了可能。而且太阳能电池的转换效率在不断提升，因此太阳能光伏系统的广泛使用将成为必然趋势。
2.2 智能监控模块
智能监控模块的主要部分为传感器模块、A/D转换模块、微处理器以及各因子的控制设备。
2.2.1 传感器的选取
测温设备选择SLST系列数字传感器，它是采用美国Dallas半导体公司的DS18B20数字化温度传感器，为不锈钢外壳封装，防水防潮，且具有高灵敏度和极小温度延迟，现场温度以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性能。其测温范围为-55～+125℃，温度准确度为±0.5℃，可直接将温度转换为串行数字信号供单片机处理。温室内湿度的测量采用JCJ100MH湿度变送器，其采用高精度湿敏电容进行测量，具有灵敏度高、稳定性好、准确度高和使用寿命长 等特点。其工作环境为-40～80℃，输出电压范围为0～5 V，湿度测量范围为0～100%，均满足温室测量的需求。土壤湿度的测量采用高精度土壤水分传感器，它采用世界先进技术的土壤湿度传感器，精密、可靠、耐用，可直接连接至数据采集器，可长期埋设在地下任意深度，连续测量，其测量范围为0～100%，工作电压为7～15 V，输出0～1.1 V的电压信号，可经适当放大后供A/D转换。光照度的测定可以采用KITOZER系统光照度变送器。该种变送器以对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器为传感器，具有测量范围宽、线性度好、防水性能好、传输距离远等特点，其工作电压为12～30 V，测量范围为0～200 000 LUX，支持二线制4～20 mA电流输出、三线制0～5 V电压输出、液晶显示输出以及RS 232，RS 485网络输出，适合在温室大棚环境下使用。CO2浓度的测定可采用FIGARO公司生产的TGS4160，它是一种固态电化学型CO2传感器，具有体积小，寿命长，选择性和稳定性好等特性。因为它的预热时间较长，故适合在室温下长时间通电连续工作。它的测量范围为0～5 000 ppm，使用寿命2 000天，内部含有热敏电阻起补偿作用。通过各传感器获得电信号，经A/D转换后输入单片机与所需要的设定值相比较，然后控制相应的设备来对各因子进行调节。
2.2.2 各生长因子的控制
农作物生长因子主要是指温度、湿度、CO2浓度以及光照。
温度 升温设备可以采用热水锅炉、燃油锅炉、太阳能加热器等，鉴于室外太阳能资源充足，白天可采用太阳能加热器加热，实现光能向热能的直接转换，在太阳不足时，采取电加热器，由蓄电池组供电。降温设备采用湿帘风机，其中通风设备采取强制通风的方式，即利用风机产生风压强制空气流动降温，湿帘是利用水蒸发吸热的原理来降温，二者的结合作用能力强，效果稳定。
湿度 当实际湿度低于所需要湿度时，可以通过控制安装在大棚顶端的喷嘴来实现，通过喷雾来提高湿度，同时又不至于使得湿度过大。当湿度过高，则可以通过通风来降低，这是利用湿度差来进行室内外的空气交换实现。
CO2浓度 CO2的浓度直接影响着农作物的产量与质量，合适的CO2浓度可能达到40%～200%的增产。大气中的CO2浓度仅为350 ppm，在温室中需要提高CO2浓度，可利用CO2发生器来实现，采用化学反应、燃煤、燃气等方式来产生CO2，当CO2浓度过低时，即可通过控制CO2发生器的开关来提高。当浓度过高时，通过打开通风机即可。
光照 光照的控制设备为遮阳设备和补光设备，当光照过强时，可借助遮阳设备来实现，当光照过弱时，可利用补光灯来实现，而且补光灯开启的数量受外界光照的影响，最终达到较为合适的光照强度。
2.2.3 A/D转换 A/D转换采用TLC1549，将各传感器所采集的模拟电信号转换为数字量输入单片机进行处。
，对各因子加以控制。TLC1549为逐次比较型10位A/D变换器，其片内自动产生转换时间脉冲。转换时间小于21μs。其具有固有的采样保持电路，终端兼容TLC549，TLV549，采用CMOS工艺，有2个数字输入和1个三态输出，可和微处理器直接相连。
2.2.4 软件实现
该系统中所采用的单片机可以选择51/52系列单片机，如AT89C51。通过单片机编程来实现对各种设备开关的控制，其控制流程图如图5所示。
环境智能控制流程图
3 结语
该系统实现了对太阳能资源的有效利用，采用MPPT和自跟踪系统来实现高效率转换，且可以较好地智能控制农作物各生长因子，使得农作物生长在最为合适的环境中，大大提高了农作物的产量与质量。本文中所涉及的只是单间温室的智能控制，然而可以通过通信接口RS 232与上位机进行通信，实现集散控制，这样可以大大提高总体工作效率。
托普物联网简介
托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研 发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角!
托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。
托普物联网三大系统产品
我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统(环境监测传感设备)、传输系统(数据传输处理网络)、应用系统(终端智能控制平台。)
托普物联网模块化智能集成系统
托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。
1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
2、终端模块：即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。
3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。
4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。
5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。
6、作业模块：即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。
概述
随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，温室工程已成为高效农业的一个重要组成部分。计算机自动控制的智能温室自问世以来，已成为现代农业发展的重要手段和措施。温室大棚监测控制系统的功能在于以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。托普物联网研制的温室大棚监测控制系统是用通用组态软件结合自动化设备在现代农业上的一个典型应用，该系统很好地完成了温室大棚环境监控的各项需求，为此类需求呈现了一个成熟的方案。
一、温室大棚监测控制系统简介
1、系统定义
智能温室监测系统就是根据无线网络获取的植物实时的生长环境信息，如通过各个类型的传感器可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。
该系统利用物联网技术，可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像，通过模型分析，远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备，保证温室大棚内环境最适宜作物生长，为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。同时，该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等，实现温室大棚集约化、网络化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。本系统适用于各种类型的日光温室、连栋温室、智能温室。
2、系统组成
该系统包括：传感终端、通信终端、无线传感网、控制终端、监控中心和应用软件平台。 (1)传感终端
温室大棚环境信息感知单元由无线采集终端和各种环境信息传感器组成。环境信息传感器监测空气温湿度、土壤水分温度、光照强度、二氧化碳浓度等多点环境参数，通过无线采集终端以GPRS方式将采集数据传输至监控中心，以指导生产。
(2)通信终端及传感网络建设
温室大棚无线传感通信网络主要由如下两部分组成：温室大棚内部感知节点间的自组织网络建设;温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室大棚环境信息通过内部自组织网络在中继节点汇聚后，将通过温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络实现监控中心对各温室大棚环境信息的监控。
(3)控制终端 温室大棚环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，通过GPRS模块与管理监控中心连接。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及二氧化碳浓度等参数，对环境调节设备进行控制，包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。
(4)视频监控系统
作为数据信息的有效补充，基于网络技术和视频信号传输技术，对温室大棚内部作物生长状况进行全天候视频监控。该系统由网络型视频服务器、高分辨率摄像头组成，网络型视频服务器主要用以提供视频信号的转换和传输，并实现远程的网络视频服务。在已有Internet上，只要能够上网就可以根据用户权限进行远程的图像访问、实现多点、在线、便捷的监测方式。
(5)监控中心
监控中心由服务器、多业务综合光端机、大屏幕显示系统、UPS及配套网络设备组成，是整个系统的核心。建设管理监控中心的目的是对整个示范园区进行信息化管理并进行成果展示。
(6)应用软件平台
通过应用软件平台可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设备、视频信息感知设备等各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘，通过中央控制软件的智能决策，形成有效指令，通过声光电报警指导管理人员或者直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境，为作物生长提供优良的生长环境。
二、功能叙述
温室环境包括非常广泛的内容，但通常所说的温室环境主要指空气与土壤的温湿度、光照、CO2浓度等。计算机通过各种传感器接收各类环境因素信息，通过逻辑运算和判断控制相应温室设备运作以调节温室环境。输出和打印设备可帮助种植者作全面细致的数据分析，保存历史数据。本系统主要具备以下几部分功能： 综合环境控制
采用计算机实现环境参数比较分析，四季连续工况调控系统。，比例调节环境温度、湿度与通风。CO2 发生装置按需比例调节环境CO2浓度，夏季室外屋顶喷淋，在保证室内光照强度的前提下，组合调节环境温度与通风，达到强制降低环境温度的效果。通过计算机对温室各电动执行器进行整体调节，自动调控到作物生长所需求的温、湿、光、水、气等条件，另外通过臭氧消毒净化器对温室进行消毒。 肥水灌溉控制
采用计算机肥水灌溉运筹系统。根据作物区的需要，对水培区的营养液成分，PH和EC值进行 综合调控。对基培和土培区主要是根据作物生产需要，设定基质、土壤的水势值，自动调节滴灌、喷灌系统的灌溉时间和次数。 紧急状态处理
采用计算机实测环境参数、状态极限值反馈报警保护系统。根据作物的各项参数设定温室环境的极限值和作物生长环境参数极限值报警保护系统，提高了整个系统安全性。 信息处理
采用计算机集散控制信息管理系统。信息处理由中心控制计算机完成。主机通过局部数字通讯网络与现场控制机相连，实现远动双向控制及全系统集中数据处理。其功能包括运行实时参数执行器模拟状态显示，历史数据存储、检索，数据平均值报表、曲线显示与打印。
三、温室的环境参数指标
针对本系统所涉及的两栋温室，根据栽培的作物和所处的环境，具体参数如下： 1. 葡萄温室
a、在冬季休眠期约90多天需保持温室内温度为5℃。休眠期以后白天需控制温室内温度为25-30℃，夜间需控制在15-18℃。
b、湿度需保持在50-75%不能超过95%。 c、光照强度应保持在45000-55000勒克斯
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。 e、PH值保持在7-7.5。
f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。 2. 黄瓜、番茄温室：
a、在苗期需保持温室内温度在13-15℃，定植后白天上午应保持在25-28℃，下午应保持在20-25℃，夜间应保持在15-18℃。
b、湿度黄瓜在白天保持在70-75%，夜间保持在85-90%;番茄白天保持在65-75%，夜间保持在75-85%。 c、光照强度番茄应保持在50000勒克斯左右，保证12个小时光照;黄瓜应保持在40000勒克斯左右，保证8-10小时光照。
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。 e、PH值保持在6.5-7.5。
f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。
黄瓜和番茄在冬季早春即11月中旬至下年2月上旬期间比较关键。
以上参数在监控软件中进行编写，环境参数超出设定范围时进行相应调节同时产生报警提醒值 班人员注意。
托盘物联网简介
托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角!
托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。
托普物联网三大系统产品
我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统(环境监测传感设备)、传输系统(数据传输处理网络)、应用系统(终端智能控制平台。)
托普物联网模块化智能集成系统
托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。
1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
2、终端模块：即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。
3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。
4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。
5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。
6、作业模块：即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。
物联网温室大棚监测系统需求分析报告
一、概述
现如今，我国的经济水平和社会地位都在不断的进步和提高，人们对生活质量的要求也越来越高。因而，很多人希望在一年四季内都能品尝到优质新鲜的蔬菜，这一需求促进了温室大棚的发展和进步。
良好的温室大棚需要有一套科学和先进的管理方法才能更好的运用好温室栽培这一高效技术，更需要有一个能够对温室大棚环境参数进行实时检测的监控系统。这种系统可以检测温室大棚内的温度和湿度，确保大棚内的蔬菜生活在优良舒适的环境内。通过对学校后山大棚的调研，总结了内部作物栽培需要的一系列参数及测定的设计方案。
本课题设计的系统是采用高性价比的单片机和高准确度数字温湿度传感器设计，并朝着智能化、低廉化、模块化、迅速化的单片机数据采集系统逼近。本系统应满足以下要求：
(1)能够准确的采集温室大棚中的温度值、湿度值、光照强度、CO2浓度 (2)根据采集的数据实时的把结果显示出来。
(3)通过之前采集的温湿度参数值，运用合理的方法准确的比较设定值与测出值之间的差别，超出范围时进行报警提示。
二、功能叙述
温室棚依照不同的屋架、采光材料可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室等。温室结构的建造标准是既能密封保温，便于通风降温。同时通过传感器采集：
1、室温;
2、土壤含水量;
3、二氧化碳浓度;
4、光照强度等植物生长状态所需的环境相关参数，结合作物生长环境所需的适宜条件，有效调节有关设备装置，将室内温、湿、光、水、肥、气等诸因素综合协调调节到最佳状态。
温室的环境参数指标举例：
1、葡萄温室：
a、在冬季休眠期约90多天需保持温室内温度为5℃。休眠期以后白天需控制温室内温度为25-30℃，夜间需控制在15-18℃。
b、湿度需保持在50-75%不能超过95%。 c、光照强度应保持在45000-55000勒克斯
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。 e、PH值保持在7-7.5。
2、黄瓜、番茄温室：
a、在苗期需保持温室内温度在13-15℃，定植后白天上午应保持在25-28℃，下午应保持在20-25℃，夜间应保持在15-18℃。
b、湿度黄瓜在白天保持在70-75%，夜间保持在85-90%;番茄白天保持在65-75%，夜间保持在75-85%。 c、光照强度番茄应保持在50000勒克斯左右，保证12个小时光照;黄瓜应保持在40000勒克斯左右，保证8-10小时光照。
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。 e、PH值保持在6.5-7.5。
监测参数：
1、室温
通过本次调研我们发现，我校老师所设计和管理的温室大棚内，温度计悬 挂在距离地面1.7米左右的位置，整个大棚通过一支温度计进行温度检测。借鉴老师这一相对成熟的监测方法，设计之后大棚监测设备如下——根据大棚的规模大小，采取两套方案：
1、整个大棚通过一个温度传感器，实时传输温度数据;
2、采取每1/3设置一个温度传感器。
查阅相关资料，确定并制定一套适宜作物生长的温度区间，并根据实际情况(天气、季节等)划分温度梯度。通过在大棚内设置风扇(以每1/3的位置安装一台风扇，并配合大棚外围塑料膜的打开)，根据远端监测的温度数据，通过设置参数，自动控制风扇的开闭。
2、土壤含水量
本次调研发现，多数大棚采取滴灌技术(后期根据种植作物种类，将叶湿也作为监测参数之一，采取喷灌技术，并确定水流大小及安装位置)。在每一垄设置滴灌的管子，所有管子接在一个水源。湿度传感器设置在1/3的田垄处，根据这3个传感器的参数，结合适宜作物生长的土壤湿度，通过控制水管孔的大小，统一调节所有水管的水滴流速。
3、二氧化碳浓度
二氧化碳监测方式与温度相同。通过控制大棚内的二氧化碳发生器已经以及通风，调节二氧化碳浓度。
4、光照强度
光照强度主要通过在大棚外设置机械装置，控制大棚外围的黑色塑料膜的开闭，调节棚内光强。通过调研发现，由于大棚内部存在向阳面和背阳面，后期设计调整大棚的结构，以及作物的种植位置、黑色塑料膜的覆盖位置，使光照平均。
三、总结
通过本次调研，主要了解和确定了：
1、与作物生长相关的几个主要监测参数和设备;
2、监测装置在大棚内部的设置位置和数量;
3、反馈控制调节相关参数的装置;
4、种植作物规划。在掌握了上述几点信息，下一阶段的主要工作主要包括：
1、监测设备的购置;
2、设备的初步连接、测试;
3、设备的实地测试;
4、调控装置的设计、购置和制作安装。
智能农业温室大棚管理系统项目分析与设计
目 录
第一章 绪论
1.1项目背景
智能温室大棚是农业物联网的一个重要应用领域，是以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以温室大棚的自动化生产、最优化控制、智能化管理为主要目标的农业物联网的具体应用领域，也是目前应用需求最为迫切的领域之一。温室大棚以日光温室为主，温室结构简易，环境控制能力低。我国温室大棚的技术装备尽管有了较大发展，但是温室大棚种植普遍存在管理粗放、技术设施落实不到位、智能化水平低，导致单位生产效率低、投入产出比不高、农业产品质量安全水平起伏较大的现状，在温室环境、栽培管理技术、生物技术、人工智能技术、网络信息技术等方面和发达国家存在着较大差距。我国建设在南方的大型智能温室以生产花卉为主，北方的则以栽培蔬菜为主，少部分智能温室用于栽培苗木。
四川省成都市温江区响应国家号召，政府投资，在温江区实施高科技农业示范区，示范区位于成都市温江区，当地气候为亚热带季风气候，四季分明，七月份平均气温35℃，平均降雨量400mm,一月份平均气温9℃，平均降雨量300mm。全区占地面积为：24m*32m=768平方米，已经装有混凝土拱架塑料大棚，作为有机蔬菜以及园艺种植区域，产品规格为栋宽12米，间距4米，天沟(雨水槽底部局柱底高度)5米，顶高(屋脊到柱底高度)5.9米，屋面角度25度，外遮阳高度6.4米;排列方式为屋脊走向为：南北12m*4跨=48米，侧墙长(南北)：4米*8榀=32米。现计划在该整片温室大棚种植区域安装基于物联网技术的全方位随时监控管理的智能温室大棚系统，作为农业示范区域，以便以后在整个成都片区实行推广。1.
2现存问题
首先是成本较高。一般来讲，一套智能化的控制系统成本主要包括硬件成本、运行成本和维护成本。硬件成本包括各仪器仪表、通信线缆等。整个系统也不能自由组合或者裁剪应用于不同的对象，使得难以得到推广和普及。同时，由于系统复杂、布线繁多、故障率高而且使得故障后的维修成本极大。另外，系统庞大造成的运行成本也不是一笔小费用。
其次是布线复杂。温室中有大量分散的传感器和执行机构，这些设备可能随着作物的改变而进行调整，同时错综复杂的线缆也需要重新铺设，工作量较大。为了科学、合理地实现大面积温室环境参数的自动检测与控制，电子检测装置和执行机构的设置不仅数量大而且分布广，连接着各个装置与机构的线缆，也因此纵横交错。当温室内生产的果蔬作物更替时，相应的电子检测装置和执行机构的位置常常需要调整，连接着各个装置与机构的线缆有时也需要重新布置。这不仅增大了温室的额外投资成本和安装与维护的难度，有时也影响了作物的良好生长。
第三，故障解决难。当数据无法正常接收时，检查人员不知道是线路问题还是节点故障。另外，目前的控制系统多采用基于现场总线的分布式模式，当总线出现故障时，虽然各控制节点尚能正常工作，但是上位机却无法正常管理整个网络，专家控制策略无法实施。
1.2项目意义
(1)实现广范围的测量，需求传感器节点多当前温室生产的首要特点就是监控区域很大，普通单个连栋温室都有几千平方米，而一个园区温室群的面积可能会在几百亩以上，因此需要大量的传感器节点构建传感器网络，在每个温室中采集诸如空气温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度、营养液EC值、pH值以及室外天气参数等信息，除此以外，目前对作物生理参数的检测也逐渐受到人们的重视，因此将会有更多的传感器节点被用于温室生产。另外，用于驱动温室中执行机构的控制节点的数量也不能忽略。由此可见，温室对其监测与控制系统的首要需求就是网络容量大。
(2)检测点位置灵活变动
温室中大量分散的传感器，但随着作物的生长而需要不断调整位置;或者当温室内生产的作物更替时，相应的电子检测装置和执行机构的位置也常常需要调整;另外，温室的利用结构也会经常根据用户需要而不断改变，这就要求系统中各个节点能根据需要随意变换位置而不影响系统工作。
(3)节点数目可随意增减
作物生长阶段不同，环境因子对作物的影响可能也不同，生长初期可能对温度比较敏感，而后期可能对光照比较敏感，这就要求系统可以随意改变节点的类型和数量。除此以外，随着作物的生长，用户可能还需要对植物的生理参数进行监测而需要不断增加传感器节点。在某些科研温室中，也经常需要改变传感器节点的类型和数量，以达到精确监测与控制。上述这些情况都需要所用的监控系统的节点能随意增减。
(4)系统可靠性
系统故障而造成的经济损失不可估量。如果系统出现问题而未能被及时发觉和修复，那么可能对作物造成致命的伤害，尤其在一些恶劣的天气例如高温和寒冷气候条件下，这将直接影响产量和收益。另外，温室内湿度高、光照强、具有一定的酸性，都会导致线缆的腐蚀、老化，从而降低系统的可靠性和抗干扰性，这对于检查系统故障造成困难。例如，当数据无法正常接收时，检查人员不知道是线路问题还是节点故障，这对及时发现和解决故障带来不便。因此，温室测控系统必须要可靠。
2、方案概述
本系统结构及配套设施：主体骨架为热镀锌型组装、覆盖材料、自然通风系统强制通风系统、内遮阳系统、外遮阳系统、环流风机系统、加热系统、补光系统、配电系统、监控系统、智能控制系统。
智能化大棚是一个半封闭系统，依靠覆盖材料形成与外界相对隔离的室内空间，一方面要以通风换气创造植物生长优于室外自然环境的条件;另一方面，室内产生的高温高湿和低二氧化碳浓度，通过通风换气来调控，创造植物生长的最佳环境。
3、系统功能描述
3.1、智能温室大棚物联网感知层
智能温室大棚物联网的应用一般对温室的七个方面进行监测，即通过土壤、气象、光照等传感器，实现对温室的温、水、肥、电、热、气、光进行实时调控与记录，保证温室内的有机蔬菜和花卉生产在良好的环境中。
3.2、智能温室大棚物联网传输层
一般情况下，在温室内部通过无线终端，实现实时远程监控温室环境和作物生长情况。通过手机网络和短信的方式，监测温室传感器网络所采集的信息，以作物生长模拟技术和传感器网络技术为基础，通过常见蔬菜生长模型和嵌入式模型的低成本智能网络终端。通过中继网关和远程服务器双向通信，服务器也可以进一步做出决策分析，对所部署的温室中灌溉等装备进行远程管理控制。
3.3、智能温室大棚物联网智能处理层
通过对获取信息的共享、交换、融合，获得最优和全方位的准确数据信息，实现对智能温室大棚作物的施肥、灌溉、播种、收获等的决策管理和指导。基于作物长势和病虫害等相关图形图像处理技术，实现对大棚作物的长势预测和病虫害监测和预警功能。还可以将监控信息实时地传输到信息处理平台，信息处理平台实时显示各个温室的环境状况，根据系统预设的阈值，控制通风/加热/降温等设备，达到温室内环境可知、可控。
4、系统架构
5、系统网络拓扑
6、各子系统设计
6、1 感知层
(1) 无线传感网络
无线传感器网络(WSN)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。
Zigbee网络组网
网关 ：Zigbee—3G ZigBee节点是可以组建Mesh网络的，设置一个ZigBee节点为网络协调器，其他每个ZigBee节点都可以当做路由节点来使用，也可以设置为终端节点但是就失去了路由功能。
(2)视频监控
摄像机 ： WIFI传感网络，对检测到的图像信息使用WIFI进行传输 (3)设备供电
设备供电系统由最新的太阳能供电，AC 220V、DC 12V或者太阳能供电。
6、2
传输层
(1)网关：
3G无线网关：将Zigbe信号转化为3G信号进行传输 (2)路由器
交换机
3G无线路由器、交换机，用于传输局域网和广域网的数据 (3) 供电设备： 采用标准220V电源供电
6、3
网络层
(1)终端服务器：采用电脑作为服务器终端 (2)云服务平台：
采用云服务器，对大量的信息进行处理和保存 (3)监控中心：
采用球机型无线WIFI摄像机对温室大棚的情况进行采集 (4)供电方式：
采用220V标准电压供电
6、4
应用层
(1)电脑终端：
采用台式电脑或者笔记本电脑作为应用层终端 (2)手机终端：
采用智能手机作为终端，对采集的信息进行处理 (3)供电方式： 220V标准供电
7、 工程造价表
一、项目背景
近年来，农业温室基础设施发展迅速，但是在自动监控方面仍存在着诸多问题。温室监控区域较大，需要大量的传感器节点构成大型监控网络，通过各种传感器采集诸如温度、空气湿度、光照度、土壤湿度、EC值、pH值等信息，实现自动化监控。传统温室监测与控制系统多采用有线连接，布线复杂，往往造成温室内线缆纵横交错、使用不便、安装维护困难、可靠性差等问题。
无线传感器技术被认为是满足温室应用需求且代替有线连接的最好方式。惠企物联科技结合最新的ZIGBEE无线技术，将传感器整合到无线传送网络中：通过在农业大棚内布置温度、湿度、光照、等传感器，对棚内环境进行检测，从而对棚内的温湿度，光照等进行自动化控制。通过更加精细和动态监控的方式，来对农作物进行管理，更好的感知到农作物的环境，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平。
二、现存问题
首先是成本较高。一般来讲，一套智能化的控制系统成本主要包括硬件成本、运行成本和维护成本。硬件成本包括各仪器仪表、通信线缆等。整个系统也不能自由组合或者裁剪应用于不同的对象，使得难以得到推广和普及。同时，由于系统复杂、布线繁多、故障率高而且使得故障后的维修成本极大。另外，系统庞大造成的运行成本也不是一笔小费用。 其次是布线复杂。温室中有大量分散的传感器和执行机构，这些设备可能随着作物的改变而进行调整，同时错综复杂的线缆也需要重新铺设，工作量较大。为了科学、合理地实现大面积温室环境参数的自动检测与控制，电子检测装置和执行机构的设置不仅数量大而且分布广，连接着各个装置与机构的线缆，也因此纵横交错。当温室内生产的果蔬作物更替时，相应的电子检测装置和执行机构的位置常常需要调整，连接着各个装置与机构的线缆有时也需要重新布置。这不仅增大了温室的额外投资成本和安装与维护的难度，有时也影响了作物的良好生长。
第三，故障解决难。当数据无法正常接收时，检查人员不知道是线路问题还是节点故障。另外，目前的控制系统多采用基于现场总线的分布式模式，当总线出现故障时，虽然各控制节点尚能正常工作，但是上位机却无法正常管理整个网络，专家控制策略无法实施。
三、项目意义
(1)实现广范围的测量，需求传感器节点多
当前温室生产的首要特点就是监控区域很大，普通单个连栋温室都有几千平方米，而一个园区温室群的面积可能会在几百亩以上，因此需要大量的传感器节点构建传感器网络，在每个温室中采集诸如空气温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度、营养液EC值、pH值以及室外天气参数等信息，除此以外，目前对作物生理参数的检测也逐渐受到人们的重视，因此将会有更多的传感器节点被用于温室生产。另外，用于驱动温室中执行机构的控制节点的数量也不能忽略。由此可见，温室对其监测与控制系统的首要需求就是网络容量大。 (2)检测点位置灵活变动 温室中大量分散的传感器，但随着作物的生长而需要不断调整位置;或者当温室内生产的作物更替时，相应的电子检测装置和执行机构的位置也常常需要调整;另外，温室的利用结构也会经常根据用户需要而不断改变，这就要求系统中各个节点能根据需要随意变换位置而不影响系统工作。 (3)节点数目可随意增减
作物生长阶段不同，环境因子对作物的影响可能也不同，生长初期可能对温度比较敏感，而后期可能对光照比较敏感，这就要求系统可以随意改变节点的类型和数量。除此以外，随着作物的生长，用户可能还需要对植物的生理参数进行监测而需要不断增加传感器节点。在某些科研温室中，也经常需要改变传感器节点的类型和数量，以达到精确监测与控制。上述这些情况都需要所用的监控系统的节点能随意增减。 (4)系统可靠性
系统故障而造成的经济损失不可估量。如果系统出现问题而未能被及时发觉和修复，那么可能对作物造成致命的伤害，尤其在一些恶劣的天气例如高温和寒冷气候条件下，这将直接影响产量和收益。另外，温室内湿度高、光照强、具有一定的酸性，都会导致线缆的腐蚀、老化，从而降低系统的可靠性和抗干扰性，这对于检查系统故障造成困难。例如，当数据无法正常接收时，检查人员不知道是线路问题还是节点故障，这对及时发现和解决故障带来不便。因此，温室测控系统必须要可靠。
四、项目介绍
4.1 ZIGBEE技术介绍
ZIGBEE技术是IEEE(美国电子和电气工程师协会)研发的新一代无线通讯技术。可应用在固定、便携或移动设备上的，低成本、低功耗的低速率无线连接技术;2001年8月，美国HONEYWELL等公司发起成立了ZigBee联盟，他们提出的ZigBee技术被确认为IEEE 802.15.4标准;现联盟内有众多的成员企业。
ZIGBEE技术现已被非常的应用，诸多的芯片厂家，如TI,三星，飞利浦等等，都生产出了与该协议技术兼容的芯片，并被大量的应用。
ZIGBEE属于微波段2.4GHZ频率，可实现远距离(0~1000米)传送给路由器;一般有3部分组成：ZIGBEE传感器标签、 ZIGBEE路由器、 ZIGBEE协调器组成，需外接2.4~3.7V的电源，当标签检测到现场的数据后，通过电磁波的传导，远距离的无线传输给路由器，路由器在已同样的原理传输给协调器，协调器一方面可以将数据通过串口传送给电脑，以供系统分析控制，一方面可以通过内置的单片系统处理、分析、控制所接受的数据。整个传输过程均通过无线传输，传送速率在250K/s,且在传送过程中对数据的加密保护，实现了快速、安全的现场数据采集。
ZIGBEE在无线传输的过程中，可以自动的实现自组网、多跳、就进识别的功能，当现场的单个路由出现问题时，其他路由会自动的寻找其他的线路，不会耽误系统的运行; 4.2系统简介
温室大棚对环境的要求非常高，温度、湿度、光照、CO
2、等一系列的参数均对其影响重大。优秀的温室大棚管理，即对于以上环境变量的严格管理。
在本系统中，我们采用不同的传感器来实现对环境的监控，像无线温度传感器、无线湿度传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等。以无线温度传感器为例，该传感器采用3大模块组成：
1、温度传感器模块;
2、单片机系统模块;
3、无线发送模块。温度传感器模块检测到现场的温度数据后，将数据交由单片机处理，单片机通过模拟转数字-数字转模拟的处理，最终驱动无线发送模块将数据无线发出。此无线温度传感器的传输距离可达120米。
无线温度传感器将数据向外发送，安装在室内的或室外的路由器接受该数据，并将数据整理后，发送给ZIGBEE协调器，协调器会将数据整理并通过串口上传电脑，电脑即根据现场的数据，与温度标准值进行比较，如若超出标准值，电脑则控制温室内外的：天窗、侧窗、内遮阳保温幕、外遮阳幕、风机、等开启。同时，温室内的传感器时时检测现场数据，当现场温度达到标准值后，电脑即关闭控制。
4.3系统硬件组成
系统硬件按照控制的流程分3大部分：数据采集部分、数据传输部分、控制部分。
4.3.1数据采集部分
温度传感器：该传感器采用3大模块组成：
1、温度传感器模块，采用美国进口的DS18B20模拟头，精度等级在± 0.5℃;
2、单片机系统模块;
3、无线发送模块。
4、长待机电池。温度传感器模块检测到现场的温度数据后，将数据交由单片机处理，单片机通过模拟转数字-数字转模拟的处理，最终驱动无线发送模块将数据无线发出。每只传感器都带有一个ID号，而此ID号是有24位的字母、数字组成，可以实现无限的序号组合，即可实现全球唯一ID号;每只标签的ID号与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。 此无线温度传感器的传输距离可达120米。
湿度传感器：该传感器采用3大模块组成：
1、湿度传感器模块，采用美国进口的SHT11模拟头，精度等级在± 3%RH;
2、单片机系统模块;
3、无线发送模块。
4、长待机电池。湿度传感器模块检测到现场的湿度数据后，将数据交由单片机处理，单片机通过模拟转数字-数字转模拟的处理，最终驱动无线发送模块将数据无线发出。每只传感器都带有一个ID号，而此ID号是有24位的字母、数字组成，可以实现无限的序号组合，即可实现全球唯一ID号;每只标签的ID号与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。 此无线湿度传感器的传输距离可达120米。
光照度传感器：该传感器采用3大模块组成：
1、温度传感器，采用美国德州仪器的传感器，可测量0~20万lus;
2、单片机系统模块;
3、无线发送模块。
4、长待机电池。光照度传感器模块检测到现场的温度数据后，将数据交由单片机处理，单片机直接将接受到的传感器数字信号处理，并驱动无线发送模块将数据无线发出。每只传感器都带有一个ID号，而此ID号是有24位的字母、数字组成，可以实现无限的序号组合，即可实现全球唯一ID号;每只标签的ID号与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。 此无线光照度传感器的传输距离可达120米。
CO2传感器：该传感器采用美国(Telaire)公司产品，该传感器采用红外光谱形式，0-2000PPM 的量程能满足植物研究的所有需求。传感器对科研型温室高温、高湿不敏感。此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
雨量传感器：本仪器反斗部件翻转灵敏，性能稳定，工作可靠。承雨口采用不锈钢皮整体冲拉而成，光洁度高，滞水产生的误差小。仪器外壳用不锈钢制成，防锈能力强，外观质量佳。此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
降雨感知传感器：探头为美国德州仪器 TI 公司产品，主要用于探测是否有降雨，该产品具有判断降雨和结露的不同情况，具有工作可靠，价格便宜等特点。此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
风速风向传感器：风速风向传感器”选用美国Davis(戴维斯)公司产品(Davis6410)。“风速风向传感器”内部装有精密旋转运动部件，这些机械部件的稳定性非常好，能在恶劣环境下保持传感器的测量精度。，外壳高强度特殊工程塑料具有极好的抗紫外老化作用。此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
土壤湿度传感器：采用水利部认证传感器，该传感器采用先进的“时域反射原理”，杆式设计，感应部分 48cm，适用于测量任何类型土壤的体积含水量，测量精确，性能稳定可靠，此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
水暖水温传感器与土壤温度传感器：采用美国DALAIS 公司温度传感器，外套“密封不锈钢铠甲”。特性：一致性好，精度高，密封性好，此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
液面湿度传感器: 主要测量植物表面的叶面蒸发程度及植物表面的湿度情况，适用于高档花卉。例：一品红，该系列传感器适用于农业、园林、气象、环保等领域对温度和湿度的测量，经过绝缘封装等加工工艺，可在高温高湿等恶劣环境中长期稳定地工作。此传感器采用有线传输。该只传感器与其所在的位置是相对应的，这个可以在系统建数据库时，位置绑定在该ID号的信息中。即当系统读取到序号为“1234567”的ID号时，系统即会知道该标签是处于：第几号温室?那个位置段?，如该标签测量的数据较高时，系统就会知道具体的位置。
以上的诸多品种传感器，可直接安放在温室内，或温室外。其中最为常用的传感器为温度传感器、湿度传感器、光照传感器，在本系统中针对此3种传感器，我们采用无线的传输方式，用无线模块将数据送至无线路由器。其他种类传感器因考虑用量较少，用无线传输方式成本较高，暂时用有线传输数据。
4.3.2数据传输部分
无线路由器：识读标签;微波2.4~2.5GHz微波频段;吊挂式或固定支架安装，防尘防水，与标签的读写距离0~300米。
无线路由器的信号覆盖到无线传感器的接收范围内时，路由器即能采集到标签过来的数据信息;
因现场需要检测不同位置的环境，会安装较多的传感器，路由器接收的数据具备冗长性，通过数据融合，将多个无线传感器数据整理成更精准的数据，无线发送给协调器;
路由器除接收并发送无线传感器的数据外，还可以作为其他路由器的上位路由，其他路由可以借此路由进行与协调器的通讯。
无线协调器：识读中继器，接收中继传送过来的信息，并将数据用串口上传工控机;识别距离0~300米可调;微波2.4~2.5GHz频段;吊挂式或固定支架安装，工业RS485串口，防尘防水。
协调器是最终连接电脑的设备，它前端采集路由数据，后端向电脑传送数据。当现场数据较大，较多时，亦不会产生数据的拥堵。
4.3.3控制部分
工控机：采用工业PC机，较强的功能与性能，具备工业级别的串口通讯、I/O口输入输出。
内置强大的软件控制功能：稳定的数据采集、基于实际应用的数据分析、专家数据库、精准的控制逻辑。
PLC控制：采用西门子公司的S7系列PLC;多路稳定的I/O控制、工业级别的串口通讯、精准的控制时序、
驱动控制：电机、气缸、电磁阀
现场执行单元：内遮阳，外遮阳，顶开窗，侧开窗，湿帘外开窗，湿帘水泵，湿帘风机，2组风机，内循环风机，补光灯，喷雾，微喷等设备。(甲方单独配置)
4.4系统软件
本系统软件着重分析了温室中的：空气温度、空气湿度、土壤温度、光照度，4大参数，这是温室环境控制中最重要的4个参数。
4.4.1空气温度控制
4.4.1.1现场数据采集
在温室内安放多个无线传感器，因传感器无线发送数据，所以不用担心布线的繁杂，可以将传感器安放在温室内的任何一个地方，并且可以随意的调整位置。传感器还内存有ID号，每个传感器的ID是全球唯一，是代表该传感器的身份。传感器安放好后，传感器的ID号、采集的数据、所在位置等信息会一并的传给路由。
温度管理一般把一天分为午前、午后、前半夜和后半夜4个时段来进行温度调节。午前以促进光合作用、增加同化量为主;午后光合作用呈下降趋势;日落后以促进体内同化物的运转;夜温以抑制呼吸、减少消耗、增加积累; 传感器内置单片控制系统，因此可以设置传感器检测和外发数据的周期，就可以设置传感器外发数据的周期为1次/小时、1次/分钟、或1次/30秒等，一来可以根据现场的实际需求而定，二来可以为传感器节省电能，使用的时间更长久。
4.4.1.2数据传输
传感器将采集到的数据无线发送给室内的路由器，路由器接收并转化传感器的数据，标签是利用电磁波形式传递数据，路由接收后，解调该数据。 在同一时间会有多个标签向路由发送数据，路由会将接收到的数据进行融合，整理成较精准的数据发出。如：
路由器除接收并发送无线传感器的数据外，还可以作为其他路由器的上位路由，其他路由可以借此路由进行与协调器的通讯。如图：
协调器是最终连接电脑的设备，它前端采集路由数据，后端向电脑传送数据。工业RS485串口连接电脑，防尘防水。 4.4.1.3控制时序
A、温度高于标准值：每种植物都有不同的温度生长曲线，植物在不同的时间段都会有不同的适宜生长温度，如在每一天中，植物对于温度的需求就有4种，这是因为其处于不同的时段，会有不同的转化机能。当温室内的空气温度高于标准值时，系统会自动比较在某时段标准值与实际值的差异，进而来控制不同设备进行降温。
如：ID号为“123456789”的传感器，检测到现场的温度数据为35.4℃时， 数据经由无线路由，无线协调器，最终将数据上传给工控机。
系统为保证该温度值不是瞬间的值，会在第一次接收到该ID号的数据后延时0~90秒，再取值比较，借以准确的判断该值是一个趋势值。
系统会调出在该段时间的标准值27℃，并与现场数据比对，判断比现场的温度高8.4℃，即会控制降温设备开启。
控制降温设备的开启顺序：系统在一定的时间内(0~99秒可调)判断当前温度值不能降低到目标值时，会顺序开启降温设备;当现场温度与目标温度相差较大时，系统控制跳跃开启其中的某项设备。
天窗：分段开启顶开窗系统;通过室外自然温室调整温室内的温度，依此原理，直至顶开窗系统为 100%。
侧窗：再分段开启侧窗通风系统;依此原理，直至侧开窗系统为 100%。
强制降温过程：自然通风不能降低温室内的温度时，系统自动关闭自然通风相关设备，采用强制通风的方式来控制室内温度。延时后，关闭天窗，其次关闭侧窗。 湿帘外翻窗：开启湿帘外翻窗。 一组风机：开启第一组风机。 湿帘水泵：开启湿帘水泵。 二组风机：开启第二组风机。
循环风机：在一定的时间内判断当温室内的温室不均匀时，开启循环风机。 喷林或喷雾：开启屋顶喷淋系统。
报警：判断温度降不到目标值,则计算机会开启温度过高报警，提示用户需增加降温设备。 系统会时时检测现场温度，当现场温度趋于目标温度时，系统即关闭降温设备。
B、温度低于标准值：
如：ID号为“123456789”的传感器，检测到现场的温度数据为20℃时， 数据经由无线路由，无线协调器，最终将数据上传给工控机。
系统为保证该温度值不是瞬间的值，会在第一次接收到该ID号的数据后延时0~90秒，再取值比较，借以准确的判断该值是一个趋势值。
系统会调出在该段时间的标准值27℃，并与现场数据比对，判断比现场的温度低7℃，即会控制升温设备开启。
控制升温设备的开启顺序：系统在一定的时间内(0~99秒可调)判断当前温度值不能升温到目标值时，会顺序开启升温设备;当现场温度与目标温度相差较大时，系统控制跳跃开启其中的某项设备。
内遮阳保温幕：拉下内遮阳保温幕，不使室内温度外泄。 外遮阳幕：若外界光照较强，可打开外遮阳幕，通过光照升温。 热风炉、水暖空调、暖气：打开加热装置，是室内温度升温。
报警：判断温度降不到目标值,则计算机会开启温度过高报警，提示用户需增加降温设备。
系统会时时检测现场温度，当现场温度趋于目标温度时，系统即关闭升温设备。
4.4.2空气湿度控制
4.4.2.1现场数据采集
在温室内安放多个无线传感器，因传感器无线发送数据，所以不用担心布线的繁杂，可以将传感器安放在温室内的任何一个地方，并且可以随意的调整位置。传感器还内存有ID号，每个传感器的ID是全球唯一，是代表该传感器的身份。传感器安放好后，传感器的ID号、采集的数据、所在位置等信息会一并的传给路由。
湿度传感器内置单片控制系统，因此可以设置传感器检测和外发数据的周期，就可以设置传感器外发数据的周期为1次/小时、1次/分钟、或1次/30秒等，一来可以根据现场的实际需求而定，二来可以为传感器节省电能，使用的时间更长久。
4.4.2.2数据传输
传感器将采集到的数据无线发送给室内的路由器，路由器接收并转化传感器的数据，标签是利用电磁波形式传递数据，路由接收后，解调该数据。
在同一时间会有多个标签向路由发送数据，路由会将接收到的数据进行融合，整理成较精准的数据发出。如：
路由器除接收并发送无线传感器的数据外，还可以作为其他路由器的上位路由，其他路由可以借此路由进行与协调器的通讯。如图：
协调器是最终连接电脑的设备，它前端采集路由数据，后端向电脑传送数据。工业RS485串口连接电脑，防尘防水。
4.4.2.3控制时序
A、湿度高于标准值：
如：ID号为“123456789”的传感器，检测到现场的湿度数据为80%RH时，数据经由无线路由，无线协调器，最终将数据上传给工控机。
系统为保证该湿度值不是瞬间的值，会在第一次接收到该ID号的数据后延时0~90秒，再取值比较，借以准确的判断该值是一个趋势值。
系统会调出在该段时间的标准值65%RH，并与现场数据比对，判断比现场的温度高15%RH，即会控制除湿设备开启。
控制除湿设备的开启顺序：系统在一定的时间内(0~99秒可调)判断当前湿度值不能降低到目标值时，会顺序开启除湿设备;当现场湿度与目标湿度相差较大时，系统控制跳跃开启其中的某项设备。
侧窗：分段开启侧窗通风系统，进行除湿，依此原理，直至侧开窗系统为 100%。 除湿机控制：开启除湿机进行除湿。
报警：判断温度降不到目标值,则计算机会开启湿度过高报警，提示用户需增加除湿设备。
系统会时时检测现场湿度，当现场湿度趋于目标温度时，系统即关闭除湿设备。 B、湿度低于标准值：
如：ID号为“123456789”的传感器，检测到现场的湿度数据为40%RH时，数据经由无线路由，无线协调器，最终将数据上传给工控机。
系统为保证该湿度值不是瞬间的值，会在第一次接收到该ID号的数据后延时0~90秒，再取值比较，借以准确的判断该值是一个趋势值。
系统会调出在该段时间的标准值65%RH，并与现场数据比对，判断比现场的温度低15%RH，即会控制加湿设备开启。
控制加湿设备的开启顺序：系统在一定的时间内(0~99秒可调)判断当前湿度值不能升到到目标值时，会顺序开启加湿设备;当现场湿度与目标湿度相差较大时，系统控制跳跃开启其中的某项设备。
加湿机控制：开启加湿机进行加湿。需设置相应的目标值，系统就会自动运行。判断时间保证了不是判断瞬间湿度值的超标，而是判断湿度度整体趋势的变化;在一定的时间内湿度值都超标，才启动控制条件。稳定判断时间保证温室设备启动后，不判断瞬间达到目标值，而是稳定一段时间后才判断。避免了控制条件很快反复上升;也避免设备电机频繁启动，从而更好的保护电机. 报警：判断温度降不到目标值,则计算机会开启湿度过高报警，提示用户需增加除湿设备。
系统会时时检测现场湿度，当现场湿度趋于目标温度时，系统即关闭加湿设备。
4.4.3土壤温度控制
4.4.3.1现场数据采集 在温室内安放多个有线传感器，传感器时时的通过线缆向电脑发送数据。
4.4.3.2控制时序
土壤温度低于标准值：
该传感器是数字传感器，内存有0~99的ID号，现场变送出数字信号传送给电脑。现场的温度数据为15℃时，系统为保证该湿度值不是瞬间的值，会在第一次接收到该ID号的数据后延时0~90秒，再取值比较，借以准确的判断该值是一个趋势值。
系统会调出在该段时间的标准值25℃，并与现场数据比对，判断比现场的温度低10℃，即会控制升温设备开启。
控制升温设备的开启顺序：系统在一定的时间内(0~99秒可调)判断当前湿度值不能提高到目标值时，会顺序开启升温设备;当现场温度与目标温度相差较大时，系统控制跳跃开启其中的某项设备。
内遮阳保温幕：拉下内遮阳保温幕，不使室内温度外泄。 外遮阳幕：若外界光照较强，可打开外遮阳幕，通过光照升温。 热风炉、水暖空调、暖气：打开加热装置，是室内温度升温。
报警：判断温度升不到目标值,则计算机会开启温度过低报警，提示用户需增加升温设备。
系统会时时检测现场温度，当现场温度趋于目标温度时，系统即关闭升温设备。
4.4.4光照度控制
4.4.4.1现场数据采集
在温室内安放多个无线光照传感器，因传感器无线发送数据，所以不用担心布线的繁杂，可以将传感器安放在温室内的任何一个地方，并且可以随意的调整位置。传感器还内存有ID号，每个传感器的ID是全球唯一，是代表该传感器的身份。传感器安放好后，传感器的ID号、采集的数据、所在位置等信息会一并的传给路由。
传感器内置单片控制系统，因此可以设置传感器检测和外发数据的周期，就可以设置传感器外发数据的周期为1次/小时、1次/分钟、或1次/30秒等，一来可以根据现场的实际需求而定，二来可以为传感器节省电能，使用的时间更长久。
4.4.4.2数据传输
传感器将采集到的数据无线发送给室内的路由器，路由器接收并转化传感器的数据，传感器是利用电磁波形式传递数据，路由接收后，解调该数据。
在同一时间会有多个标签向路由发送数据，路由会将接收到的数据进行融合，整理成较精准的数据发出。如：
路由器除接收并发送无线传感器的数据外，还可以作为其他路由器的上位路由，其他路由可以借此路由进行与协调器的通讯。如图：
协调器是最终连接电脑的设备，它前端采集路由数据，后端向电脑传送数据。工业RS485串口连接电脑，防尘防水。 4.4.4.3控制时序
光照度低于标准值：每种植物都有不同的温度生长曲线，植物在不同的时间段都会有不同的适宜生长光照度，如在每一天中，植物对于光照度的需求就有多种，这是因为其处于不同的时段，会有不同的转化机能。当温室内的光照度高于标准值时，系统会自动比较在某时段标准值与实际值的差异，进而来控制不同设备进行调整。
如：ID号为“123456789”的传感器，检测到现场的光照度数据为50lux时，数据经由无线路由，无线协调器，最终将数据上传给工控机。
系统为保证该光照度值不是瞬间的值，会在第一次接收到该ID号的数据后延时0~90秒，再取值比较，借以准确的判断该值是一个趋势值。
系统会调出在该段时间的标准值300lux，并与现场数据比对，判断比现场的温度低250lux，即会控制设备开启调控。
控制光照设备的开启顺序：系统在一定的时间内(0~99秒可调)判断当前光照值不能升到目标值时，会顺序开启补光设备;当现场光照度与目标光照度相差较大时，系统控制跳跃开启其中的某项设备。
外遮阳幕打开：徐缓的打开外遮阳棚，使室外的阳光能照射进来 内遮阳幕打开：打开外遮阳棚，使室外的阳光能照射进来 补光灯：打开补光灯，进行补光。
报警：判断光照度降不到目标值,则计算机会开启光照度过高报警，提示用户需增加光照度设备。
系统会时时检测现场光照度，当现场光照度趋于目标温度时，系统即关闭光照设备。
4.4.5风速对外拉幕的保护
当室外风速超过保护值时，则系统自动启动外拉幕的风速保护功能。条件级别保证外拉幕在非正常情况下(例：大风)，优先自动收拢外拉幕，避免外拉幕遭到毁灭性破坏。判断时间保证了不是判断瞬间风的超标，而是判断风整体趋势的变化;在一定的时间内风都超标，才启动控制条件。稳定判断时间保证温室设备启动后，不判断瞬间达到目标值，而是稳定一段时间后，才判断。避免了控制条件很快反复上升;也避免设备电机频繁启动，从而更好的保护电机。
4.4.6风向及风速对天窗的保护
大风、雨雪保护：系统不是判断瞬间风速的超标，而是判断风整体趋势的变化，以进行大风时的关闭通风窗的保护。风向传感器能判断出是迎风还是背风，以进行不同级别的保护。 4.4.7 CO2施肥
通过定时控制设置，可设多组 co2 施肥时间规律的选择 4.4.8 专家数据库 系统内置最新的农业专家数据库，根据不同作物的生产特性和要求可以自动调用相对应的最佳控制方案和参数。
4.4.9 数据报表、绘制曲线：
记录的数据可以导出“EXECL”报表。同时可以生成全日、全周、全月的变化趋势曲线图。
五、项目扩展
5.1 GSM无线短信报警功能：(选配项)
系统可实现“GSM 无线短信报警”，可以将“温室的报警信息”以短信的方式迅速发到相关人员的“手机或PDA”上，请求人工干预。
不同的温室、不同的管理员手机号，均可以通过灵活的设定将他们组合关联起来。因此，任何一个温室出现报警都能迅速发到和该温室相关的一人或多人的手机号。 5.2远程监控功能(选配项)
通过连接宽带互联网，可以实现互联网远程登陆访问功能，方便异地监控。
六、项目总结
本方案立足物联网的ZIGBEE应用技术，结合温室环境的实际应用，将先进的信息技术应用到传统的农业，解决了农业低成本、布线的繁杂、高故障率等问题。实现了温室内：传感器节点的简易扩展、快速的数据传送、稳定的系统控制。
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
本科学年论文(设计)
蔬菜大棚温度控制系统设计
二O一五 年 五
月
系
别 信息管理系 专 业 电子信息工程 届 别 学生姓名 指导教师
2012 刘超群
班 级 电子信息工程
职 称
副教授
I
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
摘 要
蔬菜大棚温度自动控制系统由主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS1820和LED显示器等构成，实现对蔬菜大棚温度的检测与控制，从而有效提高蔬菜的产量。文中提出了具体设计方案，讨论了蔬菜大棚温度检测与控制的基本原理，进行了可行性论证。由于利用了单片机及数字控制系统的优点，系统的各方面性能得到了显著的提高。用户可通过键盘设置需要报警的上下限值。文中从硬件和软件两方面介绍了温度控制系统，对硬件原理图和程序流程图进行了系统的描述。并用Keil作为软件调试界面，PROTEUS作为硬件仿真界面，实现了系统的总体调试，结果表明该系统能实现温度的自动测量和自动控制功能，可将棚内的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度范围内。
关键词：温度传感器;单片机;LED显示器
II
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
1. 绪论
由于现代农业发展得非常快速，受控农业的研究受到很多的重视，特别是温室工程，已经变成工厂化高效农业的一个重要组成部分。研究温室环境信息进行模拟、分析、预测，研究开发基于作物成长栽培环境的温室环境多因子智能化综合测控系统，研究高效生产的温室环境综合测控模式与配套设施等将是今后主要研究内容。
本文设计的是一种基于单片机的温度测量控制系统，数字温度传感器通过单总线与单片机连接，系统结构简单，抗干扰能力强，很适合用于蔬菜温室大棚温度控制。
2.蔬菜大棚的系统设计
2.1控制系统整体结构
温度传感器的作用是采集大棚内的温度，并进行判断和显示。由于智能温度传感器DS18B20既能对温度进行测量，又能设定所需要控制的温度，并对温度值能够把二进制转换成十进制，所以本设计系统中选用智能温度传感器DS18B20。多个DS 18B20可以并联到3或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20进行通信，而它们只需简单的通信协议就能加以识别，这样就节省了大量的引线和逻辑电路。
本系统中的单片机选用AT89S51做控制器。主要功能是:实现对数字量的采集，并把采集来的数据在LCD液晶显示器上进行显示;可以通过键盘设置参数，可以进行声光报警;可以通过按键来完成手动/自动控制方式的切换;可以通过串行接口把采集到的数据和控制信息传送至上位机，可以接收上位机命令实现参数设置;可以进行输出控制。
2.2系统的工作原理
该温度测控系统的工作原理就是进行计算机编程和单片机编程，使智能温度传感器DS18B20正常工作，去检测大棚内实际的温度，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上限报警温度，系统将发出报警，并同时起动制冷设备，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，立即关闭制冷设备，使制冷设备停止工作。当采集的温度值低于下限报警温度值时，系统又发出报警，并同时起动制热设备，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，立即关闭制热设备，使制热设备停止工作，从而使温室大棚的温度值维持在一定的范围内。本温度系统分为两个部分，主机和温度检测与控制部分。原理框图如下图所示。
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
图1原理框图
3.系统各模块的硬件设计
3.1 单片机模块简介
单片机应用电路模块由核心芯片，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。AT89C51单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。 本设计采用上电复位电路，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。
3.1.1温度采集模块
温度控制在计算机与自动化测控领域有很多应用，而传统的测量温度控制通常是热电偶进行测量，为了进行准确的温度测量，必须给热电偶提供一个良好的恒流源，由于热电偶输出的信号是模拟信号，所以信号在输给CPU之前应该先进行A/D转换。首先选用DS18B20智能温度传感器，与传统的测温电阻相比，它能直接读出被测温度，同时可以通过简单的编程实现数字输出，它的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰能力更强。它的工作周期可以分为两个部分，及温度检测和数据处理。
3.1.2电路原理图
下图是所用51单片机的电路原理图
2 3.1.3温度传感器电路介绍
下图可知温度传感器与单片机如何连接
图2电路原理图
图3单片机与传感器连接图
3
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
3.2 LED驱动电路
LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。其外形结构如图2-7所示，由图可见它由8个发光二极管(以下简称字段)构成，通过不同的组合来显示出0~
9、A、B、C、D、E、F以及小数点“.”等字符。
图4 LED驱动电路图
3.3A/D转换接口
A/D转换器的种类繁多、特性各异。在设计数据采集系统、测控系统和智能仪器仪表时，应选择性能合适、性能价格比高的A/D转换器芯片。
本设计选择的A/D转换器芯片为ADC0809。ADC0809是8路8位逐次逼近型A/D转换CMOS器件，在过程控制和机床控制等应用中，能对多路模拟信号进行分时采集和A/D转换，输出数字信号通过三态缓冲器，可直接与微处理器的数据总线相连接。
3.3.1 ADC0809芯片
ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行的A/D转换器件。内有一个8通道多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它由比较器、逐次逼近器、D/A转换器及控制和定时5部分组成，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可以直接连到单片机数据总线上。
(1)ADC0809的内部逻辑结构
由图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
4 3.3.2 ADC0809与单片机的接口方式
图5 ADC0809的内部结构
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0～5V，若信号太小，必须进行放大;输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
有上面的简述，可以看出，用单片机控制ADC时，可采用查询和中断控制两种方式。
查询方式是在单片机把启动信号送到ADC之后，执行别的程序，同时对0809的EOC引脚的状况经行查询，以检查ADC转换是否已经结束，如查询到变换已经结束，则读入转换完毕的数据。中断控制方式是在启动信号送到ADC之后，单片机执行别的程序。0809转换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据。中断控制方式效率高所以特别适合于转换时间较长的ADC。
ADC0809与单片机的连接电路如下图所示。
图6 ADC0809与单片机的连接电路
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3.3.3 A/D转换电路的工作原理
由图可知，ADC0809的A/D转换结果输出端out8-out1与单片机的P0口相连，EOC与P3.3口相连，EOC端是A/D转换完成信号，当转换结束时，EOC发出一个脉冲向单片机提出中断申请，单片机响应中断请求。单片机的WR接ADC0809的START，来操作ADC0809的转换开始，当转换结束后EOC变低电位。
在此次的设计中由于有8路信号输入，所以在通道选择有A、B、C三引脚来选择。其多路开关的作用主要是用于信号切换, 如在某一时刻接通某一路检测信号, 而此刻其他路断开, 从而达到信号转换的目的。
3.4电源电路
在实际的应用中，单片机的电压5V和运放的12V电压都需要从外部的220V交流电源来提供。这就需要把220V的交流电转换成5V和12V的直流电。
在这个设计中，采用了简单的实用的变压器，根据理想变压器原副边匝数比公式，则可通过计算来调节参数达到转换为低电压所谓目的。低压的交流信号在通过整流稳压等操作实现了交流向直流转换的要求了。其电路图如图所示。
图7电源电路
4.软件设计
4.1程序流程图及分析
4.1.1主程序
本系统的工作流程是，操作人员可以从键盘上输入要设定的温度值。当此温度值与当前温度不同时，单片机控制系统采取调节的动作。当设定温度大于测定温度时，则使加热器工作;当设定温度小于测定温度时，则开启降温风扇。此程序流程包括4个部分。第一部分是主程序，它描述的是程序的总体结构;第二部分是定时器T0的描述，它的功能是将实际温度和设定的温度比较，再作出相应
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的动作;第三部分是键盘扫描部分;第四部分是显示部分，用于显示温度值。
图8主程序流程图
关键代码如下
void sw_detect() interrupt 0 {
unsigned char temp,i; IE0 = 0; sw = 0; P2 &= 0x8f; for(i = 0;i < 5;i++); P2 |= 0x70; sw = 1; if(sw == 0) {
temp = (P2 & 0x70);
while(P3 & 0x04 == 0)
LED_display();
if(temp)
sw_temp[0] = temp >> 4;
switch(sw_temp[0])
{
case 6:sw_temp[0] = max;break;
case 5:sw_temp[0] = min;break;
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case 3:sw_temp[0] = mode;break;
default:sw_temp[0] = sw_temp[0];
}
if(sw_temp[0] != 0)
sw_flag = 1;//有新的按键中断发生，置标志位
} LED_display(); }
4.1.2A/D转换的程序
首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行开启A/D转换指令时，单片机的/WR信号有效，从而产生一个启动信号，给0809的START引脚送入脉冲，开始对选通信号进行转换。当转换结束后，0809发出转换结束EOC(高电平)信号，该信号可作为向单片机发出中断请求信号，当执行A/D转换指令时，单片机发出读控制/RD信号，OE端有高电平，且把经过0809转换完毕的数字量读到A累加器中。中断服务程序流程图如图所示。
图9 A/D转换的程序流程图
关键代码如下 void main() { initdac0809(); startadc(); while(1) {
while(EOC==0)/*ADC0809正常转换*/
OE=1;/*转换完毕，打开输出*/
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} } ad_data[--i]=P0/*从P0读取结果*/ startadc();/*开始第二次AD转换*/ OE=0;/*禁止输出*/ 5.仿真与分析
运行Proteus的ISIS，进入仿真软件的主界面。通过左侧的工具栏区的P(从库中选择元件)命令，在Pick devices窗口中选择系统所需元器件，还可以选择元件的类别，生产厂家等。本设计所需主要元器件有：AT89C51芯片，ADC0808芯片，一个八位七段数码显示器，可变电阻，电阻，电容，按键，7447芯片，74HC138芯片，发光二极管，74HC164芯片等。选择元器件后连接的电路图如图所示。
U3(CLOCK)106U3CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8R15R14R13R12R11R10R9R8C419VCC10k10k10k10k10k10k10k10k39383736353433322122232425P2.426P2.527P2.628oe1011121314151617RXDTXDsweoc118117116115114113112111eoc1111121131141151161171187212019188151417U1XTAL1C31nFX1C51nFR120018XTAL29RST9R210k293031PSENALEEAOEADC0808VREF(+)VREF(-)1216P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7U3(IN0)2627281234525242322U3(IN0)U3(IN4)GNDRV11kADD AADD BADD CALEVCCR20BUZ1BUZZERGNDP3.7R19Q72N39041234H_led5zhi_leng6L_led7jia_re8VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R5R3R4Y0AY1U4BY2CY3Y474LS138Y5E1Y6E2Y7E312310k10k10kGND3546217P3.7LTRBIBI/RBODCBAU27447gQGfQFeQEdQDcQCbQBaQA1415910111213247404117404740413U7:AU7:B6U7:CU7:D74041514131211109712P2.4P2.5+-modeVCC13211353645P2.69127404151016814H_led74LS11TXD89L_ledsw1211121321RXDU7:E7404U7:FU5:AU674HC164RC1/->&R6330R7330SRG81D13121110654H_ledL_ledD1D2D3D4D5D6D7abcdefg111213141516GND3D10D9D8LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-RED 图10 仿真图1 5.1PROTEUS仿真结果
单击仿真运行结束按钮，仿真结束。
仿真电路中有三个按键，一个MODE键，一个加一键，一个减一键。无论是设置温度范围，还是查看哪一路的温度，都要先按下MODE键。按一下MODE键，进入设置高报警温度点模式，在按下MODE键，进入设置低报警温度点模式，按第三下时，进入通道选择模式。
假如设定最低温度为5，最高温度为30，通过调节可调电阻的阻值，当ADC0808芯片的引脚的电压在[0.25V,1.5V]范围内,电路工作在正常范围内，只有数码管工作，蜂鸣器不响，74HC164控制的发光二极管不亮，报警点的二极管也不亮，其仿真电路如图10所示;当超出这个电压范围，监控电路就会启动，串口控制的二极管，蜂鸣器都会工作，其仿真电路如图11所示;当设置的最高温度时，高报警点的二极管会发光，即可以按加一或减一键来设置，其仿真电路
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如图12所示;当要设置最低温度时，低报警点的二极管会亮，其仿真电路如图13所示。
U3(CLOCK)106U3CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8R15R14R13R12R11R10R9R8C419VCC10k10k10k10k10k10k10k10k39383736353433322122232425P2.426P2.527P2.6oe281011121314151617RXDTXDsweoc118117116115114113112111eoc1111121131141151161171187212019188151417U1XTAL1C31nFX1C51nFR120018XTAL29RST9R210k293031PSENALEEAOEADC0808VREF(+)VREF(-)1216P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7U3(IN0)2627281234525242322U3(IN0)V=4.52962U3(IN4)V=1.50003GNDRV11kADD AADD BADD CALEVCCR20BUZ1BUZZERGNDP3.7R19Q72N39041234H_led5zhi_leng6L_led7jia_re8VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R5R3R4Y0AY1U4BY2CY3Y474LS138Y5E1Y6E2Y7E312310k10k10kGND3546217P3.7LTRBBRBODCBAU27447gQGQFeQEdQDcQCbQBaQA1415910111213247404117404740413U7:AU7:B6U7:CU7:D74041514131211109712P2.4P2.5+-modeVCC13211353645P2.69127404151016814H_led74LS11TXD89L_ledsw1211121321RXDU7:E7404U7:FU5:AU674HC164RC1/->&R6330R7330SRG81D13121110654H_ledL_ledD1D2D3D4D5D6D7abcdeg111213141516GND3D10D9D8LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-RED (a)图10正常工作状态仿真图
(b)图11 越限报警仿真电路图
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(c) 图12 设置高报警点
U3(CLOCK)106U3CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8R15R14R13R12R11R10R9R8C419VCC10k10k10k10k10k10k10k10k39383736353433322122232425P2.426P2.527P2.628oe1011121314151617RXDTXDsweoc118117116115114113112111eoc1111121131141151161171187212019188151417U1XTAL1C31nFX1C51nFR120018XTAL29RST9R210k293031PSENALEEAOEADC0808VREF(+)VREF(-)1216P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7U3(IN0)2627281234525242322U3(IN0)V=5.54698U3(IN4)V=1.50003GNDRV11kADD AADD BADD CALEVCCR20BUZ1BUZZERGNDP3.7R19Q72N39041234H_led5zhi_leng6L_led7jia_re8VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R5R3R4Y0AY1U4BY2CY3Y474LS138Y5E1Y6E2Y7E312310k10k10kGND3546217P3.7LTRBIBI/RBODCBAU27447gQGfQFeQEdQDcQCbQBaQA1415910111213247404117404740413U7:AU7:B6U7:CU7:D74041514131211109712P2.4P2.5+-modeVCC13211353645P2.69127404151016814H_led74LS11TXD89L_ledsw1211121321RXDU7:E7404U7:FU5:AU674HC164RC1/->&R6330R7330SRG81D13121110654H_ledL_ledD1D2D3D4D5D6D7abcdefg111213141516GND3D10D9D8LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-RED (d) 图13 设置低报警点
6.结 论
早在选题之前，我就利用平时的时间看DS18B20芯片资料，当初认为DS18B20延时要很精确，所以我必须写出精确的延时程序。但是C语言延时是不好精确地，为了写出那种很精确的延时程序，在网上找了很多资料，也学会了利用反汇编来计算延时，还有可以利用keil这个软件进行一些调试，也可测出延时时间。延时解决后，以为一切都会很顺利，但往往看起来容易的事情总有想不到的问题。因为没有经验，很多细节上处理的不是很好。所以自己只有不断地去学习别人怎么处理，然后结合自身来处理细节上的问题。利用了几天的时间，终
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于是在PROTEUS上仿真成功了。但我的设计还是存在一些问题，比如反映时间不是很快，这些问题是值得去注意的。再者，在Proteus上仿真通过，而没有做出实物，那也永远只是理论水平。通过这次课程设计，让我对于单片机的项目有了一个认知。我更近一步看清了前方的路。很多东西是接下来必须去做的。总之，要学的还很多，只有不断地学习，才能轻松的处理事情。有句话说的很对“只有很努力，才能看起来毫不费力”。
本论文本着最大限度的节省人力物力为基础，方便快捷为目的，加上高效低成本为原则对元件进行了选择，特别是采用了先进的器件进行温度测量体现了速度快、精度高、测点多、布线少等诸多优点，可以实现温度的巡回测量和显示，大大的提高了蔬菜的成活率以及大幅度减轻管理者的负担，使蔬菜种植能获得一种可观的经济收益。写这篇论文锻炼了我的分析问题解决问题的能力，虽然本论文已经完成，但其中也难免出现不足和漏洞，希望老师指正。
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参考文献
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