基于单片机和模糊控制

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1、基于单片机的温室自动控制系统设计摘要：温度、湿度和coz浓度等是影响作物生长的重要环境因子，为有效进行作物生长的环境控制，针对日光温室的特点，以模糊控制理论为基础，计算机控制技术为平台，设计了一个基于模糊控制技术的计算机温室控制系统；介绍了以Pc机为上位计算机，Mcs一51单片机为核心的智能仪表为下位机的智能温室分布式测控系统的工作原理及主要功能；详细阐述了该系统的软、硬件实现方法；该套控制系统符合我国现阶段的国情且能很好地满足生产要求，成本低，运行可靠，便于推广应用。关键词：智能温室；计算机分布式自动控制系统；Rs～485通信

2、网络；智能设备；模糊控制引言：智能化温室是集农业科技的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的先进的农业生产设施，是现代农业科技向产业转化的物质基础。它能营造相对独立的作物生长环境，彻底摆脱传统农业对自然环境的高度依赖。随着我国加入wTo，“科技兴省”是使我省在21世纪取得长足发展的必然选择，当然，农业也不例外，河南省作为一个农业大省，如何发展高效、节能、高科技农业以产出高质量、高附加值的农产品对于我省经济的发展起着举足轻重的作用。目前，智能化温室控制系统的研究国内已经受到重视，省内已有采用工控机为控制手段的成套设备，并已投入

3、使用，但其控制成本高，性价比低。本文结合我国国情和生产要求，以单片机为控制核心，研制了智能化温室控制系统，其成本较工控机要低，运行可靠，便于大批量推广。l控制系统原理与结构设计本系统原理结构框图如图l所示，它是一个小型的分布式数据采集与控制系统，是由数据采集工作站(下位机)和中心计算机(上位机)组成的控制系统。其中数据采集工作站又由相应的传感器(如温度传感器、湿度传感器、C0z浓度传感器、光照度传感器等)、模拟量输入输出通道、开关量输出通道所组成。工作站既可以独立完成各种信息的采集、预处理及存储任务，又可接受从中心计算机送来的控

4、制参数设置，启动增温降温、加湿除湿、遮阳补光等调控设备．从而按不同要求调控温室的微气候环境。上位机系统机将工作站送来的数据，及时在线地用动态数据、曲线的方式显示起来，并储存在相应的数据库中，一般可以保存一个生长季节的数据，对存储起来的数据，按研究需要，进行分析、统计，可显示、打印成表格或曲线或直方图，同时系统机也向下级机传递控制。该熔焊机主要用于环保型中空壁缠绕给排水／热力管道或煤气管道的热熔连接。这里温度控制是整个控制系统的核心。系统上电时，人工通过按键设置所需的熔接温度，之后系统自动根据设置值与热电偶采集到的实际温度值的差值

5、经过模糊．PID运算后给出控制量，通过控制固态继电器的输出来调节占空比，从而改变电阻丝两端的有效电压来实现对管道熔接温度的自动控制。整个系统以单片机为核心，硬件电路主要由LCD显示电路、键盘接收电路，继电器控制电路、E2PROM外部存储器扩展电路AT24C01A以及看门狗电路MAX813L等组成，其结构框图如图1所示。下面对主要硬件部分作详细介绍。2温室控制系统的硬件设计温室要求对温室内温度、湿度、光照、二氧化碳等环境因子进行控制，为实现有效的控制，一要采集环境信息，二要实串行口即8255芯片来实现。现实时控制。温室内的监控系统

6、是以单片机为核心组成的监测测量模块实现了对温室的环境温度、湿度、光照、二氧化与调控系统，系统可以独立地完成温室环境信息的采集、处理碳的测量。测量模块通过传感器把各种环境因子非电量转换为和显示，也可以通过标准的RS一485接口与上位机实现通讯。电量，通过信号整理电路把电信号线性化、放大滤波为o～5V该系统硬件电路设计包括4大部分：单片机核心控制模块、测的标准信号，传输至核心控制模块，然后通过A／D转换器内量模块、控制模块、通讯模块：2．1单片机核心控制模块单片机中心控制模块是以AT89C51系列单片机为基础，为扩展单片机系统的功能

7、而设立的，包括程序存储器(E2PROM)、数据存储器(RAM)的扩展，输入输出口(I／0)的扩展，键盘、LED显示电路的扩展，硬件时钟电路等。程序存储器用来存放监控程序、采集程序、显示程序、通信程序、自动控制设备程序等。数据存储器SRAM用来存放系统连续监测所采集的数据。环境因子的变化有很强的时间性，环境信息的采集需要准确、可靠的时钟。系统扩展有硬时钟电路(DSl2887)可以向系统提供年、月、日、时、分、秒的计时。报警电路是当某环境因子超出设置的上限、下限参数时，响铃报警，提醒操作人员注意。该模块接收来自测量模块的数据，根据设

8、定的各环境因子值，命令控制模块动作。2．2测量控制模块温室系统需要采集的数据分为一般模拟量和开关量、电量3种。需要采集的电量为电机的三相电压和三相电流。设计中采用多功能智能电表进行电量的数据采集，多功能电表采集电量数据后，传递Rs485信号，通过保护电路传递到电