摘要：針對溫室大棚人工控制過程復雜，生產成本高和效率低下等問題。設計了一款基于STC89C55的低成本簡易溫室控制系統，該系統可對溫室內的溫度、濕度、光照度、和二氧化碳濃度等環境因子進行實時監控，并能按照預先設定的參數對溫室環境進行自動調節，以滿足不同農作物的生長要求。詳細闡述了系統軟硬件的實現方法。經仿真和實際應用表明：該系統具有探作簡單，運行可靠和造價低廉等特點，能滿足溫室控制的需求，具有良好的應用前景和推廣價值。
關鍵詞：智能溫室；控制系統；單片機；環境因子

溫室是一種可以改變植物生長環境，為植物生長創造更好條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。隨著社會經濟的發展，各種園藝溫室和農作物溫室的數量在不斷的增加，目前這些溫室環境的控制大部分仍靠人工經驗來進行手動控制，這種控制方式生產效率低下，單位產品的生產成本偏高，嚴重影響了農業生產的效益，阻礙了農業生產的發展。因此采用智能溫室控制代替手工控制是現代溫室發展的一個必然趨勢，而當今國內常見的智能溫室系統都是采用工控機或者PLC方案，其控制成本高，性價比低，較大部分用戶經濟能力承受不起。為此本文在綜合考慮系統的測量精度、生產效率以及成本等多方面因素之后，設計了一種基于STC89E55RD+單片機的低成本簡易溫室控制系統。其成本較工控機要低，運行可靠，便于大批量推廣。

1 總體設計
本系統整體原理框圖如圖1所示，系統采用STC89E55RD+單片機作為控制核心，通過各種傳感器將溫室內的溫度，濕度，光照度和二氧化碳濃度等環境因子轉換成相應的電信號，經調理電路后送入到單片機，實現對環境因子的采集，存儲與顯示。采集后的信號與預先設定的數值進行比較，當溫室內環境因子參數超出預先設定的值時，啟動相應的執行機構對其進行控制且系統發出聲光報警，直至環境參數調節至目標范圍內。溫室控制系統還包括各種人機界面和數據傳輸接口，以實現了人機交換方式和實時參數的設定。此外，控制器同時也可與上位機進行通信，接收上位機指令并把采集的數據傳給上位機，上位機可對數據進行集中管理。

2 系統硬件設計
2. 1 信號采集模塊
2．1．1 模擬量采集模塊
模擬量采集模塊要完成對溫室現場溫度、濕度、二氧化碳濃度和光照度的測量與采集。
溫度傳感器選用數字化集成溫度傳感器DS18B20，該傳感器將現場溫度直接采用“一線總線”的數字方式進行傳輸，大大提高了系統的抗干擾性，適合惡劣環境的現場溫度測量。濕度傳感器選用瑞士Scnsirion公司生產的智能數字濕度傳感器SHT11，該傳感器將濕度傳感器、信號放大調理、A／D轉換和加熱器等功能全部集成于一芯片中，可給出全校準相對濕度值輸出；并帶有兩線制的串行接口和內部基準電壓，使系統的接口設計變得簡單快捷。圖2為溫度和濕度采集電路原理圖。

考慮到溫室傳感器的輸出信號需要遠距離傳輸，因此二氧化碳傳感器和光照度傳感器都選用電流型輸出的傳感器，光照度傳感器選用TBQ-6型光照度傳感器。二氧化碳傳感器選用VC1008T-KS型CO2傳感器。光照度和CO2采集模塊電路原理圖如圖3所示。這兩種傳感器的輸出信號都為4～20 Ma的電流信號，其信號處理通道如下：4～20 Ma的電流信號先通過250 Ω高精度取樣電阻(精度為0．1％)，將電流信號轉化為1～5 V的電壓信號，通過四選一的多路模擬開關ADG509以差分的方式將信號輸送到儀表放大器AD620，AD620將差分信號轉換為單端信號輸出，這種以差分方式輸入電壓信號，極大地減少了外間因素給A／D數據采集帶來的信號干擾，提高了信號的輸入阻抗，通過負反饋運算電路將輸入的電壓信號轉化為MAX187所允許的輸入電壓范圍0～4．096 V。在MAX187數字信號輸出端與單片機的I／O口上加入6N137光電隔離器，把數字量信號和模擬量信號進行相互隔離，起到抑制交叉串擾作用。