基于Proteus的农业温室温度控制系统的设计与仿真
基于PROTEUS仿真的智能恒温控制系统
基于PROTEUS仿真的智能恒温控制系统【摘要】文中采用温度传感器DS18B20采集温度，液晶显示器12864显示温度，AT89S52单片机智能调整控制温度，应用仿真软件PROTEUS模拟实现制冷、加热、恒温三种控温模式。
【关键词】单片机；温度控制；仿真1.引言本文以温度控制技术在智能家电领域中的应用为背景，依据单片机、数字温度传感器、液晶显示器、时钟芯片为基础，以PROTEUS7.8电子仿真软件为平台，设计空调恒温智能控温系统。
2.系统整体设计以AT89S52为核心，温度显示模块，液晶显示模块，时钟显示模块，执行模块和功能按键组成。
系统电路方框图如图1所示。
其实现的以下的功能：（1）时钟显示模块：编程通过AT89C52控制DS1302时钟芯片实现时钟功能（包括：年、月、日、星期、时、分、秒）。
相应的时钟信息发送到12864液晶上显示。
（2）制冷模式：当ZHILEN键时，进入制冷模式，温度控制模块DS18B20采集当前温度信息与制冷的设定值比较。
并将相应的信息发送到12864液晶上显示。
单片机通过三极管控制继电器线圈驱动制冷风扇运行，启动制冷模式运行。
继电器常开触点闭合——黄色发光二极管导通发光，表示制冷模式。
（3）加热模式：当JIARE键时，进入加热模式，温度控制模块DS18B20采集当前温度信息与加热的设定值比较。
并将相应的信息发送到12864液晶上显示。
单片机通过三极管控制继电器线圈驱动暖风机运行，启动加热模式运行。
继电器常开触点闭合——红色发光二极管导通发光，表示加热模式。
（4）恒温模式：当HENGWEN键时，进入恒温模式，温度控制模块DS18B20采集当前温度信息与恒温设定值比较。
并将相应的信息发送到12864液晶上显示。
绿灯亮表示恒温模式。
单片机控制空调器在恒温模式运行。
3.系统各个模块的设计Proteus软件：是英国Labcenter electr-onics公司出版的EDA工具软件。
农业温室环境温度的建模与仿真
ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｅｎＶｉｒｏｍｎｅｎｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ
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ｃａｎ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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图４—２温室中能量传递与平衡………．．………………………．．１７
图４—３ 图４—４ 图４—５ 图４—６ 图４—７
ＰＣ板温室自动控制系统………………………………．…２１ 图４—８实验步骤……………………………………………．２２
图４—９模型阶次估计…………………．……………………．．２５
图４一１０ ２００５年９月１ｌ一１４日的室外温度、湿度、风速、太阳辐射强度和仿真温
ａｒｅ
ｍａｌｌｙ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｌｌ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ
ｅｎｖｉｒｏ姗ｅｎｔ ｓｕｃｈ船ｓｏｌａｒ
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ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｕｍｉｄｉ吼Ｃ０２
ｄｏｍｉｎａｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ
ｏｎ
ｃｏｎｃｅｎ仃ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｅｔｃ，ａｌｌｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ
度模型，结果表明：温室温度模拟值与实测值的变化趋势一致，模型能有效地模拟温
室内的温度，该成果为温室控制系统设计提供参考： （３）运用ＭＡＴＬＡＢ图形用户界面建立温室温度建模与仿真系统； （４）总结本课题的研究意义，对温室小气候建模的研究工作进行设想和展望。
关键词：农业温室；温度；系统辨识法；．ｄ魁模型
对农业温室环境系统的温度建模和仿真，论文首先分析监测到的温室内外数据，运用 相关性分析和相关性显著检验，确定了温度、相对湿度、太阳辐射强度和风速是影响 温室内温度的主要因子，然后运用残差分析法辨识模型的结构，利用递推最小二乘算 法确定模型的参数，并通过试验验证模型的正确性。 本文所做的主要工作有以下几个方面： （１）总结了国内外温室温度建模的方法和在该领域研究概况，指出对温室内温度 的研究对我国现代化温室产业的发展具有至关重要的意义； （２）研究了系统辨识技术在建模中的应用，基于ＡＲＸ模型建立了农业温室环境温
智能温室多点温度检测系统电路设计与仿真
风机系统、补光系统等自动控制系统模块的工作，而且精确的温度采集系统还决定
着植物的生长。为了精确采集温室的温度，本文设计了一款基于嵌入式微控制器
单片机作为上位机和美国 DALLAS 公司的可编程分辨率的 1-Wire 数字温度传感器
DS18B20 构成的多点温室温度检测采集系统，通过在 EDA 软件———Proteus 平台中
DS18B20 传感器的网络拓扑结构，从原理上来说， 可以将多个传感器都挂在一根总线上，但实际上一根 总线上的传感器数目超过 8 个时，就要计算总线的驱 动能力，因此，在系统设 计 时，每 根 总 线 最 好 接 8 个 DS18B20。本文在电路设计和仿真时以 4 个为例，其 电路图如图 2 所示。
DS18B20 的核心功能是直接输出数字温度值，温 度值的精度为用户可编程的 9、10、11 或者 12 位，分别
以 0． 5、0． 25、0． 125、0． 0625 °C增量递增。系统上电状 态下默认为 12 位精度。上电复位时温度寄存器默认 值为 + 85 °C，所以在调试时会出现 + 85 °C温度的显 示。
收稿日期： 2014 － 04 － 17 基金项目： 国家自然科学基金（ 61261045） ； 宁夏师范学院科研基金 项目（ YB201448） ； 宁夏自然科学基金（ NZ12228） ； 宁夏教育厅高等学校 科学研究重点项目（ NXGX2012-10） ； 宁夏师范学院 2013 年“本科质量 工程”项目（ 201312-13） ； 宁夏师范学院 2013 年“本科质量工程”项目 （ 201312-10） 作者简介： 刘德全（ 1977 － ） ，男，甘肃白银人，硕士，讲师，主要从事 信号与信息处理研究。Tel． ： 0954-2079617； E-mail： ldqzhh@ 163． com
基于Proteus的温室温度自动控制系统的设计与仿真
中 国农 机化
３ 系统 的硬件设计
３．１ 温 度测量 电路 温度 测量 选 用 ＤＳ１８Ｂ２０数 字 式温 度 传感 器 完成
首 先 将 ＤＳ１８Ｂ２０的 ＹＯ 数 据 线 与 ＡＴ８９Ｃ５１单 片 机 Ｐ３．７口线 相 连 ．ＤＳ１８Ｂ２０只有 ３个引 脚 ．其 中两根 是 电 源线 ＶＣＣ和 ＧＮＤ ｆ本 设 计 中采 用外 部 电源 供 电方 式１，另外 １根用 作总 线 ＤＱ，其 输 出 和输入 均 是数 字 信 号且 与 ＴＴＬ电平 兼 容 ．因 此 可 以与 微 处 理 器 直 接 进行 接 口［３１ ＤＳ１８Ｂ２０传 感 器与 单 片机 接 口电路 如 图 ２所 示
ｐ０．１ ｐ０．２ ｐ０．３
温 度 上 限值 温 度 下限值
运 行 正常
图 ３ 键 盘 接 口 电路
３．３ 液 晶 显 示 电 路 本 设 计 选 用 ＬＣＤ１６０２液 晶 显 示 器显 示 测 得 的 温
度 值 ＬＣＤ１６０２可 以显 示两 行 字符 信 息 ，每行 ｌ６个 字 符 单 片机 的 Ｐ３．１、Ｐ３．２、Ｐ３．３口分别 接 显示 器 的 控 制端 ＲＳ、ＲＷ、Ｅ；Ｐ２口通 过排 阻 接显 示 器 的 ８位 数据 端 Ｄ０ Ｄ７，从 而将 测得 的温度值 实 时地显示 在屏 幕上 液 晶显 示 电路如 图 ４所示 。
图 １ 硬 件 结 构原 理 图
收 稿 日期 ：２０１１年 ｌ０月 １７ １ ３ 修 回 日期 ：２０ｌ１年 １１月 ２８日 基 金 项 目 ：内 蒙古 数 字化 农 牧 业建 设 示 范 项 目 （［２００８１ １７１５号）；中 国农 业 大 学一 内蒙 古 农业 大 学 科研 合 作 基 金项 目 （ＺＮ ２０１０ １２）
基于Proteus的温度控制系统的设计与仿真
Ｉ ＳＮ １００２ ４９ ６ Ｓ ５
－
． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ， ． ． ． ． ． ． ． ．
温 度 控 制 在科 学研 究 和 工 业 生 产 中具 有 重要 意
ｄｅ ｉ ｅ ｐｅ ａ ｕ ｅ ｃ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ａｓ ｅ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ． ＰＩ ｃ ｔ ｏ ｅ ｈｏ ｉ ｍ ｐｌ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓｇｎ ｏｆｔｍ ｒ ｔ ｒ ｏ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｏｆｈｅ ｔ ｒ ｈ ｂｅ ｎ ｉ ｔ ｏ ｃ ｄ Ｄ ｏｎ ｒ ｌｍ ｔ ｄ ｓ ｅ ｏｙ ｄ ｉ ｈ ｓ ｓ ｓ ｅ ，ｗ ｈｃｈ ｉ ｓ ｄ ｏ ｙ ｔｍ ｉ ｓ ｂａ ｅ ｎ ＡＴＭ ＥＧ Ａ １ ８ ｓｎ ｌ ～ ｈｉ ｉｒ ｃ ｍ ｐｕ ｅ ． Ｉ ｄｄ ｔｏ ｉｇｅｃ ｐｍ ｃ ｏ ｏ ２ ｔ ｒ ｎ ａ ｉｉｎ，ｔ ｉ ｕ ａ ｉｎ ａｓｂｅ ｎ ｃ ｒ ｈｅ ｓｍ ｌ ｔｏ ｈ ｅ ａ —
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实
验
技
术
与
管
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ＣＮ１ — ０ ４ Ｔ １ —２ ３ ／
基于虚拟仪器蔬菜大棚温湿度控制系统设计
前言随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。
随着单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
本文介绍了一种以AT89S52单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对蔬菜大棚内的温湿度，以及二氧化碳浓度进行有效、可靠地检测与控制而设计的。
该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。
现代温室及配套设施已采用专业化、集约化和规模化生产，规范有序的市场经营和国际化的市场体系运作，成为当今世界最具活力的新兴产业之一和现代农业的亮点。
在今后一个时期，随着科学技术的发展、全球经济的一体化和社会的进步，现代温室及配套设施，将以节能、环保和改善工作条件为核心，深入广泛采用高新技术，向实质意义上的“ 工厂化”方向稳步持续快速地发展，前景十分广阔。
1、概述1.1现状总的来说，我国温室环境控制技术在总体上，正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展，但所研制出的控制系统，很大一部分只能实现对部分环境因子的控制或还需要人工手动控制辅助，控制效果、自动化程度、可靠性和可操作性与国外同类产品相比尚有较大差距。
1.2现有温室大棚的缺点随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的温度控制成为一个难题。
传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，通过读取温度值来知道大棚内的实际温度，然后根据现有温度与额定温度进行比较，看温度是否过高或过低，如果过高，就对大棚进行降温处理，如果过低就升温，就对大棚进行升温。
这些操作都是在人工情况下进行的，这些都浪费了大量的人力物力，对于大棚数量很多来说，是面临的一个难题。
现在，随着农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。
1.3改进办法温室大棚不受地域和环境温度的限制在现代农业技术中越来越重要，提出了一种利用微控制系统温室大棚温度、湿度等实施有效检测和控制的方法，以达到棚内空气温度和湿度可调，土壤湿度以及营养成分可控的目的，创造适应不同植物生长需求的环境．本资料涉及硬件的选择、软件的设计、系统的组建以及系统的特点。
基于Proteus的温室温度自动调节系统的仿真设计
继 电器 开关 ＲＬＩ闭合 ，带 动降 温风扇 工作 ．实现 降温 操作 。仿 真
电路如 内 ，设温 度为 ｌ２℃ 低 于温 度 的下 限值
时 ，报 警 红色 指 示 灯 Ｄｌ亮 ，蜂 鸣器 发 声 报 警 ，单 片机 控 制 升 温
关键 词 ：白卡 鲁 山西铜 矿 ；断裂 构造 ；热 液 充填 交代 型矿床
矿 Ⅸ位 于 呼 中 Ｆ｛鲁 林场 两北 部 一带 ，大 兴 安岭 分水 岭 的 期沉 积 ，中海 西运 动使 其挤 压 上隆 ，花 岗岩沿 断裂侵 入 之后 义
国 仓
时仿真并且对电路设计 和方案的可靠性进行预验证 。
通过 Ｐｒｏｔｅｕｓ进 行 电路设 计 和仿 真运 行 可 以缩 短 开 发周 期 ，
节 约开 发成 本『】１。基 于 Ｐｒｏｔｅｕｓ的温室 自动调节 系统 ，可广 泛应 用
于工业 ，农 业等 很 多产业 ，有 助 于产业 的 自动 化体 系形 成 。
１ 系统 的总体 方案 设计
本 系统 由 ＤＳ１８Ｂ２０、ＡＴ８９Ｃ５１、ＬＣＤ１２８６４、按 键模 块 、声光 报
警 模块 和 温度 控制模 块 构成 。实 现对 温度 测量 、显 示 和控制 。首
先 ， 由 ＤＳＩ８Ｂ２０对 温度 进 行采 集 ，然 后将 采 集 数 据 传 至
ＡＴ８９Ｃ５ Ｉ中，经单片机控制转换后在 ＬＣＤ１２８６４上实时显示获
图 ２所 示 。
ａ．温度 上 限值和 下 限值显 示仿 真图 ｂ．当前 的检测 温度仿 真 图
２．１降 温模 块
图 ２ 温 度实 时显 示仿真 图
当温度 不在 设定 范 围内 ，设温 度 为 ３３℃ 高 于温 度 的上 限值
时 ，报 警 红 色指 示 灯 Ｄ２亮 ，蜂 鸣 器 发声 报 警 ，单 片机 控 制 降 温
基于Proteus的温室大棚温湿度采集系统设计及仿真
基于Proteus的温室大棚温湿度采集系统设计及仿真基于Proteus的温室大棚温湿度采集系统设计及仿真摘要：本文基于Proteus仿真软件，设计了一种基于温湿度传感器的温室大棚温湿度采集系统。
系统采用模拟与数字转换技术，实现了温湿度数据的采集、传输和显示。
通过系统的实时监测和控制，可以有效地提高温室大棚的温湿度管理效率，增加农作物产量。
1. 引言温室大棚是一种在封闭环境中种植农作物的一种方法，可以提供稳定的温湿度和光照环境，适应各种气候条件下的作物生长。
温室大棚温湿度的管理对于农作物的生长发育极为重要。
因此，设计一种温湿度采集系统，进行温湿度的实时监测和控制，对于提高温室大棚的生产效益具有重要意义。
2. 系统设计2.1 硬件设计系统的硬件部分主要由温湿度传感器、模拟信号处理电路和数字转换电路组成。
温湿度传感器可以实时采集温湿度数据，并将模拟信号传输到模拟信号处理电路中。
模拟信号处理电路通过滤波、放大等前处理技术，对温湿度信号进行处理，然后将处理后的信号转换为数字信号。
数字转换电路将模拟信号转换为数字信号，并通过串口接口传输到下位机进行进一步处理。
2.2 软件设计系统的软件部分主要由下位机程序和上位机程序组成。
下位机程序主要负责数据的采集、处理和传输，上位机程序主要负责数据的显示和控制。
下位机程序通过串口接口接收和发送数据，采用PIC单片机进行处理。
上位机程序通过串口接口与下位机程序进行通信，使用Proteus软件进行软件仿真。
3. 系统仿真与测试在Proteus软件中，依据系统设计原理，进行系统仿真和测试。
首先，通过模拟信号处理电路对温湿度信号进行滤波和放大处理。
然后，将处理后的信号通过数字转换电路转换为数字信号。
下位机程序将数字信号通过串口发送给上位机程序。
上位机程序接收到数据后，进行数据的显示和控制，实时监测温湿度数据，并根据设定的阈值进行相应的控制。
通过Proteus仿真，验证了系统的可行性和正确性。
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机 电 产 品 开崖 与 新
ＶＯＩ ． ２６， ＮＯ． ６ Ｎｏｖ ． ． ２ ０１ ３
基于 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ的农 业温 室温度控制 系统 的设计与仿真
孙 文静 ，孙 宜田 ，张秀 国 。
（ １ ． 山 东商 务 职 业 学 院 机 械 工 程 系 ，山东 烟 台 ２ ６ ４ ６ ７ ０ ；２ ． 山东 省 农 业 机 械 科学 研 究 所 ，山东 济 南 ２ ５ ０ １ ０ ０ ；
ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｒｅ ｇ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｕｒ ｔ ｅ ． Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｄ ｒ ａ ｗｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ， ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｓ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ ｅ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔｈ ｉ ｓ
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图和软件 流程 图，并 通过 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 仿 真调试 。该智 能温度控制 系统具有价格 低廉 、性 能稳 定等特 点。
关 键 词 ：农 业 温 室 ； 温 度 控 制 ；Ａ Ｔ８ ９ Ｃ ５ ２ ；ＤＳ １ ８ Ｂ ２ ０ ；Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ
中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ２ １ ６ ． １
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｈ ａ ｖ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ａ ｉ ｎｔ ｅ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｕａ ｌ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌｅ ｒ ｏ ｆ ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕｒ ａ ｌ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｈｏ ｕｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ＡＴ８ ９ Ｃ５ ２ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏｎ ｒｏ ｔ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｓ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｉｓ ｎ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎｔ ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｓ ＤＳ １ ８ Ｂ２ ０ ｔ ｏ ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒｅ ｇ ｅ ｎ ｈｏ ｕ ｓ ｅ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ，ｒ ｅ ｖ ｅ ａ ｌ ｓ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎｔ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕｇ ｈ ＬＣＤ １ ６ ０ ２ ，ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ
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３ ． 上海 德 梅 柯 汽 车装 备 制 造 有 限公 司 ，上 海 ２ ０ １ ８ ０ ５ ）
摘
要 ：通过 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 软件设 计 了一种 以 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２单 片机 为控 制单元 的农业 温室智 能温度控 制 系统。该 系统利
用 ＤＳ １ ８ Ｂ ２ ０实 时检 测 温 室 温 度 ，通 过 Ｌ ＣＤ１ ６ ０ ２显 示 当前 温 度 ，并 可调 控 温 室 温 度 。给 出 了硬 件 设 计