【摘 要】本文介绍了一个由STC89C52为控制芯片、温度传感器DS18B20、继电器、四位数码管等器件构成的智能温度控制系统。本系统可实现的功能：1、四位数码管轮流显示温度一、温度二以及这两个温度的温差；2、系统根据温差的大小采取相应的措施以减小温差：当温差大于已设定的差值时，系统打开继电器输出控制信号；3对于不同季节不同植物对温度的需求，可人为设定不同的报警值。最终达到减小温度及温差对植物生长造成的负面影响及温度与采光对于农作物的不利影响的目的。
【关键词】STC89C52；智能温度控制；DS18B20；继电器
温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和控制装置具有重要的意义。随着经济的发展，人们生活水平的提高，对温室大棚的要求越来越高，温度控制系统的应用也越来越广，需要监控的对象越趋多样化，必须使用具有统一规范、可靠性高、组建灵活、扩展性好、维护简便、性能价格比高的方式来组建系统。因此，作为温室的一个重要组成部分——温控遮光系统的研制具有极其重要的意义。
1.系统设计
温控遮光系统的系统原理框图如图1。系统通过单片机STC89C52实现对温室大棚采光智能控制来调节温室大棚的温度。具体工作过程为：当两路温度传感器DS18B20测量的温度大于设定的温度时报警器报警，打开继电器输出控制信号控制打开遮光棚，显示指示灯亮；当温度低于设定温度时报警器报警，控制继电器带动电机关闭遮光棚。除此之外，还设置了3个按键对系统的报警值可以实时设定，应对不同的情况，通过加号键和减号键进行温度高低调整，复位键用来进入设置状态以及确定设置数值。温度显示通过四位数码管不间断显示2个温度传感器的实时测量温度。
2.主要硬件电路设计
2.1 主控电路的设计
根据方案的设计，系统硬件电路主要由主控单片机STC89C52、温度传感器、显示电路等组成。影响单片机系统运行稳定性的内部因素包括复位电路和振荡源的稳定性，振荡源的稳定性主要由起振时间、频率稳定度和占空比稳定度决定，起振时间可由电路参数决定，稳定度受振荡器类型、温度和电压等参数影响。
影响单片机系统运行稳定性的内部因素包括复位电路和振荡源的稳定性，振荡源的稳定性主要由起振时间、频率稳定度和占空比稳定度决定，起振时间可由电路参数决定，稳定度受振荡器类型、温度和电压等参数影响。
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。在本系统中，上电复位采用电平方式开关复。同样单片机系统里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振提供的十种频率越高，单片机运行的速度也就越快。单片机的晶振频率应低于40MHZ，本设计中采用的晶振频率约为12MHZ，晶振具体电路如图2-2所示，在晶振上并联两个22pF的瓷片电容。
2.2 温度测量电路的设计
温度传感器是本系统的重要组成部分，采用DALLAS半导体公司生产的最新单线智能温度传感器DS18B20作温度检测器，DS18B20能够直接将所采集的信号进行模/数转换，DS18B20可以被编程，CPU（STC89C52）首先写入命令给DS18B20，然后DS18B20开始转换数据，转换后通过STC89C52来处理数据。
DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线来完成。DS18B20的电源供电方式有2种：外部电源供电方式和内部寄生电源方式。
工作于寄生电源方式时，VDD和GND均接地，为保证电流供应需加5K的强上拉电阻。它在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用，原理是当1 Wire总线的信号线DQ为高电平时，窃取信号能量给DS18B20供电，同时一部分能量给内部电容充电，当DQ为低电平时释放能量为DS18B20供电。但寄生电源方式需要强上拉电路，软件控制变得复杂(特别是在完成温度转换和拷贝数据到EEPROM时)，同时芯片的性能也有所降低。因此，在条件允许的场合，尽量采用外供电方式。
工作于外部电源供电方式时，DS18B20工作电源由VDD接入，GND接地。此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。
2.3 显示电路的设计
4位0.5IN（英寸）共阳LED数码管作为温度显示。本系统采用动态显示方式，4个数码管由位控制依次轮流显示，同一时刻只有一个数码管显示数字，其余三个灭，快速地轮流显示。数码管的A～G引脚通过限流电阻直接在P0口。限流电阻是为了限制流过数码管中每一段的电流。P0口是送字符的，P2口是用来位选数码管的，位控制由P2.0，P2.1，P2.2和P2.3担任。位控制电流较大，每一位用一只小型PNP三极管驱动连接在数码管的两个公共端，如图3-2中采用三极管的型号为9012。当P2.0，P2.1和P2.2，P2.3，中的一个引脚为低电位时，相应的数码管就会显示P1口送来的内容。
2.4 报警控制电路
当温度超过上下限时，蜂鸣器发出报警声响，通过继电器带动电机对温度进行反馈控制打开或关闭遮光棚，继电器和单片机的P1.3口进行通讯。
3.系统程序设计
在主程序中首先初始化，检测DS18B20是否存在，然后通过调用读温度子程序读出DS18B20当前值，调用温度转换子程序把从DS18B20中读出的值转换成对应的温度，调用显示子程序把温度值在数码管的相应位置进行显示，调用报警检测程序检测是否达到报警预设值，返回测温子程序。程序流程图如图2。
4.系统测试和结语
系统测试分为硬件测试和软件测试。
硬件测试检查电路是否能按照要求正常工作，分别设定上限温度为30℃，下限温度为15℃。测试中当传感器低于或高于设定温度时，报警器报警，同时继电器控制电机工作。实际测试时结论正确。
软件测试利用Proteus ISIS仿真软件进行电路测试，同样可以按照设计要求正常工作。通过测试证明本设计符合要求，能够达到预期设计目标。
综上所述，本文介绍了温控遮光系统的设计，该系统具有可靠性高、组建灵活、扩展性好、维护简便、性能价格比高等特点，应用于温室大棚对室内温度的控制和调节让农民朋友们方便快捷的把握植物的生长环境的温度与采光，以减少温度与采光对于农作物的影响，促进了农业的现代化发展，帮农民朋友们减少了大量人力和物力，降低了生产成本，间接增加了经济效益。
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