一 前 言
1、课题背景
随着农业现代化的发展，设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。
2、国内外温室控制技术发展概况
温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。随着农业现代化的发展，设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶段:
（1） 手动控制。 （2） 自动控制。 （3） 智能化控制。
3、立题的目的和意义.
温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一，温度是影响花卉生长发育最重要的因子之一。植物生长的温度范围以15—35摄氏度最适。为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制温室环境。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出温室花卉各生育阶段最适环境条件的管理程序表，存储于电子计算机的记忆装置中，电子计算机根据程序表确认、修正各栋温室内的参数，并给终端控制系统指令。终端控制设备向中央控制装置输送检测信息，根据中央控制装置的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现温室环境调节。该系统可自动控制加热、降温、通风。；温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。
4、系统功能及操作说明
温度的检测及控制通过单片机来实现，用温度传感检测当前温度，用三位数码管显示当前温度值，通过按键可设置温度上限，温度下限，并保存到存储器中。当温度高于上限时，系统通过继电器控制外设给温室降温；当温度低于下限时，系统通过电炉给温室加温。
二 设计要求
1、单片机应用系统的设计原则
在应用系统设计中，软件、硬件紧密相关。多用硬件可减轻CPU负担，提高工作速度。多用软件可降低成本，但软件人员的工作量增大。对于一个应用系统，有些部分必须由硬件完成，有些部分必须由软件完成，对于软、硬件都可完成的交叉部分，应根据具体情况选择最佳方案，以达到最佳性能价格比。单片机应用开发步骤：
（1）硬件设计的基本原则
①经济合理
系统硬件设计中，一定要注意在满足性能指标的前提下，尽可能地降低价格，以便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素，也是一个产品争取市场的主要因素之一。
②安全可靠
选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求，以保证在规定的工作环境下，系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过载保护，保证输入、输出通道正常工作。要注意对交流市电以及电火花等的隔离。要保证连接件的接触可靠。
③有足够的抗干扰能力
有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例如强电与弱电之间的隔离措施，对电磁干扰的屏蔽，高输入阻抗下的防止漏电等。
（2）软件设计的基本原则
①结构合理
程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充，而且也有利于程序的修改和文护。
②操作性能好，使用方便
③具有一定的保护措施
系统应设计一定的检测程序，例如状态检测和诊断程序，以便系统发生故障时，便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储，以防止因掉电而丢失数据
④提高程序的执行速度
⑤给出必要的程序说明,例如
a. MS-DOS6.22以上的操作系统；
b.通过MSC-51单片机仿真开发系统软件包；
c.电路设计CAD软件包。
2、系统要求
（1）技术指标
①温室由2kw电炉加热，最高温度为
②温室温度可预置，过程是恒温控制，温度控制误差≤±
③预置是显示设定温度，停止加热时显示实时温度，显示精度到
④温度超出预置温度±
⑤对升降温过程的线性没有要求。
⑥对温室的湿度没有要求。
（2）控制方案
产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就温度控制的动态特性来讲，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的线性性能要求较高时，多采用 PID 算法或达林顿算法来实现温度控制。
本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，即当温室温度达到设定值时断开加热电炉，当温度将到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温控制。
3、系统分析和总体设计
（1）总体方案设计
可参考国内外有关资料，分析同类项目、产品的优缺点，找出可借鉴之处。若没有，应首先从理论上分析、探讨实现的可能性方案，根据客观条件如环境、测试手段、仪器设备、资金成本等，选择一种最佳方案。
（2）确定技术指针
总体方案确定后，可参考国内外同类项目、产品，提出合理可行的技术指针。主要技术指针是系统设计的依据和出发点，此后的整个设计与开发过程都将围绕他们进行。
（3）具体方案设计
将总体设计方案具体化、细化。画出各部分功能框图，大致给出各框图的实现方法，明确哪些部分由软件完成。由于硬件结构与软件方案会相互影响，因此，从简化电路结构、降低成本、减少故障率、提高系统的灵活性与通用性方面考虑，提倡软件能实现的功能尽可能由软件来完成，但也考虑到以软件代替硬件的实质是以降低系统实时性、增加处理时间为代价的，而且软件设计引用、研制周期也将增加。因此系统的软、硬件功能分配应根据系统的要求及实际情况合理安排。
4、设计任务书要求
（1)目录。
（2)系统设计思路。
（3)单元电路设计及相关应用软件。
（4)收获体会。
（5）参考资料。
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