本系统是以微控制器P89CS1RD2BN为核心的控制系统，能自动控制一年时间中温室内温湿度，用户可以以小时为单位设定温湿度值。用户根据温室内种植的作物种类在本控制系统中输入来源于农业专家经验的温湿度数据((1年的时间内以每一小时的温度和湿度值)，温湿度控制系统按照系统数据库中的数据智能控制温室内温湿度。另外，该系统在控制温室内温湿度的同时，自动记录温室内实际环境的温湿度值作为资料数据保存，以便将来农业专家制定更合理的作物生长温湿度数据，作为下一循环的理想值，使系统能够更好地管理和控制温室内温湿度控制系统工作。
 

 
 
一、硬件系统组成
根据所需的功能和技术指标设计硬件系统(附图I所示)，由于被控制的对象都是电动机、电磁阀、电磁开关等强电设备，而控制器使用环境又比较恶劣，为了提高控制系统的可靠性，控制器输出接口使用固态继电器，固态继电器包含有光电隔离器和可控硅，它有很好的隔离效果，把强电和弱电进行电隔离，再有可控硅可以减少强电对弱电干扰，提高系统可靠性。
1、MCU模块
为了使电路力求简洁，减少芯片数量，减少占用空间，节省功耗，提高系统可靠性，微控制器选用Philips公司生产的P89C51 RD2BN。该芯片与8051完全兼容，在芯片内部集成了许多功能部件，如UART，定时器、看门狗定时器和64I}B的FLASH存储器等，这些功能可以很好的满足本温湿度控制系统的需要。特别它可用于大量的实时数据的记录。这使得本温湿度控制系统的硬件系统变的非常的紧凑，大大提升了整个系统的可靠性。由于P89CS1RD2BN是在系统编程(ISP)和在应用中编程((IAP)的微控制器，使得本系统能够方便的在线更新升级软件。从而达到更新升级整个控制系统的目的。
2、输入模块
该模块的主要功能是将大棚内的温、湿度传给计算机。传统的输入模块是由温、湿度传感器、专用放大器和ADC组成。由于它们处理的是模拟信号，容易受干扰和温漂的影响，造成精度和可靠性不高。而且，若要在大棚内几处测量温度和湿度，就必须要多个传感器、放大器和多根信号传输线，导致系统安装和维修难度增大，故障率增高。在本系统的输入子系统中采用先进的数字式温湿度一体化传感器(LTM 8901)。它特点是直接输出数字量，无须信号放大电路和ADC。另外它采用“一线总线”制，在一根数据线上可以接收、发送数据，并且可以挂接多个传感器，微控制器通过区别不同的传感器序号来识别各测温湿点。
3、数据存储模块
该模块是利用微控制器P89C51 RD2BN内部的FLASH存储器，使控制器既能在线修改1年内天数的任意1小时温湿度的设定值，又能记录大棚内每小时的平均温度和平均湿度值，而且要求断电数据不掉失。控制器要记录的数据较多(1年内，每天24小时，每小时都有一个温度和湿度设定值，还要记录1年内每小时大棚温度和湿度平均值)。若采用每个数据1个字节(即1B)共需365x24x2x2=35040B，再加一些其它需要存储的数据，故采用具有64I}BFLASH存储器的P89CS1RD2BNo
4、控制输出模块
控制器的控制对象较多[加湿电磁阀、天窗电机开、天窗电机关、通风机、加热炉、加热炉风机和废气再循环(EGR)热交换电磁开关」，安排了8个输出固态继电器(1个备用，以便扩充新的控制对象)。输出固态继电器采用SV。为了提高整机的可靠性，在控制输出模块中加入光电祸合器，使前级与后级间没有电的联系。采用晶体管阵列MC1413驱动继电器，使电路更加整洁。
5、时钟模块
控制器按预先设定的理想温度值和理想湿度值，根据当前时间进行控制，所以控制器需要准确的时钟。在时钟模块中采用专用时钟芯片SD2001，它是一种具有内置晶振、支持I2C总线接口的高精度实时时钟芯片。该系列芯片可保证时钟精度为士4ppm，即年误差小于2分钟；该芯片内置电池，其中内置充电电池在一次充满情况下可保证内部时钟走时时间超过一年以上。选用了高精度时钟芯片SD2001保证了整个系统有准确的时钟。
二、控制系统软件设计
本控制系统软件包括以下模块：初始化模块、显示输出模块、键盘处理模块、数据采集模块、数据处理模块、控制决策模块、实时时钟模块和通讯模块。数据格式的选择：为了减少数据存储的空间，我们对采集到的温湿度数据进行了一些处理，以节省数据的存储空间。本系统依据数据库的独立性原理，把数据从程序分离出来，设立了一个数据库管理模块专管理。这些数据的输入有两种方式，其一是在上位机编辑后下载到微控制器的FLASH中，其二是在下微机中直接编辑存储到FLASH中。这都是利用了P89CS1RD2BN微控制器的在应用中编程(IAP)的功育旨。
1、控制策略
在过程控制系统中，控制策略是系统的核心。由于温湿度过程控制器的控制参数和控制对象较多，而且各控制对象的性质差异较大，而且各控制参数和控制对象相互牵连，采用常规的数字PID算法、大林算法或模糊算法都比较困难，而且由于控制参数很难确定，控制效果也不一定理想，故采用创新的模拟操作员方式一有回差的乒乓控制。此法的程序结构简单，模仿操作人员操作，到达温湿度控制点关闭控制对象；低到一定值(可调)则开启，周而复始工作。系统就能按设定的理想曲线平稳地智能控制温室环境的温湿度。系统中设定的温湿度值来源于农业专家理想的数据。在控制时，根据系统测量数据结果和被存储的专家对不同作物提供的理想数据来智能控制被控对象的运行，以使温室温湿度值处在作物生长的状态。
2、循环控制周期
鉴于大棚对温、湿度‘赓险较大，并且作物对温、湿反应时间并不敏感，而大多数控制对象(如加热炉、天窗等)又不能频繁开闭，在本控制器中，控制周期为5分钟。延时显示模块等待一周期5分钟，这期间进行测量并显示当前的温、湿度值。
微控制器温室环境温湿度程序控制系统是一种智能控制器，采用新型数字式温湿度一体化传感器和P89CS1RD2BN微控制器构成的温室温湿度过程控制系统，具有硬件结构简单、价格低廉，使用、拆装和维修方便，测温、湿度数据稳定性好等优点。是替代传统温湿度控制方式的理想系统，并可用于其他温湿度环境自动控制，具有较好的应用前景。http://www.zhenghangyq.com