隨著社會的進步和工農業生產技術的發展，許多產品對生產和使用環境的要求越來越嚴，人們對溫度、濕度、光強、二氧化碳濃度、灰塵等環境因素的影響越來越重視了。為此，本文以農業技術發展為目的開發了一種智能控制系統。
眾所周知，光、溫度、濕度是農業生產不可缺少的因素，所以本設計將其作為重點數據來處理，而目前市場上普遍存在的溫度檢測儀器大都是單點測量，而且溫度信息傳遞不及時，精度達不到要求，不利于農業控制者根據溫度變化及時做出決定。而濕度傳感器價格昂貴，大多使用進口元件，但事實上，農用精度要求并不高，現在國產濕度傳感器完全可以適用。為此，本設計開發了一種能夠同時測量多點，并實時性高、精度高，能夠綜合處理多點溫度信息，并能進行光控和濕度控制的測控系統就。
本設計以AT89C51單片機為核心來對多點溫度進行實時巡檢。各檢測單元(從機)能獨立完成各自功能，同時能根據主控機的指令對溫度進行定時采集。測量結果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機的串行口和RS-485總線通信協議將采集的數據傳送到主控機，以進行進一步的存檔、處理。主控機負責控制指令的發送，以控制各個從機的溫度
1 系統整體目標
本系統能夠同時檢測2路溫度，檢測溫度范圍-55℃～+125℃。根據實際需要，檢測點數可以擴展。系統采用的濕度傳感器濕度檢測范圍為20％～90％RH。可通過LM555芯片和光電耦合器接入單片機，其檢測精度為±5％。系統中的感光元件可通過LM555芯片和繼電器來控制電動機的正反轉，從而實現遮陽網的打開和收回。由于使用了RS-485串行總線進行傳輸，并選用MAX485驅動芯片進行電平轉換，因此，其傳送距離可大于1200 m，且抗干擾能力很強。
此外，本系統還應具有如下功能：
(1) 主控機統可設置系統時間和溫度修正值。
(2) 主機、從機均具有溫度報警上下限設置和聲光報警功能。
(3) 具有定時、整點收集各從機數據功能，并可使用I2C串行E2PROM保存各從機以往24小時的數據，同時應具有數據更新與掉電保護功能。
(4) 具有數據存儲功能，可查詢各從機以往24小時的溫度、濕度情況。
(5) 自帶+5 V和+12 V直流穩壓電源。
2 系統方案
本方案以AT89C51單片機系統為核心來對溫度、濕度進行實時控制和巡檢。各檢測單元(從機)能獨立完成各自功能，并根據主控機的指令對溫度進行實時或定時采集。測量結果不僅能在本地儲存和顯示，而且可通過RS-485總線及通信協議將采集的數據傳送到主控機。以便進行進一步的分析、存檔、處理。主控機負責控制指令的發送，并控制各個從機進行溫度采集，收集測量數據，同時對測量結果(包括歷史數據)進行整理、顯示和打印。主控機與各從機之間能夠相互聯系、相互協調，從而達到系統整體統一和諧的控制效果。圖1所示是本系統的結構框圖。
該方案主控機和從機完全由單片機實現，采用該方案完全可滿足農業上部分需求。在圖1中，從機部分實現的功能幾乎和主機是對等的，但會接受主機發送過來的命令。
圖2所示是該系統從機部分的結構框圖。該方案采用數字式DS18B20作為溫度傳感器，該芯片在采集溫度信號時，具有大范圍、高精度、數字量輸出的特點。CHR-01濕度傳感器采集的信號可利用LM555振蕩器將電流信號轉化成頻率信號。選用CHR-01國產元件主要是其價格便宜。
3 信號獲取與放大電路
3.1 DS18B20的測溫原理
DS18B20的測溫原理如圖3所示，圖中，低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，主要用于產生固定頻率的脈沖信號并送給減法計數器1，高溫度系數晶振在溫度變化時，其振蕩頻率有明顯改變，它所產生的信號可作為減法計數器2的脈沖輸入，圖中隱含著的計數門打開時，DS18B20即對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數，進而完成信號采集。
在DS18B20中，DQ為數字信號輸人／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。圖4是DS18B20的引腳排列圖。
DS18B20在光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。
有兩種方法可確保DS18B20在有效轉換期內得到足夠的電源電流。第一種方法是在溫度變換時，在I／O口接一個強的上拉。第二種是將其連到VCC外部電源，這樣就不用在I／O口接強上拉，也可在溫度變換期間使口線保持高電平。以在變換時間內允許其它數據在單總線上傳輸。也可使用外部電源通過發跳過ROM命令和變換命令T來完成溫度變換。需要注意的是：在工作狀態，GND不能懸空。
