温室测控技术正在不断突破,智能温室已成为温室控制新的发展阶段,在设施农业方面智能温室具有十分显著的典型性和代表性,但是在监测与控制方面它的高效率运行和在投资方面运营成本的控制还存在一定的问题,针对目前温室智能测控系统对温室环境因子调节不够准确,控制系统成本高,以及在经济相对落后地区的普及与推广等问题,本文提出设计一款专用CPU,本CPU可以对智能控制算法的硬件集成提供良好支撑,使得无PC的参与、无庞大专家数据库系统的支撑,同样具有反应专家知识的功能,以期为开发成本低廉的智能温室测控系统提供硬件支持。本文主要的研究任务是：针对智能温室环境监测和控制系统的需要,设计并实现一款专用嵌入式CPU。研究的内容主要包括：1、对目前温室测控系统主流控制器及体系结构进行研究,确定了系统处理器设计方案及智能控制算法,根据智能温室环境测控系统的需求,进行处理器的设计开发。2、研究并学习普通CPU的结构与功能,分析了CISC与RISC的各自特点,决定采用状态机控制器,避免复杂微程序控制器。3、提出了16位专用CPU架构,设计了相应的指令系统,并采用VHDL语言设计实现了CPU部分功能模块(比较器、寄存器与寄存器组、移位寄存器、存储模块ROM和比较器)和运算模块(浮点加法器、乘法器和除法器),通过QuatrusⅢ开发环境进行了功能仿真验证。4、针对智能温室环境测控系统CPU的特点,设计中注意该CPU与通用CPU的共性和其专用特性。针对温室环境控制的功能特点,增加了可扩充的环境值比较器组。每个比较器的功能是对采集的单个环境值与正常值进行比较,并根据算法采取调整措施,不但节省了存储数据的空间,缩短了存取时间,也提高了系统效率。5、为了解决智能控制方法的脱机运行,本文在CPU中单独设置了浮点运算器来支撑智能控制算法的硬件集成。