基于單片機(jī)的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)年論文（設(shè)計(jì)）蔬菜大棚溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別信 管 系專 業(yè)電子信息工程屆 別2012級班 級12級電子信息工程學(xué)生姓名唐姣學(xué) 號指導(dǎo)教師劉 超 群職 稱副教授二O一五年 六 月學(xué)年論文評分標(biāo)準(zhǔn)及評審表系 別信息管理系專業(yè)電子信息工程班 級電子信息工程學(xué)生姓名唐姣學(xué)號指導(dǎo)老師劉超群論文題目蔬菜大棚溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)評分內(nèi)容分值評分標(biāo)準(zhǔn)得分中文摘要5%內(nèi)容簡明扼要，文字?jǐn)⑹隽鲿?，符合?guī)定格式要求。英文摘要5%翻譯準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)定格式。關(guān)鍵詞5%提煉準(zhǔn)確，書寫規(guī)范。目錄5%根據(jù)文章內(nèi)容自動(dòng)生成，字體符合規(guī)定格式要求。選題5%符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)綜合訓(xùn)練基本要求，難度適中，能基于個(gè)人能力獨(dú)立完

2、成。調(diào)研論證20%能夠根據(jù)選題要求提出調(diào)研實(shí)施方案或論點(diǎn)的論證體系，具有獨(dú)立深入社會調(diào)查研究，閱讀文獻(xiàn)、收集信息、并分析整理各類信息，從中獲取新知識的能力。綜合分析30%能夠綜合運(yùn)用有關(guān)的理論和專業(yè)知識對選題進(jìn)行分析，論文觀點(diǎn)鮮明、正確，合理使用各種信息，論據(jù)充分，邏輯性強(qiáng)。有自己的一定見解或較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，觀點(diǎn)有一定新意。論文結(jié)構(gòu)10%整體結(jié)構(gòu)合理，有邏輯性，文章中心突出，文題相符，內(nèi)容充實(shí)，層次清楚，詳略得當(dāng)。論文表達(dá)10%具有較強(qiáng)的文字表達(dá)能力，語言表述準(zhǔn)確簡潔，文筆流暢，圖表清楚。論文格式5%格式規(guī)范，達(dá)到規(guī)定篇幅要求，評分指導(dǎo)教師評語(需在論文的份量、內(nèi)容、表達(dá)和書寫是否符合要求，論

3、文選題的理論水平和應(yīng)用價(jià)值，學(xué)生應(yīng)用基本知識和基本技能的情況，學(xué)生的工作能力及工作態(tài)度等方面給予評價(jià))：(評語需手寫) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日摘要溫度控制是蔬菜大棚最重要的一個(gè)管理因素，溫度過高或過低，都會影響蔬菜的生長。主要介紹一種基于ST89C52單片機(jī)的溫室蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)利用DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對溫室大棚溫度的測量，通過按鍵設(shè)置需要報(bào)警的上下限值。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)具有性價(jià)比高，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，具有一定實(shí)用價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】 溫度控制；繼電器；溫度檢測AbstractTemperature control is the most important vegetabl

4、e greenhouse management factor, the temperature is too high or too low, will affect the growth of vegetables. Mainly introduces a control system based on the temperature in of the vegetable greenhouses in SCM st89c52, system using DS18B20 temperature sensor to realize the greenhouse temperature meas

5、urement, through the key set to alarm limit value. Experiments prove that the system has the advantages of high performance ratio, long service life, etc., and has some practical value.Keywords Temperature control; Relay; Temperature detection目錄1.緒論12.蔬菜大棚的系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)22.2系統(tǒng)的工作原理23.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33.1溫度采

6、集模塊33.1.1溫度傳感器電路介紹33.2 A/D轉(zhuǎn)換接口33.2.1 ADC0809與單片機(jī)的接口方式33.3按鍵電路43.4控制電路43.5電源電路54.軟件設(shè)計(jì)64.1程序流程圖及分析64.1.1主程序64.1.2A/D轉(zhuǎn)換的程序75.仿真與分析85.1 Proteus仿真圖85.2 Proteus仿真結(jié)果86.結(jié)論9參考文獻(xiàn)10 1.緒論由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展得非?？焖?，受控農(nóng)業(yè)的研究受到很多的重視，特別是溫室工程，已經(jīng)變成工廠化高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。本文設(shè)計(jì)的是一種基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，數(shù)字溫度傳感器通過單總線與單片機(jī)連接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，很適合用于蔬菜溫室大棚溫度

7、控制1。2.蔬菜大棚的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)智能溫度傳感器DS18B20既能對溫度進(jìn)行測量，又能設(shè)定所需要控制的溫度，并對溫度值能夠把二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，所以系統(tǒng)選用智能溫度傳感器DS18B20。傳感器之間只需簡單的通信協(xié)議就能加以識別，這樣就節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。單片機(jī)選用AT89C51做控制器。主要功能是:把采集的數(shù)據(jù)在LCD顯示器上顯示;通過鍵盤設(shè)置參數(shù)，聲音報(bào)警;按鍵切換手動(dòng)/自動(dòng)控制方式;把采集到的數(shù)據(jù)和控制信息傳送至上位機(jī)，接收上位機(jī)命令實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置;輸出控制2。2.2系統(tǒng)的工作原理該溫度測控系統(tǒng)的工作原理就是進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程和單片機(jī)編程，使智能溫度傳感器DS18B20

8、正常工作，去檢測大棚內(nèi)實(shí)際的溫度，并由數(shù)字顯示電路顯示出當(dāng)時(shí)的溫度值。如果采集的溫度值高于上限報(bào)警溫度，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警，并同時(shí)起動(dòng)制冷設(shè)備，把溫度降下來，當(dāng)溫度降到一定的程度，即低于上限復(fù)位值時(shí)，立即關(guān)閉制冷設(shè)備，使制冷設(shè)備停止工作。當(dāng)采集的溫度值低于下限報(bào)警溫度值時(shí)，系統(tǒng)又發(fā)出報(bào)警，并同時(shí)起動(dòng)制熱設(shè)備，使大棚內(nèi)的溫度上升，當(dāng)溫度上升到一定的程度，即高于下限復(fù)位值時(shí)，立即關(guān)閉制熱設(shè)備，使制熱設(shè)備停止工作，從而使溫室大棚的溫度值維持在一定的范圍內(nèi)。本溫度系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，主機(jī)和溫度檢測與控制部分。原理框圖如下圖1所示。大溫度信號溫度傳感器采集放大電路AD轉(zhuǎn)換報(bào)警電路單片機(jī)顯示電路鍵盤電路控溫電路

9、圖1原理框圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1溫度采集模塊為了進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度測量，必須給熱電偶提供一個(gè)良好的恒流源，由于熱電偶輸出的信號是模擬信號，所以信號在輸給CPU之前應(yīng)該先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。3.1.1溫度傳感器電路介紹下圖2可知DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)如何連接。圖2單片機(jī)與傳感器連接圖3.2 A/D轉(zhuǎn)換接口本設(shè)計(jì)選擇的A/D轉(zhuǎn)換器芯片為ADC0809。ADC0809在過程控制和機(jī)床控制等應(yīng)用中，能對多路模擬信號進(jìn)行分時(shí)采集和A/D轉(zhuǎn)換3，輸出數(shù)字信號通過三態(tài)緩沖器，可直接與微處理器的數(shù)據(jù)總線相連接。3.2.1 ADC0809與單片機(jī)的接口方式中斷控制方式效率高所以特別適合于轉(zhuǎn)換時(shí)間較長的ADC

10、。ADC0809與單片機(jī)的連接電路如下圖3所示。圖3 ADC0809與單片機(jī)的連接圖3.3按鍵電路下圖4所示為中斷掃描方式的接口電路。圖4 按鍵與單片機(jī)的連接圖3.4控制電路由于單片機(jī)輸出控制信號非常微弱，需要用三極管來驅(qū)動(dòng)外圍電路，三極管選用NPN型的9014，當(dāng)檢測溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，輸出高電平控制信號，使三極管9014導(dǎo)通，使繼電器兩控制端產(chǎn)生壓差，從而使繼電器吸合，常開觸點(diǎn)接通，控制外部電路啟動(dòng)制熱設(shè)備4?？刂齐娐冯娐穲D如圖5所示。圖5繼電器與單片機(jī)的連接圖3.5電源電路需要把220V的交流電轉(zhuǎn)換成5V和12V的直流電。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，采用了簡單的實(shí)用的變壓器，根據(jù)理想變壓器原副邊匝數(shù)比

11、公式，則可通過計(jì)算來調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到轉(zhuǎn)換為低電壓所謂目的。低壓的交流信號在通過整流穩(wěn)壓等操作實(shí)現(xiàn)了交流向直流轉(zhuǎn)換的要求了5。其電路圖如圖6所示。圖6電源電路圖4.軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖及分析4.1.1主程序本系統(tǒng)的工作流程是，操作人員可以從鍵盤上輸入要設(shè)定的溫度值。當(dāng)此溫度值與當(dāng)前溫度不同時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)采取調(diào)節(jié)的動(dòng)作6。當(dāng)設(shè)定溫度大于測定溫度時(shí)，則使加熱器工作；當(dāng)設(shè)定溫度小于測定溫度時(shí)，則開啟降溫風(fēng)扇。第一部分是主程序，它描述的是程序的總體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)初始化開始Xms是否到？數(shù)據(jù)處理溫度顯示是否超出設(shè)定范圍？聲音報(bào)警開啟繼電器返回，等待定時(shí)器到NYY圖7主程序流程圖關(guān)鍵代碼如下void sw_

12、detect() interrupt 0unsigned char temp,i;IE0 = 0;sw = 0;P2 &= 0x8f;for(i = 0;i 4;switch(sw_temp0) case 6:sw_temp0 = max;break; case 5:sw_temp0 = min;break; case 3:sw_temp0 = mode;break; default:sw_temp0 = sw_temp0; if(sw_temp0 != 0)sw_flag = 1;/有新的按鍵中斷發(fā)生，置標(biāo)志位 LED_display();4.1.2A/D轉(zhuǎn)換的程序中斷服務(wù)程序流程圖如圖8所

13、示7中斷發(fā)生中斷入口，保護(hù)現(xiàn)場讀數(shù)，存數(shù)通道號加1判斷8通道是否轉(zhuǎn)換？完？恢復(fù)現(xiàn)場，中斷返回NY圖8 A/D轉(zhuǎn)換的程序流程圖關(guān)鍵代碼如下void main()initdac0809();startadc();while(1)while(EOC=0)/*ADC0809正常轉(zhuǎn)換*/OE=1;/*轉(zhuǎn)換完畢，打開輸出*/ ad_data-i=P0/*從P0讀取結(jié)果*/startadc();/*開始第二次AD轉(zhuǎn)換*/OE=0;/*禁止輸出*/5.仿真與分析5.1 Proteus仿真圖選擇元器件后連接的電路圖如圖9所示8。圖9 仿真圖15.2 Proteus仿真結(jié)果假如設(shè)定最低溫度為5，最高溫度為30，通

14、過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的阻值9，當(dāng)該系統(tǒng)檢測到不同溫度時(shí)，其數(shù)碼管，LED燈，蜂鳴器顯示不同，如下表1所示。表1 仿真結(jié)果表溫度阻值數(shù)碼管顯示蜂鳴器高報(bào)警點(diǎn)二極管低報(bào)警點(diǎn)二極管00.12響不亮亮50.33不響不亮亮150.51不響不亮不亮200.94不響不亮不亮251.15不響不亮不亮301.49不響亮不亮351.77響亮不亮當(dāng)ADC0808芯片的引腳的電壓在0.25V,1.5V范圍內(nèi),電路工作在正常范圍內(nèi)，只有數(shù)碼管工作，蜂鳴器不響，74HC164控制的發(fā)光二極管不亮，報(bào)警點(diǎn)的二極管也不亮；當(dāng)超出這個(gè)電壓范圍，監(jiān)控電路就會啟動(dòng)，串口控制的二極管，蜂鳴器都會工作；當(dāng)設(shè)置的最高溫度時(shí)，高報(bào)警點(diǎn)的二極管會

15、發(fā)光，即可以按加一或減一鍵來設(shè)置；當(dāng)要設(shè)置最低溫度時(shí)，低報(bào)警點(diǎn)的二極管會亮10。6.結(jié)論系統(tǒng)在Proteus上仿真通過，達(dá)到了設(shè)想的控制要求。系統(tǒng)元件的選用以節(jié)省人力物力為基礎(chǔ)，方便快捷為目的，采用高效低成本的原則，特別是采用先進(jìn)的器件進(jìn)行溫度測量實(shí)現(xiàn)了速度快、精度高、測點(diǎn)多、布線少等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)溫度的巡回測量和顯示，能對超標(biāo)的溫度及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警并同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)選擇性的調(diào)節(jié)處理，大大的提高了蔬菜的成活率以及大幅度減輕管理者的負(fù)擔(dān)，使蔬菜種植能獲得一種可觀的經(jīng)濟(jì)收益。參考文獻(xiàn)1徐偉忠，2014:計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，麗水市科技出版社。2胡乾斌，2006：單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用，華中科技大學(xué)出版社。3楊振江， 2009：A/DD/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)與實(shí)用線路，西安電子科技大學(xué)出版社。4黃