打印微型計(jì)算溫室大棚溫度自動(dòng)控

1、HEFEI UN I VERSITY電子系專業(yè)導(dǎo)論論文題目冬暖式溫室大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級(jí)10級(jí)自動(dòng)化（1）班姓 名曹東詹躍斌闞侃學(xué) 號(hào)1 0 0507 3 0281 005 0 7 40231 0 05 0 7 5 011完成時(shí)間 20 1 3/6/3 0微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)訃任務(wù)書S主要內(nèi)容及目標(biāo)Au 乙刁 0 狀5i珂 普圍 實(shí)轉(zhuǎn)觸 材番手 于范 后理內(nèi)具有的設(shè)計(jì)條件IX計(jì)劃學(xué)生數(shù)及任務(wù)* JZ .) 7 ) 7A 1 2 3 4 5 zlv x(x zlx zlv3 (計(jì)劃設(shè)計(jì)進(jìn)程一、總體方案設(shè)計(jì)二、控制系統(tǒng)的建模和數(shù)字控制器設(shè)計(jì)三、硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)1、選擇計(jì)算機(jī)字長（選用5

2、1內(nèi)核的單片機(jī)）2、設(shè)計(jì)支持計(jì)算機(jī)工作的外圍電路（EPROM、RAM、I/O端口、鍵盤、顯示接口電路等）；3、設(shè)計(jì)輸入信號(hào)接口電路；4、設(shè)計(jì)輸出控制電路；5、其它相關(guān)電路的設(shè)計(jì)或方案（電源、通信等）。四、軟件設(shè)計(jì)1、分配系統(tǒng)資源，編寫系統(tǒng)初始化和主程序模塊框圖；2、其它程序模塊（顯示與鍵盤等處理程序）框圖。五、編寫課程設(shè)計(jì)說明書，繪制完整的系統(tǒng)電路圖（A3幅面）。目錄一、設(shè)計(jì)簡介。錯(cuò)誤!未定義書簽。1. 1系統(tǒng)的概述錯(cuò)誤!未定義書簽。1. 2系統(tǒng)的要求。錯(cuò)課!未定義書簽。1.3系統(tǒng)的主要模塊。錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.1本系統(tǒng)的主要組成部分錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.2各部分的功能二錯(cuò)誤!未定義

3、書簽。1.3.3工作原理Z錯(cuò)誤!未定義書簽.二、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)錯(cuò)誤!未定義書簽。2. 1 AT 8 9C52的工作原理錯(cuò)誤!未定義書簽。2.1.1 CPU的結(jié)構(gòu)Z錯(cuò)誤!未定義書簽。2. 1.2 CPU的結(jié)構(gòu)I/O 口結(jié)構(gòu)錯(cuò)課!未定義書簽。2. 1.3程序存儲(chǔ)器錯(cuò)誤!未定義書簽。2.1.4定時(shí)器二錯(cuò)誤!未定義書簽。2.1.5中斷系統(tǒng)二錯(cuò)謀!未定義書簽.2. 2單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測電路錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2. 1 DS18B2 0簡介二錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2. 2 DS1 8B20的性能特點(diǎn)二錯(cuò)誤!未定義書簽。2. 2. 3 DS18B20的測溫原理.錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3

4、 LCD 1 6 02液晶顯示器,錯(cuò)課!未定義書簽。2.3.1 LCD I 602簡介二錯(cuò)誤!未定義書簽。2. 3.2 LCD 16 02的指令說明及時(shí)序錯(cuò)謀!未定義書簽。2.4直流馬達(dá)錯(cuò)誤!未定義書簽。2. 4.1馬達(dá)工作的原理.錯(cuò)誤!未定義書簽。2.4. 2馬達(dá)的基本構(gòu)造二錯(cuò)誤!未定義書簽。2. 5蜂鳴器4錯(cuò)誤!未定義書簽。三、系統(tǒng)的硬件組成電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。3. 1系統(tǒng)總駛件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。3. 2單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測電路錯(cuò)誤!未定義書簽。3. 3 LCD160 2顯示模塊。錯(cuò)誤!未定義書簽。四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì),錯(cuò)謀!未定義書簽。4. 1主程序設(shè)計(jì)錯(cuò)謀!未

5、定義書簽。4 . 2溫度檢測錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2.1讀取溫度設(shè)忙錯(cuò)誤!未定義書簽。4.2.2 溫度數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。4 . 3 液晶顯示器LC D1602錯(cuò)誤!未定義書簽。4.3. 1 L C D1602初始化.錯(cuò)誤!未定義書簽。4. 4馬達(dá)的控制錯(cuò)誤!未定義書簽。4. 5報(bào)警器的啟動(dòng)錯(cuò)誤!未定義書簽。五、總結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。六、參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄A錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄B錯(cuò)誤!未定義書簽。摘要我國南方溫度炎熱而漫長，大力推廣大棚蔬菜的種植來滿足人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)蔬菜 的需要。隨著人們生活水平的日益增長，對(duì)蔬菜的要求也較高，對(duì)大棚蔬菜的溫度控 制就是一個(gè)重要因素。溫度

6、過高，蔬菜就會(huì)停止生長或者糜爛。本系統(tǒng)就基于單片機(jī)AT 8 9C52實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫度的自動(dòng)化控制。用數(shù)字溫度模塊 DS18B2 0采集，將采集到的溫度用顯示屏顯示，再根據(jù)采集到的溫度，控制馬達(dá)的轉(zhuǎn) 速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫度的控制。當(dāng)溫度大于33°C,喇叭產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。關(guān)鍵字：溫度自動(dòng)控制正文一、設(shè)計(jì)簡介1.1系統(tǒng)的概述應(yīng)用自動(dòng)控制和電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要 標(biāo)志之一。近年來電子技術(shù)和信息技術(shù)的E速發(fā)展，帶來了溫室控制與管理技術(shù)方面 的一場革命，隨著“設(shè)施農(nóng)業(yè)”、“虛擬農(nóng)業(yè)”等新名稱的出現(xiàn)。溫度計(jì)算機(jī)控制與管 理系統(tǒng)正在不斷吸收自動(dòng)控制和信息管理領(lǐng)域的理論和

7、方法，結(jié)合溫室作物種植的特 點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，逐步完善，從而使溫室種植業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化，產(chǎn)業(yè)化。本系統(tǒng)以AT 8 9 C52單片機(jī)為控制核心的測控儀，主要是為了對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的 溫度，地檢測與控制而設(shè)訃的。該測控儀具有檢測精度高、使用簡單、成本較低和工 作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn),所以具有一定的應(yīng)用前景。1. 2系統(tǒng)的要求本系統(tǒng)通過單片機(jī)AT89C52控制，用DS18 B 20數(shù)字溫度模塊采集溫度。通過 LCD1 6 0 2液晶顯示屏顯示當(dāng)前溫度，當(dāng)溫度高于2 0°C,馬達(dá)將帶動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制大棚里的溫度。當(dāng)檢測到的溫度高于35°C時(shí),發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本設(shè)汁將 實(shí)現(xiàn)大棚溫

8、度的自動(dòng)化控制。1.3系統(tǒng)的主要模塊1.3.1木系統(tǒng)的主要組成部分本系統(tǒng)為一個(gè)全自動(dòng)溫度檢測與控制系統(tǒng)，由以下兒個(gè)部分組成:AT8 9C52單片 機(jī)，溫度檢測，顯示電路，馬達(dá)，及報(bào)警裝置等組成。組成圖如圖1-1。圖1-1溫度自動(dòng)控制構(gòu)成圖曲圖1-1所示,本系統(tǒng)的核心部分是AT89C52,此芯片是該電路的樞紐。由它先 控制著溫度的檢測，用檢測到的溫度實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的自動(dòng)控制，以及顯示。若檢測到的溫度 高于設(shè)定的值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。1 .3. 2各部分的功能AT89C5 2單片機(jī):它是系統(tǒng)的中央處理器，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的控制和運(yùn)算。溫度檢 測裝置:DS18B 2 0數(shù)字溫度模塊對(duì)大棚內(nèi)溫度進(jìn)行采集，將溫度轉(zhuǎn)換

9、成數(shù)字。顯示 設(shè)備:主要是用于顯示檢測到的大棚溫度。馬達(dá)：主要用于帶動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)。報(bào)警裝 置：產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。13. 3工作原理首先對(duì)硬件系統(tǒng)DS18B 2 0定義端口為P1. 3, P2. 4, P2. 5 , P2. 6和P0 口控制液晶 LCD 1602的顯示，定義端口 Pl. 5為馬達(dá)控制端口，Pl. 7為喇叭控制端口。首先對(duì)溫 度采集，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字,采集到的溫度III LCD液晶顯示屏顯示。再將采集 到的溫度所屬軟件設(shè)置的哪個(gè)范圍，而控制P1. 5的電平輸出。二、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)1=整個(gè)控制系統(tǒng)山軟件程序設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)具體要求，可以對(duì)具體部分進(jìn)行分析設(shè)II-O但要實(shí)現(xiàn)對(duì)各部分的

10、設(shè)計(jì),需要充分了解各部分的理論基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本 組成單元包括:單片機(jī)控制單元，DS 1 8B20溫度檢測電路,LCD16 0 2顯示屏，直流馬 達(dá)，蜂鳴器報(bào)警裝置。2. 1 AT 8 9C5 2的工作原理2. 1. 1 CPU的結(jié)構(gòu)CPU是單片機(jī)內(nèi)部的核心部分，是單片機(jī)的指揮和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它決定了單片機(jī)的 主要功能特性。從功能上看，CPU包括兩個(gè)基本部分:運(yùn)算器和控制器。2. 1.2 CPU的結(jié)構(gòu)I/O 口結(jié)構(gòu)AT8 9C52單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O接口，記作PO、Pl、P2和P3,每個(gè)端口 都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每一條I/O線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。每 個(gè)端口都包括一個(gè)鎖

11、存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器，作輸出時(shí)數(shù)據(jù)可以鎖存， 作輸入時(shí)數(shù)據(jù)可以緩沖，但是這四個(gè)通道的功能完全不同。如圖2-1。T27P1.0 C1U40Heer2EX/Pl.l 匸2393 PO.OMDOPl. 2 匚33&2 P0.1/AD1Pl. 3 C43T1 P0. 2/AD2Pl.4 C53SJ PO. 3/AD3MOSI/P1.5 r6352 P0.4/AD4MIS0/P1.6 CT34PO. 5/AD5SCX/Pi. 7 匚833J PO.&/ADSRST C3321 PO. T/AJJTmP3.o c10311 EA/VPPHB/P3.1 匸1130J A1E/PW

12、IHT0?P3.2 r12291 PESHIHTWP3.3 C1328:P2 r/A15T0/P3.4 匚1427D P2.&/A14T1；P3.5 1：152B1 P2. 5/A13RR/P3.6 L16253 P2. 4/Al 2KD/P3.7 匚1724D P2 3/illXTAL2 r18231 P2. 2/A10KTALl 匸1922J P2.1M9PDIF &肛1匸2021J P2. 0/A8圖2- 1 AT89C52引腳及管腳功能2.1. 3程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器通過1 6位程序計(jì)數(shù)器尋址，尋址能力為6 4 K字節(jié)。這能在6K地址 空間內(nèi)任意尋址，但沒有指令使程序能

13、控制從程序存儲(chǔ)器空間轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 對(duì)AT89C52芯片來說,片內(nèi)有8K字節(jié)R0M/EPR0M,片外可擴(kuò)展6 0K字節(jié)EPROM, 片內(nèi)和片外程序存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。2. 1.4定時(shí)器定時(shí)器TO具有方式0、方式】、方式2和方式3四種工作方式。T1具有方式0、 方式1和方式2三種工作方式。不管是定時(shí)工作方式還是計(jì)數(shù)方式,定時(shí)器T0和T 1 在對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘或?qū)ν獠繒r(shí)間計(jì)數(shù)時(shí)，不占用CPU時(shí)間，除非定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出，才可 能中斷CPU的當(dāng)前操作。由此可見，定時(shí)器是單片機(jī)中效率最高而且工作靈活的部 件。21.5中斷系統(tǒng)中斷是指中央CPU正在處理某事情的時(shí)候,外部發(fā)生了某一事件，請求CPU迅 速去處理

14、，于是,CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件；中斷服務(wù)處理完 成以后，再回到原來被中斷的工作，這樣的過程稱為中斷。2.2單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B2 0檢測電路山于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需 要比較多的外部元件支持，且硬件電路復(fù)雜，制作成本相對(duì)較高。這里采用DALLAS 公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為測溫元件。2.2. 1 D S 18B20 簡介DS18B20數(shù)字溫度傳感器采用DS18 B 20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝二成, 具有耐磨耐碰，體積小使用方便，封裝形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù) 字溫度和控制領(lǐng)域戲。2.

15、2.2 DS18B2 0 的性能特點(diǎn)適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3. 05. 5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線 供電。 獨(dú)特的單線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可 實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B2 0的雙向通訊。DS18B2 0支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)D S 18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。DS18B 2 0在使用中不需 要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 溫范圍一55°C+12 5°C,在-10+8 5 C時(shí)精度為±0.5。零待機(jī)功耗。 可編程的分辨率為91 2位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別

16、為0.5°C、0.25°C、0. 1 2 5°C和 0. 0625°C,可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。在9位分辨率時(shí)最多在9 3.75m s內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為 數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在75 0 ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。DS18B2 0內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的 溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS1 8B 2 0的管腳排列、各種封裝形式， DQ為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以 向器件提供電源:GND為地信號(hào)；VDD為可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí), 此引腳必須接地。M

17、L1ASDS1&20電糜正（gl未用mwe nzW III132736A5JJJ未用Tn未用TTl未用TnS）ld»e（15O«iL）圖3-1 DS18B2 0的引腳功能圖圖3 -2DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)擷曲懈電源檢測甑靈晰件低溫Mt器TL高溫觸發(fā)器IB配置寄存器2. 2 . 3 DS18B2 0的測溫原理DS 1 8B20的測溫原理，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生 固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法汁數(shù)器1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯 改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開 時(shí)，DS 1 8B2

18、0就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行汁數(shù)，進(jìn)而完成溫度測 量.計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55 所 對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法汁數(shù)器1和溫度寄存器中，減法訃數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù) 置在一55 °C所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀 寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)D S 1 8B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為:初始化 DS18B20-發(fā)ROM功能命令一發(fā)存儲(chǔ)器操作命令一處理數(shù)據(jù)。2. 3 LCD1602液晶顯示器2. 3. 1 LCD1602 簡介字符型LCD1 6 0 2通常有14條引腳

19、線或16條引腳線的LCD,多出來的2條線是 背光電源線VCC（15腳）和地線GND（16腳），其控制原理與14腳的LCD完全一樣，引 腳定義如表2-1所示：表 2-1引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極1 0D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/耳選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D 7數(shù)據(jù)7DO數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度 最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影

20、”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比 度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳:R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS 和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平 時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R / W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7、14腳：DOD7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2. 3. 2 L C D 1 6 02的指令說明及時(shí)序LCD1 6 0 2液晶模塊內(nèi)部的控制器共有1

21、1條控制指令巴如表2-2所示：表2-2控制命令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAMDDRAM)10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容1 1CGRAM或 DDRAM 讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容LCD 1 602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)

22、現(xiàn)的。 1為高電平、0為低電平。指令1:清顯示，指令碼0 1H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址0 0 H。指令3 :光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D:光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S: 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4:顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電 平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān),高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：控 制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C:高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6:功能設(shè)置命令DL:高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線

23、N:低電平 時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示ox 7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí) 顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8： DDRAM地址設(shè)置。指令9:讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF:為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收 命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10:寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。LCD1 6 02讀寫時(shí)序如表2-3所示：表2-3 基本操作時(shí)序表讀狀態(tài)輸入RS二L, R/W=H, E二H輸出D0D7 =狀態(tài) 字寫指令輸入RS二L,R/W二L, D0D7二指令碼,E =高 脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H, R/W=H,E=H輸出DOD 7二數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入R

24、 S 二 H, R/W 二 L, DOD 7 二數(shù)據(jù),E =高脈沖輸出無2. 4直流馬達(dá)電動(dòng)馬達(dá)，乂稱為馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并可再使用機(jī)械 能產(chǎn)生動(dòng)能，用來驅(qū)動(dòng)其他裝置的電氣設(shè)備。電動(dòng)機(jī)種類非常繁多，但可大致分為交 流電動(dòng)機(jī)及直流電動(dòng)機(jī)以用于不同的場合。2.4. 1馬達(dá)工作的原理馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)原理的依據(jù)為佛來明左手定則，當(dāng)一導(dǎo)線置放于磁場內(nèi)，若導(dǎo)線通上電流，則導(dǎo)線會(huì)切割磁場線使導(dǎo)線產(chǎn)生移動(dòng)。電流進(jìn)入線圈產(chǎn)生磁場,利用電流的磁效應(yīng)，使電磁鐵在固定的磁鐵內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，可以將電能轉(zhuǎn)換成力學(xué)能。與永久磁鐵或山另一組線圈所產(chǎn)生的磁場互相作用產(chǎn)生動(dòng)力直流馬達(dá)的原理是定子不動(dòng)，轉(zhuǎn)子依相互

25、作用所產(chǎn)生作用力的方向運(yùn)動(dòng)。電樞:可以繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的軟鐵芯纏繞多圈線圈。場磁鐵:產(chǎn)生磁場的強(qiáng)力永久磁 鐵或電磁鐵。集電環(huán)：線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環(huán)，隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，可供改變 電流方向的變向器。每轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，線圈上的電流方向就改變一次。電刷:通常使用碳 制成,集電環(huán)接觸固定位置的電刷，用以接至電源。2. 4.2馬達(dá)的基本構(gòu)造電動(dòng)機(jī)的種類很多，以基本結(jié)構(gòu)來說,其組成主要由定子和轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。定子在 空間中靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)子則可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由軸承支撐。定子與轉(zhuǎn)子之間會(huì)有一定空氣間 隙，以確保轉(zhuǎn)子能自曲轉(zhuǎn)動(dòng)。 定子與轉(zhuǎn)子繞上線圈，通上電流產(chǎn)生磁場，就成為電磁 鐵，定子和轉(zhuǎn)子其中之一亦可為永久磁鐵2. 5蜂鳴器

26、蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁化 蜂鳴器兩種類型。本系統(tǒng)采用的是電磁式蜂鳴器図。電磁式蜂鳴器山振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后, 振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁鐵圈，使電磁鐵線圈產(chǎn)生磁場，振動(dòng)膜片在電磁 線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁鐵圈, 使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的。程序中改變單片機(jī)引腳輸出波形的頻率， 就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變輸出電平 的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。三、系統(tǒng)的硬件組成電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件組成部分包括：主控制

27、器AT89C52單片機(jī)、溫度傳感器DS18B2 0.顯示電路LCD16 0 2.馬達(dá)、報(bào)警裝置等構(gòu)成。3. 1系統(tǒng)總硬件設(shè)計(jì)首先對(duì)硬件系統(tǒng)DS18B20定義端口為Pl. 3, P 2 . 4, P2. 5, P2. 6和P0 口控制 液晶LC D I 602的顯示，定義端口 P1. 5為馬達(dá)控制端口, P1. 7為喇叭控制端口。首 先對(duì)溫度采集，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字,釆集到的溫度lIlLCM液晶顯示屏顯示。再 將采集到的溫度所屬軟件設(shè)置的哪個(gè)范圍，而控制P1.5的電平輸出。電路原理圖如 3- 1所示：I：:Siu占：VM31&L'19 itfB.1W ，02只02 Foaca

28、 »n 4<ad«POAAM IQ.TiXWP7IVA3P2.1/A& rzarAc rZ2fAll PZ.eXlZ P25AO P7£?A1« rz.T/AeF3DHX0 »31iTXPranm ,n“n>P3ST1 P3坊顧 pai/rnr rz 3£7XTAUXTAC2:咯meRPTL31圖3-1電路原理圖32單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B2 0檢測電路DQ為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，連接P1.3。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生 電源下，也可以向器件提供電源，GND為地信號(hào);VCC為電源信號(hào)。圖3 2為DS 1

29、8 B2 0檢測電路。-U2:3% | 3D* 081SB20:Zi：3 * 2 <TEKF- 圖3-2 DS18B2 0檢測電路3.3LCD1602顯示模塊用A T89C52的P0 口作為數(shù)據(jù)線，用P24、P2. 5、P2. 6分別作為LCD的E、R/W、RSo其中E是下降沿觸發(fā)的片選信號(hào)，連接P2.6, R/W是讀寫信號(hào)，連接P2.5, RS是寄存器選擇信號(hào)，連接P2.4。圖3-3為LCD 1602的硬件連接。txrINcaiTirrLCD1-JJtJlSL'RP-t5.'RPACKe h：冶343332圖3-3 LC D 1 6 0 2的硬件連接VEE用連接阻值為1

30、 0 K的電阻，主要用于調(diào)節(jié)對(duì)比度的調(diào)整。接正電源時(shí)對(duì)比 度最低，接地電源時(shí)，對(duì)比度最高。對(duì)比度過高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“鬼影”。因此連接一 10K 的電阻用以調(diào)整期。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能,首先必須有較完善的硬件做保證。同時(shí)還必須得 到相應(yīng)設(shè)汁合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多山硬件完成的 工作,都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工 作，用軟件編和有時(shí)會(huì)變得很簡單。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源。程序設(shè)計(jì)語言有三種:機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言。本系統(tǒng)運(yùn)用的是高級(jí)語 言所編寫，也就是C語言。4.1主程序設(shè)計(jì)從軟件的功能不同可分為四大類：

31、一是檢測軟件，它是用來檢測溫度。二是顯示 部分,用來顯示所檢測到的溫度。三是調(diào)控部分，用來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。四是當(dāng)溫度大 于35°C,蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這 里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義。圖4-1為軟件設(shè)計(jì)流 程圖。圖4-1軟件設(shè)計(jì)流程圖4. 2溫度檢測4. 2.1讀取溫度設(shè)計(jì)DS 1 8B20可以從單總線獲取電源，當(dāng)信號(hào)線為高電平時(shí)，將能量貯存在內(nèi)部電 容器中；當(dāng)單信號(hào)線為低電平時(shí),將該電源斷開，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?電源為止。此外，還可外接5 V電源，給DS18B20供電。圖4-2圖4 -2 DS 1

32、8 B 20讀取溫度流程圖讀取溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9個(gè)字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn), 校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。DS18B20的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所 以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的U的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來的是高低位在后， 低位在前，共12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位，還有一位符號(hào)位。讀取溫度的主程序如 下：uns i gned int Re a dTempe rat ure(v o id)u nsi g ned char a= 0 ;uns i gn e d int b二 0 ;unsig ned i n t t=0;I nit_DS 1 8B20 ();

33、Wr i t eOneChar(0xC C)；/跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作W r i t eOn e Char (0x44) ; / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換de 1 ay (200);I nit_ DS1 8 B2 0 ();Writ e 0 neChar (OxCC) ；/跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作Writ e One Char (OxBE); 讀取溫度寄存器等(共可讀9個(gè)寄存器) 前兩個(gè) 就是溫度a=ReadOneC h a r () ;/低位b=Rea d 0 n e Char () ;/【島位b<<=8 ；t=a+b;ret urn (t)；4. 2.2溫度數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)讀出溫度數(shù)據(jù)后,TempL

34、的低四位為溫度的小數(shù)部分，可以精確到0. 0 6 25°C, Temp L的高四位和TempH的低四位為溫度的整數(shù)部分,Tem pH的高四位全部為I 表示負(fù)數(shù)，全為0表示正數(shù)。所以先將數(shù)據(jù)提取出來,分為三個(gè)部分:小數(shù)部分、整數(shù) 部分和符號(hào)部分。小數(shù)部分進(jìn)行四舍五入處理：大于0. 5 °C的話，向個(gè)位進(jìn)1;小于 0. 5 1的時(shí)候，舍去不要。當(dāng)數(shù)據(jù)是個(gè)負(fù)數(shù)的時(shí)候,顯示之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將其整 數(shù)部分取反加一。還因?yàn)镈S1 8 B20最低溫度只能為-55°C,所以可以將整數(shù)部分的最 高位換成一個(gè)“-”，表示為負(fù)數(shù)。圖4-3為溫度數(shù)據(jù)處理流程圖。圖4一 3溫度數(shù)據(jù)處理

35、流程由于DS I 8B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。溫度 高字節(jié)高5位是用來保存溫度的正負(fù)，高字節(jié)低3位和低字節(jié)來保存溫度值。其中低 字節(jié)的低4位來保存溫度的小數(shù)位。由于本程序釆用的是0.0 6 25的精度，小數(shù)部分 的值，可以用后四位代表的實(shí)際數(shù)值乘以0.0625,得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶兒個(gè) 小數(shù)位，所以釆取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。也就說，本系統(tǒng)的溫度精確到了 0. 1 度叫溫度數(shù)據(jù)數(shù)理主程序如下：st r 0二T e mpH/100; /十位溫度s tr 1 = (TempH%100)/10; 十位溫度str21= (Te mpH%l 0 0)%10; /

36、個(gè)位溫度，帶小數(shù)點(diǎn)s t r3=T e mpL;i f (f 1 a g_g et=l)/定時(shí)讀取當(dāng)前溫度temp=Re a dTemperdtur e ():i f( t emp &0x80 0 0)st r 0 =0x4 0; / / 負(fù)號(hào)標(biāo)志temp二'temp;/ / 取反加 10 t e m p +二 1 ;e 1 ses t r 01= 0 ;Tem p H =tem p >> 4 ;T em p L二t emp & 0 xO F ；TempL二TempL*6/10;/ 小數(shù)近似處理fla g _get二0;4. 3液晶顯示器LCD 16 024

37、. 3. 1 LCD 1602 初始化 端口定義如下:s b i t RS = P2"4; / / Pin4sbit RW = P2"5; / / P i n5sb i t E 二 P2" 6 ; / /Pin6#de f ine Da t a PO / / 數(shù)據(jù)端口函數(shù)顯示子碼：用數(shù)組和指針將字符逐個(gè)顯示出來(。；“ 7,q j 7 j 7 j " 、j r j j 7 j 7 j/芳A芳芳A卒平AA WW苓卜WW齊A YWWW苓WW A AA芳芳A平芳芳節(jié)A平平？卜？卜A ?WW卜？卜* * * * */vo i d Show Cha r (unsi

38、gned ch a r pos, unsi g ne d c har c)u n signed char p ;i f (pos=0 xlO)p二p o s +0xb 0 ；/是第二行則命令代碼高4位為Ox cel s eP = P os+Ox 8 0 ；/是第二行則命令代碼高4位為0x8W r iteC o mma n d (p)； /wri tec om m a n dWr i te Da t a (c) ； /write da t a/、/" 7," j "A A W苓WWW A芳 AA 平芳芳 A 卒芳芳節(jié)芳芳A 卒芳卒 A 丁卜W A W苓WWW A W

39、苓卜WW苓AA* " /¥ P平 A平W 0 P平 A平¥ /void Sh o wS trin g (unsign e d c h a r 1 ine, c h ar *ptr)un s ig n e d c ha r 1, i ;1二 1 i n e << 4 ;for (i=0； i<16;i+)S howChar ( 1 +, *(pt r +i) ; / /循環(huán)顯示 16 個(gè)字符/ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 'kX" ft 寸

40、fIf If If 寸f f叫、方叫J f叫于叫叫、方叫J f叫于叫叫、叫乞/4. 4馬達(dá)的控制溫度低于20°C時(shí)，P1.7角的輸出信號(hào)為1,馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)溫度高于20°C,且 低于25°C 馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動(dòng)且占空比為0.5,溫度高于2 5 °C,低于30°C,占空比為 0. 75o溫度高于30°C時(shí)，低于35°C時(shí)，占空比為0.875。溫度高于35°C時(shí)，占空比為0. 937 5 o從而實(shí)現(xiàn)溫度越高，馬達(dá)的速率越快，從而實(shí)現(xiàn)溫度的平衡】。馬達(dá)的控制主程序如下：F a n= 1 ;mD e 1 a y (10)；Tru

41、= 1 :m D e 1 ay ( 1 0);i f(Te mpH>20)&&(TempH< = 25)Fan=0;mDe 1 ay(10);/占空比為 0.5。)辻(T empH>2 5)&&(T empH< = 3 0)Fan=0;mDe 1 a y(30) ;/ 占空比為 0 . 6 75。)辻(TempH>30)&&(T empH<=35)Fan = 0;mDelay(7 0 )； /占空比為 0.875。辻(Tem p H>35)/產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)Tru = 0;mDelay(3 0);F an=0

42、;mDelay( 1 50) ;/占空比為 0.9 3 75。4. 5報(bào)警器的啟動(dòng)當(dāng)溫度低于33°C時(shí)，蜂鳴器不工作。當(dāng)檢測到的溫度高于3 5-C時(shí)，蜂鳴器發(fā)出 頻率為2HZ的報(bào)警聲。報(bào)警聲控制的主程序如下：i f(TempH>3 5 ) 產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)T r u=0;mDe 1 ay (10);頻率為 2HZF a n=0;mD e 1 a y( 1 5 0);五、總結(jié)通過這次對(duì)大棚溫度自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與制作，讓我們合作完成了一個(gè)完整的設(shè)訃, 雖然這次的實(shí)習(xí)做的溫度顯示以及馬達(dá)的控制都相對(duì)比較簡單，但是也給將來進(jìn)入硬 件開發(fā)有了一個(gè)起點(diǎn)的基礎(chǔ)。在這次實(shí)習(xí)的過程，剛開始的時(shí)候，真的

43、有點(diǎn)不知所措， 因?yàn)閷W(xué)習(xí)完單片機(jī)已有數(shù)日，以及微機(jī)原理課程，一些知識(shí)已忘記。幸好有三個(gè)星期的 時(shí)間來準(zhǔn)備。畫電路原理圖，一開始就覺得有點(diǎn)煩，因?yàn)镻 rotues軟件安裝的版本 較低，做起來非常的費(fèi)時(shí)乂費(fèi)力，一些芯片，還不可以仿真。常常有解決不了的問題， 就上網(wǎng)查詢，或者閱覽資料書。雖然這項(xiàng)工作枯燥無味，但鍛煉了我們的意志，耐性， 堅(jiān)韌，和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。因?yàn)槌?huì)碰到很難解決的問題，所以要堅(jiān)持不懈。這次設(shè) 計(jì)是一個(gè)學(xué)習(xí)新知識(shí)、鞏固加深所學(xué)課本理論知識(shí)的過程，它培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用知 識(shí)的能力，獨(dú)立思考和解決問題的能力。它不僅加深了我對(duì)單片機(jī)技術(shù)課程的理解， 還讓我感受到了電子設(shè)計(jì)的樂趣，也讓我更好

44、的運(yùn)用WORD文檔，對(duì)我來說，這次課程 設(shè)計(jì)是非常有意義的。任務(wù)分配:本設(shè)汁山闞侃同學(xué)完成硬件電路設(shè)計(jì)，山曹東同學(xué)完成程序編譯，由詹 躍斌同學(xué)完成報(bào)告編寫，本設(shè)計(jì)是由小組三人通力合作完成的一份課程設(shè)計(jì)。六、參考文獻(xiàn)11謝自美，尹仕，肖看，趙云娣，羅杰.電子線路綜合設(shè)計(jì)M.武漢：華中科技 大學(xué)出版社，2 0 07.2 楊旭方.單片機(jī)控制與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2010.5.3 夏繼強(qiáng).單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2 0 0 8.41高峰.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)M.北京:科學(xué)出版社.20035 李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京:北京航空航

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47、;i n trins h>#inc lude"lcdl602.h/zSdefine uc h a r u n s i g ned char#d e f i n e u i nt u n sign e d i nt;/* 次* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 次*/*定義端口*/* * * * * 次 * 次* * * * 次 * * 法 * * * * * * * * 法 * 次 * */s b it DQ二P3 ; / /ds 1 8b2 0 端口sb i t Fa n二Pl5;/風(fēng)扇端口sbit Tru=PK 7; /喇叭

48、的端口sfr d a t aled=0x80： /顯示數(shù)據(jù)端口,* 次 * * * * * 法 * * * * * * * 次 * * 法 * * * 次 * * * * */*全局變量*/* 次 * * * 次* * * 次 * * * * * * * * *次 * * * * * * * 次*/u i n t temp, i, TempII ;u c har fl a g_get, c o unt, num, minut e , second, x：1 on g s tr 6；/* 次 * * * * 次 * * * 次* * * 次 * * * 次 * * * 次次*/*函數(shù)聲明*/*

49、次 * 次 次 * * * * * * * * 次 * * 次* */void de 1 a y 1 (uch a r MS):u n s ig n ed int Rea d Temperature (v o id);v oid Init_DS 1 8 B2 0 (v o id);u n signed c har Re a dOneChar (void);void Wr i te O neC h ar (unsigned c h ar da t );voi d d e lay(un si g ned int i);/ * 次 * * * * * 次* * * * * 次 * * * 次 * *

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51、 ar TempH, TempL;TMOD =0x0 1 : /左時(shí)器設(shè)苣TH0=0xef;TLO二Oxf0;I E=0x82;TRO=1;P2=0x00;coun t =0;InitLcdO ;ml) e lay(20);whil e ( 1 )F an=l;mDela y (10)：T r u = 1 ;mDe 1 a y (1 0 );i f (TempH>20)&&(TempH<=25 )F a n=0;mD e lay (10);。df(TempH>25)&&(TempH<=30)Fan=0：mD e la y (30);if(TempH>3 0 ) && (TempHV二35)F a n=0;mDela y (70);o辻(T e mpH>35)/產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)(Tru= 0 :mD e lay (10)：Fa n =0;mDe 1 ay (150);。for(i=l;i<5;i+)Tem i =s t r ijg d i sp();strLO>