花窖溫度濕度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)-自動控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長春大學(xué)花窖溫度濕度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

共36頁第37頁第1章緒論1.1選題的目的和意義此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的在于對花窖的溫濕度控制實(shí)現(xiàn)自動化，科學(xué)化，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合花卉生長發(fā)育的規(guī)律，控制環(huán)境條件，使花卉在不適宜生長發(fā)育的反季節(jié)中可獲得比自然下室外生長更優(yōu)良的環(huán)境條件，達(dá)到對花卉的優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，時(shí)節(jié)的控制。改革開放后，人們對生活質(zhì)量的要求顯著提高，對美麗的花卉的需求量也急劇上升，這種對養(yǎng)殖花卉為生計(jì)的園林工人是一個機(jī)遇，同時(shí)也是對傳統(tǒng)的手工培養(yǎng)花卉是一個挑戰(zhàn)，花卉一般都采用溫室栽培，要充分利用好溫室栽培這種高效技術(shù)，就需要一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理控制方法，用以對不同的花卉生長的各個時(shí)期所需的溫度濕度等環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。由于我國從國外引入的自動溫濕度測控系統(tǒng)側(cè)重點(diǎn)與我國氣候特征不相匹配，而且引進(jìn)投資高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，因此難于在我國花卉市場推廣應(yīng)用。因此，根據(jù)我國環(huán)境條件自主設(shè)計(jì)低成本的高效率的花卉溫濕度控制系統(tǒng)對加快我國花房產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化水平及提高溫室的經(jīng)濟(jì)效益都有重要的意義。植被栽培技術(shù)：植被的“設(shè)施栽培”，即“保護(hù)地栽培”。它是指在某種類型的保護(hù)設(shè)施內(nèi)（如陽畦、溫室、等），認(rèn)為的創(chuàng)造是一直被生長的最佳環(huán)境條件，在不同季節(jié)內(nèi)，尤其是不利于植被生長的季節(jié)進(jìn)行植被栽培的一種措施。設(shè)施栽培是人類利用自然、改造自然的一種創(chuàng)造行為。由于涉室內(nèi)的條件可以實(shí)現(xiàn)人為控制，使得植被可以周年生產(chǎn)。玻璃溫室和塑料薄膜溫室出現(xiàn)后，植被生產(chǎn)出現(xiàn)了劃時(shí)代的變化?，F(xiàn)在人們可以根據(jù)自己的意愿，隨時(shí)生產(chǎn)出所需的各種植被?？梢哉f這是“設(shè)施栽培”的功勞。在不利于植被生長的自然環(huán)境中，溫室能夠創(chuàng)造適宜植被生長發(fā)育的條件。溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)主要包括三個方面：溫度：根據(jù)植被生的適宜溫度進(jìn)行溫室溫度調(diào)節(jié)，若低于下限溫度則采取升溫措施，通常采取電熱增溫和火力增溫，火力增溫較為方便。若高于上限溫度則采取降溫措施，通常通過水管降溫和風(fēng)扇降溫。日光：這飲食調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的最好方法，其具體做法是加蓋這樣草或草席，這種方法兼有降溫效果。濕度：為滿足植被對濕度的要求，可以在地上、臺階、盆壁灑水，可以在空中懸掛濕布，以增加水分的蒸發(fā)，最好的方法是設(shè)置自動噴霧裝置，自動調(diào)節(jié)濕度。如果濕度過大，容易導(dǎo)致植被被病害，可以采用通風(fēng)的辦法來降低濕度，而且最好在室溫與氣溫相差不大的時(shí)候進(jìn)行。（此設(shè)計(jì)側(cè)重于溫濕度的信息采集處理，光照不予考慮，控制環(huán)節(jié)以繼電器式工作）1.2研究現(xiàn)狀國外關(guān)于溫室溫濕度的測控系統(tǒng)多為針對大型花窖、及其他作物生產(chǎn)場合。而國內(nèi)對于溫濕度自動控制的需求主要以小型花卉培養(yǎng)為主，對于溫度要求波動在2.5℃內(nèi)，濕度波動在10%。隨著社會的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越重視溫濕度因素，許多產(chǎn)品對溫濕度范圍要求嚴(yán)格，而目前市場上普遍存在的溫濕度檢測儀器大都是單點(diǎn)測量，同時(shí)還有溫濕度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫濕度變化及能夠綜合處理多點(diǎn)溫濕度信息的測量系統(tǒng)就很有必要。常用的控制溫濕度的方法有一下幾種：第一，使用EDA技術(shù)，通過邏輯判斷實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前溫濕度與設(shè)定值的對比實(shí)現(xiàn)控制，但邏輯關(guān)系復(fù)雜，溫濕度轉(zhuǎn)換需要較復(fù)雜的芯片，對硬件的需求較大，而邏輯關(guān)系可以通過軟件在芯片內(nèi)模擬，所以這種方法放棄。第二，使用51系列單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及控制，聯(lián)合8279實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入與顯示功能。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡明，可以基本實(shí)現(xiàn)課題的指標(biāo)要求，但是缺乏功能的擴(kuò)展性，數(shù)碼管顯示易于操作但是無法顯示圖標(biāo)曲線類復(fù)雜的信息。有待考證。第三，使用類似于方案二的設(shè)計(jì)，但加入上下位機(jī)概念，通過RS232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與曲線顯示功能。對比之下，方案三設(shè)計(jì)較前兩個合理，可以很好的實(shí)現(xiàn)曲線顯示功能，PC機(jī)便于控制。本課題研究的目的在于針對國內(nèi)的花窖的特點(diǎn)，進(jìn)行多點(diǎn)測量，整體控制，對于不同花卉進(jìn)行可調(diào)節(jié)的溫濕度控制，是花窖溫濕度在允許范圍內(nèi)波動，并且有緩沖區(qū)域，達(dá)到降低能耗的目的。了解花窖溫度濕度的監(jiān)測與控制方法，了解指標(biāo)要求設(shè)計(jì)溫濕度測控系統(tǒng)。以單片機(jī)為核心的器件、構(gòu)成系統(tǒng)選擇溫度濕度的感受器實(shí)現(xiàn)對花房內(nèi)的溫度濕度進(jìn)行多點(diǎn)檢測，對其進(jìn)行加溫加濕設(shè)備進(jìn)行控制，維持花房內(nèi)溫濕度負(fù)荷指標(biāo)要求。

第2章系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的硬件組成框圖本系統(tǒng)為一個全自動的花窖溫濕度巡回檢測與控制系統(tǒng)，由以下幾部分組成：AT89C51單片機(jī)，溫濕度傳感器，8255并行口電路A/D轉(zhuǎn)換器變送器，驅(qū)動電路報(bào)警和顯示電路組成，其接口部分包括單片機(jī)外擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲器6264一片和地址鎖存器74LS373，系統(tǒng)的組成如圖2-1所示：圖2-1硬件組成框圖2.1.1系統(tǒng)的工作原理在應(yīng)用程序的作用下，首先對8255進(jìn)行初始化，設(shè)定工作方式0。PA口PB口PC口均為輸出口，PA口PB口為顯示輸出，PC口為報(bào)警和相關(guān)設(shè)備驅(qū)動口。由于工藝決定，進(jìn)之前已經(jīng)將濕度控制在安全限以內(nèi)，測量過程是先溫度后濕度的順序，首先對溫度進(jìn)行采樣，每一個溫度點(diǎn)采樣5次，計(jì)算平均值作為采樣值送入顯示和存儲的相應(yīng)單元進(jìn)行存儲和傳感器的編號和溫度的顯示，然后判斷溫度是否超過設(shè)定溫度，如果溫度超標(biāo)則報(bào)警并根據(jù)傳感器的位置判斷啟動通風(fēng)設(shè)備還是加熱設(shè)備，如果不超標(biāo)就繼續(xù)檢測下一個點(diǎn)的溫度，知道整個的多個點(diǎn)溫度全部測試完成，然后計(jì)算和顯示的平均溫度，然后對8個點(diǎn)的濕度進(jìn)行測量并且顯示，也是按照每個點(diǎn)測量5次然后取平均值的方法計(jì)算，來減少干擾因素帶來的誤差，8個點(diǎn)的濕度測量完成后計(jì)算并顯示的平均濕度。同樣與設(shè)定的濕度值比較如果超標(biāo)就報(bào)警，并啟動風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)處理。然后系統(tǒng)返回再進(jìn)行溫度和濕度的巡回測量和顯示。2.2系統(tǒng)主控制器部分設(shè)計(jì)2.2.1AT89C51的復(fù)位電路AT89C51單片機(jī)通常采用上電自動復(fù)位和開關(guān)手動復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容C通過電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。圖2-2復(fù)位電路2.2.2AT89C51的時(shí)鐘電路AT89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。在TXAL1和XTAL2兩端跨接由石英晶體及兩個電容構(gòu)成的自激振蕩器，如圖2-3所示。電容器C1和C2通常都取30pF左右，選用不同的電容量對振蕩頻率有微調(diào)作用。但石英晶體本身的標(biāo)定頻率才是單片機(jī)振蕩頻率的決定因素。其振蕩頻率范圍是1～12MHz。圖2-3時(shí)鐘電路XTAL1：接外部晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對于HMOS單片機(jī)上，此引腳必須接地；對AT89C51單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對于HMOS單片機(jī)上，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對AT89C51單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸空。2.2.3報(bào)警電路蜂鳴報(bào)警電路是的優(yōu)點(diǎn)是能通過不斷的發(fā)出聲音使人便于及時(shí)斷定線路的通斷，發(fā)音元件主要就是蜂鳴器，只要將報(bào)警電路接到3-5V直流電源上就能產(chǎn)生3Hz左右的震蕩聲響，其電路如圖2-4所示圖2-4報(bào)警電路2.2.4顯示、鍵盤電路（1）LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管。其外形結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，由圖可見它由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合來顯示出0~9、A、B、C、D、E、F以及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。圖2-5LED顯示器的結(jié)構(gòu)表2-1列出七段LED顯示器（共陰極）顯示的數(shù)字、字符和對應(yīng)的段碼關(guān)系。共陽極顯示器的段碼與共陰極顯示器的段碼是邏輯非的關(guān)系，所以對表2-1中的共陰極顯示器的段碼求反，即可得到共陽極顯示器的段碼。表2-1數(shù)字對應(yīng)的段碼表示字符DPgfedcba段碼（H）0123456789AbcdEFP.空格001111110000011001011011010011110110011001101101011111010000011101111111011011110111011101111100001110010101111001111001011100010111001110000000000000003F065B4F666D7D077F6F777C395E7971738000對于6位顯示器，在AT89C51RAM存儲器中設(shè)置7個顯示緩沖單元70H~76H，分別存放7位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。AT89C51的A口掃描輸出總是只有1位高電平，即7位顯示器中僅有1位公共陽極為高電平，其他位為低電平AT89C51的B口輸出相應(yīng)位然后對其他6位巡回顯示LED1-3顯示溫度、4-6顯示濕度，如果小數(shù)點(diǎn)位固定可以通過對指定位進(jìn)行置位或者清零來實(shí)現(xiàn)。圖2-6顯示電路（2）鍵盤電路按鍵可以直接連接到AT89C51的P0口，這樣其電路結(jié)構(gòu)最為簡單，工作時(shí)可以使用中斷方式，通過鍵盤的輸入設(shè)定花窖的溫度和濕度的固定值。也可以通過按鍵實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)設(shè)置和確認(rèn)。圖2-7按鍵電路2.2.5通信電路下面簡要地介紹各個ROM命令的功能，以及使用在何種情況下。1）搜索ROM（代碼為FOH）當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從設(shè)備的ROM代碼，這樣主機(jī)就能判斷出從機(jī)的數(shù)目和類型。主機(jī)通過重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機(jī)設(shè)備。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步（初始化）。讀ROM（代碼為33H）該命令僅適用于總線上只有一個從設(shè)備（單節(jié)點(diǎn)）的情況。它允許主機(jī)直接讀出從主機(jī)的64位ROM代碼，而無需執(zhí)行搜索ROM過程，如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因?yàn)槊總€從機(jī)設(shè)備都會影響該命令。匹配ROM（代碼55H）匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個指定的從機(jī)設(shè)備。僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64為的ROM代碼時(shí)，才會響應(yīng)主機(jī)隨后發(fā)出的功能命令，而其他設(shè)備將處于等復(fù)位脈沖的狀態(tài)。4）直訪問ROM（代碼CCH）主機(jī)能夠采用該命令可時(shí)反問總線上的所有從機(jī)設(shè)備，而無須發(fā)出任何ROM代碼信號，例如，如果單總線器件采用DS18B20傳感器，主機(jī)通過在發(fā)出直訪ROM命令后跟隨準(zhǔn)換溫度命令【44H】，就可以同時(shí)命令總線上的所有DS18B20開始轉(zhuǎn)換溫度，這樣大大節(jié)省了上機(jī)時(shí)間。值得注意的是，如果訪ROM命令跟隨的是讀暫存器【BEH】的命令（包括其他讀操作命令），則該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，否則將由于多個節(jié)點(diǎn)都響應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。5）單總線器件的ROM搜索Dallas公司的每片單片機(jī)器件都是具有唯一的64位注冊碼，他存儲在只讀儲器（ROM）中，在單總線網(wǎng)絡(luò)中注冊碼用于單總線系統(tǒng)主機(jī)對從機(jī)器件進(jìn)行逐一尋址。如果單總線網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)器件的ROMID是未知的，可以通過ROMID搜索算法來找到該注冊碼單總線期間的ROM注冊的數(shù)據(jù)格式如表2-2所示表2-2單總線器件ROM注冊碼數(shù)據(jù)格式MSB64位ROM注冊碼LSB8位CRC校驗(yàn)碼MSBLSB48位序列號MSBLSB8位家族碼MSBLSB2.3單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820和濕度檢測電路2.3.1DS1820的主要特性DS1820有下列主要特性:1）只需一根I/O線就能完成通信;2）多個分散的DS1820可以共用一線進(jìn)行通信;3）不需外部元器件;4）可以通過數(shù)據(jù)線供電;5）檢測溫度范圍為-55～+125°C,精度在0.5度;6）用9bit數(shù)字量來表示溫度;7）每次將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需200ms;8）可定義一個不變化的溫度設(shè)置為報(bào)警溫度;2.3.2DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-8所示。圖2-8DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由圖2-8可知,DS1820由以下幾部分組成:1）64位激光只讀存貯器。在這里存放著每個DS1820的唯一的序號,開始8位是產(chǎn)品類型的編號(DS1820為10H）,接著是每個器件的唯一的序號,共有48位,最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼這也是多個DS1820可以采用一線進(jìn)行通信的原因。2）溫度傳感器。它是將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的關(guān)鍵部分。3）DS1820的存貯器。它由高速存貯器RAM和EERAM(高溫TH和低溫TL報(bào)警觸發(fā)器）組成,數(shù)據(jù)首先寫入高速存貯器RAM中,然后通過復(fù)制命令將數(shù)據(jù)寫入EERAM中。高速存貯器RAM由8個字節(jié)組成,頭兩個字節(jié)存放檢測溫度的值,0號(LSB）為存放溫度的值,1號(MSB）存放溫度值的符號,如果溫度為負(fù),則1號存貯器全為1,否則全為0，這也是可用9bit來表示溫度的原因。最低位先讀出。若LSB最低位為1,則表示為0.5度,求值的方法根據(jù)MSB中的值將LSB中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)除以2即得被測溫度的值。表2是溫度和數(shù)字量的關(guān)系。第二和第三字節(jié)是從TH和TL中復(fù)制的值,當(dāng)上電被更新;接下來兩個字節(jié)沒用,若讀它應(yīng)全為1;第六和第七字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器;最后一個字節(jié)為CRC校驗(yàn)。2.3.3DS1820的工作原理DS1820的引腳排列如圖2-9所示。I/O位數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。是可供選用的外部+5V電源端，不用時(shí)需接地。GND為地，NC為空腳。圖2-9DS1820的引腳圖DS1820測量溫度時(shí)使用特有的溫度測量技術(shù)，其測量溫度框圖如圖2-10所示。內(nèi)部計(jì)數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以沖過門電路，而當(dāng)達(dá)到某一設(shè)置高溫時(shí)，振蕩器的脈沖無法通過門電路。圖2-10DS1820測溫原理框圖2.3.4DS1820使用中注意事項(xiàng)DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：

1）較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。

2）當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。

3）在DS1820測溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)2.3.5濕度檢測電路本例中采用8255來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。EL7556由積分電路、基準(zhǔn)電路、頻率轉(zhuǎn)換電路及頻率—電壓（F/V）轉(zhuǎn)換電路等組成，積分電路及R1、R2、C1用于產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號并從5腳送至8腳。調(diào)節(jié)R2可對該脈沖信號頻率進(jìn)行調(diào)整，從而使?jié)穸葌鞲衅鞯木€性和靈敏度處于較好狀態(tài)；基準(zhǔn)電路和頻率轉(zhuǎn)換電路可將濕度傳感器的電容變化轉(zhuǎn)換成頻率變化，再經(jīng)頻率—電壓轉(zhuǎn)換電路后從9腳輸出與頻率成線性的電壓，然后經(jīng)C3等濾波后送入A/D轉(zhuǎn)換器，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。本設(shè)計(jì)的濕敏傳感器為MXS型電容式濕敏傳感器，濕度為76%RH時(shí)的電容值為500pF，電容相對變化率為＋1.7pF/%。當(dāng)濕度為0%～100%RH時(shí)，9腳輸出的相應(yīng)信號頻率為0～1000Hz，精度為2%，F(xiàn)/V電路輸出的電壓為0～5V。調(diào)整時(shí)，可先設(shè)定濕度為5%RH，然后調(diào)節(jié)R2，使9腳輸出100mV電壓即可。主要特性：1）與MCS-51兼容；2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；3）壽命：1000寫/擦循環(huán)；4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年圖2-11濕度傳感器外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

第3章系統(tǒng)主控器件部分設(shè)計(jì)3.1AT89C51的工作原理（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包括兩個基本部分：運(yùn)算器和控制器。下面說明控制器和運(yùn)算器。1）運(yùn)算器運(yùn)算器包括算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、累加器ACCC、B寄存器、暫存寄存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)寄存器PSW、BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路等。2）時(shí)鐘電路AT89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。在TXAL1和XTAL2兩端跨接由石英晶體及兩個電容構(gòu)成的自激振蕩器，如圖2-1所示。電容器C1和C2通常都取30pF左右，選用不同的電容量對振蕩頻率有微調(diào)作用。但石英晶體本身的標(biāo)定頻率才是單片機(jī)振蕩頻率的決定因素。其振蕩頻率范圍是1～12MHz。本設(shè)計(jì)考慮系統(tǒng)的獨(dú)立完整性，選用內(nèi)部時(shí)鐘方式，石英震蕩頻率選用12MHZ，ALE信號頻率為2MHZ。（2）I/O口結(jié)構(gòu)：AT89C51單片機(jī)有4個8位并行I/O接口，記作P0、P1、P2和P3，每個端口都是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。每個端口都包括一個鎖存器（即特殊功能寄存器P0～P3），一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器，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，但是這四個通道的功能完全不同。（3）程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器1）程序存儲器對AT89C51芯片來說，片內(nèi)有4K字節(jié)ROM/EPROM，片外可擴(kuò)展60K字節(jié)EPROM，片內(nèi)和片外程序存儲器統(tǒng)一編址。在程序存儲器中，有6個地址單元被保留用于某些特定的地址，如下表2-1所示。2）數(shù)據(jù)存儲器AT89C51數(shù)據(jù)存儲器空間也分為內(nèi)片和外片兩大部分，即片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM和片外數(shù)據(jù)存儲器RAM。如何區(qū)別片內(nèi)、片外RAM空間呢？片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器最大可以尋址256個單元，片外最大可擴(kuò)展64K字節(jié)RAM，并且片內(nèi)使用的是MOV指令，片外64KROM空間專門為MOVX指令所用。（4）定時(shí)器AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部有兩個16位可變成定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1），它們都有定時(shí)或是事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對外部事件計(jì)數(shù)和檢測等場合。表3-1AT89C51的復(fù)位、中斷入口地址入口地址說明0000H復(fù)位后，PC=0000H0003H外部中斷入口000BH定時(shí)器T0溢出中斷入口0013H外部中斷入口001BH定時(shí)器T1溢出中斷口0023H串行口中斷入口它們具有計(jì)數(shù)和定時(shí)兩種工作方式以及四種工作模式。定時(shí)器T0具有方式0、方式1、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。（5）中斷系統(tǒng)AT89C51單片機(jī)有五個中斷請求源。其中，兩個外部中斷源；兩個片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1）的溢出中斷源TE0和TF1；一個片內(nèi)串行口接受或發(fā)送中斷源RI或TI。這些中斷請求分別由單片機(jī)的特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。當(dāng)幾個中斷源同時(shí)向CPU請求中斷，要求CPU提供服務(wù)的時(shí)候，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷請求，于是一些微處理器和單片機(jī)規(guī)定了每個中斷源的優(yōu)先級別。3.2AT89C51的復(fù)位電路AT89C51單片機(jī)通常采用上電自動復(fù)位和開關(guān)手動復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容C通過電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。3.3AT89C51的引腳功能AT89C51的40條引腳中，有2條專用于主電源的引腳，4條控制和其他電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出引腳。如圖2-3所示，下面介紹主要引腳的名稱和功能：1）主電源引腳Vcc和VssVcc：接+5V電源。Vss：接電源地。2）時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對于HMOS單片機(jī)上，此引腳必須接地；對AT89C51單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對于HMOS單片機(jī)上，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對AT89C51單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸空。圖3-1AT89C51主要引腳圖3）控制信號引腳RST/、ALE/、和/RST/：復(fù)位/備用電源輸入端。單片機(jī)商店后，只要在該引腳上輸入24個振蕩周期（2個機(jī)器周期）寬度以上的高電平就會使單片機(jī)復(fù)位；若在RST與Vcc之間接一個10F的電容，而在RST與Vss之間接一個8.2k的下拉電阻，則可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電自動復(fù)位。4）輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2和P3P0.0～P0.7：P0口是一個8位雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址和作8位雙向數(shù)據(jù)總線。在EOROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)；在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)（驗(yàn)證時(shí)，要接上拉電阻）。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。P1.0～P1.7：P1是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸入低8位地址。P1口能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P2.0～P2.7：P2是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在CPU訪問外部存儲器時(shí)，它輸出高8位地址，在對EPROM編程和程序檢驗(yàn)時(shí)，它輸入高8位地址。P2口可驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P3.0～P3.7：P3是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。它是一個復(fù)用功能口，作為第一功能使用時(shí)，為普通I/O口，其功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如下表。P3口的每一條條引腳均可以獨(dú)立的定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。表3-2功能表口線第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.2（外部中斷0輸入）P3.3（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時(shí)器0的外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1的外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器“寫”信號輸出）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器“寫”信號輸出）

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)方法本溫濕度控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，遵循的是穩(wěn)定化、高效化、簡單化、小型化的特點(diǎn)，最大限度提高系統(tǒng)的性價(jià)比。應(yīng)用軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，這種條理清晰的設(shè)計(jì)方法免去一部分軟件的重復(fù)編程，然后組合成符合要求的應(yīng)用程序，因此本應(yīng)用軟件分為兩大部分：主程序和子程序設(shè)計(jì)。4.2主程序的分析與說明主程序是調(diào)控系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它被ROM中，系統(tǒng)上電復(fù)位后執(zhí)行一個跳轉(zhuǎn)指令條通過中斷區(qū)就開始執(zhí)行主程序。圖4-1主程序流程圖4.3個部分程序流程圖4.3.1讀溫度子程序圖4-2讀溫度子程序流程圖4.3.2溫度求平均值子程序圖4-3溫度求平均值子程序流程圖4.3.3求花窖平均溫度子程序圖4-4求花窖平均溫度子程序流程圖4.4數(shù)據(jù)采集流程圖圖4-5數(shù)據(jù)采集流程圖

第6章總結(jié)與展望本課題研究的目的在于針對國內(nèi)的花窖的特點(diǎn)，進(jìn)行多點(diǎn)測量，整體控制，對于不同花卉進(jìn)行可調(diào)節(jié)的溫濕度控制，是花窖溫濕度在允許范圍內(nèi)波動，并且有緩沖區(qū)域，達(dá)到降低能耗的目的。本文研究的主要內(nèi)容是在應(yīng)用程序的作用下，首先對8255進(jìn)行初始化，設(shè)定工作方式0。PA口PB口PC口均為輸出口，PA口PB口為顯示輸出，PC口為報(bào)警和相關(guān)設(shè)備驅(qū)動口。由于工藝決定，進(jìn)之前已經(jīng)將濕度控制在安全限以內(nèi)，測量過程是先溫度后濕度的順序，首先對溫度進(jìn)行采樣，每一個溫度點(diǎn)采樣5次，計(jì)算平均值作為采樣值送入顯示和存儲的相應(yīng)單元進(jìn)行存儲和傳感器的編號和溫度的顯示，然后判斷溫度是否超過設(shè)定溫度，如果溫度超標(biāo)則報(bào)警并根據(jù)傳感器的位置判斷啟動通風(fēng)設(shè)備還是加熱設(shè)備，如果不超標(biāo)就繼續(xù)檢測下一個點(diǎn)的溫度，知道整個的多個點(diǎn)溫度全部測試完成，然后計(jì)算和顯示的平均溫度，然后對8個點(diǎn)的濕度進(jìn)行測量并且顯示，也是按照每個點(diǎn)測量5次然后取平均值的方法計(jì)算，來減少干擾因素帶來的誤差，8個點(diǎn)的濕度測量完成后計(jì)算并顯示的平均濕度。同樣與設(shè)定的濕度值比較如果超標(biāo)就報(bào)警，并啟動風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)處理。然后系統(tǒng)返回再進(jìn)行溫度和濕度的巡回測量和顯示。隨著社會的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越重視溫濕度因素，許多產(chǎn)品對溫濕度范圍要求嚴(yán)格，而目前市場上普遍存在的溫濕度檢測儀器大都是單點(diǎn)測量，同時(shí)還有溫濕度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫濕度變化及能夠綜合處理多點(diǎn)溫濕度信息的測量系統(tǒng)就很有必要。通過對溫度濕度的自動控制設(shè)計(jì)可以很好的解決以上的問題，值得我們加以探索的。

致謝在本次論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師李學(xué)軍老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出我的論文稿中的問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示由衷的感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和幫助的各位老師和關(guān)心我的同學(xué)和朋友。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生涯中最后的一次設(shè)計(jì)，在這段時(shí)間里，我不僅學(xué)到了有關(guān)電氣自動控制的理論知識。將所有的專業(yè)知識系統(tǒng)化和理論化，充分理解了電氣自動的真諦。在論文的撰寫過程中，大到論文的內(nèi)容和框架結(jié)構(gòu)，小到具體的詞句和標(biāo)點(diǎn)符號，導(dǎo)師都詳細(xì)地審閱，提出了貼切的修改意見。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、忘我的工作精神時(shí)刻影響著我，成為本人學(xué)習(xí)的典范；導(dǎo)師高尚正直的品格、謙遜樸實(shí)的作風(fēng)是本人為人處事的典范；導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和孜孜以求的科研精神是本人從事科研工作的榜樣；導(dǎo)師誨人不倦、認(rèn)真負(fù)責(zé)的教書育人態(tài)度是本人從事教學(xué)工作的楷模。長春大學(xué)電子信息工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師在本人的學(xué)習(xí)過程中和論文編寫工程中給予大力幫助，在此向他們表示深切的謝意。

從論文選題到收集資料，從寫稿到論文的反復(fù)修改的過程中得到了本人所在寢室同學(xué)的熱情幫助，在此也向他們表示由衷的感謝。

歷時(shí)了三個多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，如今已接近尾聲，一百多天的奮斗終于換來了今天的成果。老師們的教導(dǎo)，同學(xué)們的團(tuán)結(jié)奮斗，自己的認(rèn)真，努力，是我人生中最難忘記的一幕，給我的印象是深刻的。同時(shí)，這種精神將指引我繼續(xù)前進(jìn)，為了明天的輝煌我會繼續(xù)努力！

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附錄附錄1.程序清單主程序如下：**********************************************常數(shù)定義：**********************************************IEMPLEOU21HIEMPHEQU22HIEMPLCEQU23HIEMPHCEQU24HIEMPHEADEQU36HTD1EQU40HTD2EQU41HTD3EQU42HTEMPL0EQU2FHTEMPLP1EQU#04HTEMPLP0EQU#80HTEMPD1EQU#02HTEMPD0EQU#80H*********************************************工作內(nèi)存定義*********************************************BITSTDATA20HRSBITBITST.1C300BITBITST.2RSTBITBITST.3FENG1BITBITST.4FENG2BITBITST.5KONG1BITBITST.6KONG2BITBITST.7**********************************************引腳定義**********************************************TEMPDLNBITP2.6**********************************************中斷向量區(qū)**********************************************ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIQRG000BHRETIORG0013HRETIORG001BHRETIORG0023HRETI****************************系統(tǒng)初始化****************************ORG100HSTART：MOVSP，#60HCLSMEM：MOVR0，#20HMOVR1，#60HCLSMEM1：MOV@R0，#00HINCR0DJNZR1，CLSMEM1ERRORNOPLJMPSTARTNOP********************************************主程序********************************************MAIN：LCALLINITIALMOVDPTR，#1F00HMOVA，#01HLOOP300：MOVX@DPTR，AMOVR1，#25HMOVTEMPL0，#2FHLOOPNI：LCALLREADTEMPLCALLDELAYISCLALREADTEMP1MOV@R1，TEMPHINCR1MOV@R1CJNER1，#TEMPL0，LOOPN1CLALLSUMDIV5TEMPCLALLALARMTEMPCLALLSAVEDS18B20CLALLCONVTEMPCLALLDISPBCDCLALLDISP1MOVDPTR，#1F00HMOVXA，@DPTRINCAJBC300，LOOP300SETBC300LOOP45：MOVDPTR，#1F00HMOVX@DPTR,AINCACJNEA，#2DH，LOOP300CLRC300LCALLSUNDIV300MOV7DH，#01HLCALLCONVTEMPLCALLDISPBCDLCALLDISP1MAIN2：MOVTEMPL0，#08HMOVDPTR，#5000HMOVR1，#2AHSTART0809：MOVX@DPTR，AMOVR3，#32HLOOP100：DJNZR3，LOOP100TEST：JNBP3.3，TESTMOVA，@DPTRMOV@R1，AINCR1CJNER1，#2FH，START0809LCALLSUMDIV5RSLCALLALARM0809LCALLBDCONVERTLCALLSAVE0809LCALLDISPBCDLCALLDISP1INCDPTRDINZTEMPL0，START0809LCALLSUMDIV8SETBRSPLCALLBDCONVERTLCALLDISPBCDLCALLDISP1LJMPMAIN子程序如下：DS1820的復(fù)位子程序INITDS1820：SETBTEMPDINNOPNOPCLRTEMPDINMOVR6，#F0HDJNZR6，$SETBTEMPDINMOVR6,#32HDJNZR6,$MOVR6,#3CHLOOP1820:MOVC,TEMPDINJCINITDS1820OUTDJNZR6,LOOP1820MOVR6,#064HDJNZR6,$SJMPINITDS1820RETINITDS1820OUT:SETBTEMPDINRET讀DS1820子程序READDS1820:MOVR6,#064H;SETBTEMPDINNOPNOPREADDS1820LOOP:CLRTEMPDINNOPNOPSETBTEMPDINMOVR6,#20H;DELAY64DJNZR6,$RRCASETBTEMPDINDJNZR7,READDS1820LOOPMOVR6,#20H;DELAY64DJNZR6,$RET寫DS1820子程序WRITEDS1820：MOVR7，#08HMOVSETBTEMPDINNOPNOPWRITEDS1820LOP：CLRTEMPDINMOVR6，#06HDJNZR6，$RRCAMOVTEMPDTN，CMOVR6，#34HDJNZR6，$SETBTEMPDINDJNZR7，WRITEDS1820LOPRETWRITEDS1820LOP：CLRTEMPDINMOVR6，#07H；DELAY15DJNZR6，$RRCAMOVTEMPDIN，CMOVR6，#34H；DELAY104DJNZR6，$SETBTEMPDINDJNZR7，WRITEDS1820LOPRET系統(tǒng)初始化子程序INITIAL：CLREAMOVDPTR，6003HMOVA，#9AHMOVX@DPTR，AMOVDPTR，6002HMOVA，#F0HMOVX@DPTR，AMOVDPTR，#1F00HMOVA，#00HMOVX@DPTR，AINCDPTRMOVA，#19HMOVX@DPTR，AMOVA，#00HMOVR0，#20HMOVR1，#60HCLSMEM2：MOV@R0，#00HINCR0DJNZR1，CLSMEM2MOV7DH，#00HRET讀溫度子程序READTEMP：LCALLINITDS1820MOVA，#055HLCALLWRIEDS1820LCALLMATCHROMMOVR6，#34H；DELAY104sDJNZR6，$MOVA，#44HLCALLWRITEDS1820；STARTCONVERSIONMOVR6，#34H；DELAY104sDJNZR6，$RETREADTEMP1：LCALLINITDS1820MOVA，#055HLCALLWRIEDS1820LCALLMATCHROMMOVR6，#34H；DELAY104sDJNZR6，$MOVA，#0BEHLCALLWRITEDS1820；READSCATCHPADMOVR6，#34H；DELAY104sDJNZR6，$MOVR5，#09HMOVR0，#TEMPHEADMOVB，#00HREADTEMP2：LCALLREADDS1820MOV@R0，AINCRREADTEMP21:LCALLCRC8CALDJNZR5,READTEMP2MOVA，BJNZREADTEMPOUTMOVA，TEMPHEAD+0MOVTEMPL,AMOVA，TEMPHEAD+1MOVTEMPH,AREADTEMPOUT:RET顯示子程序顯示數(shù)據(jù)在70H——76H單元內(nèi)，用7位LED共陽數(shù)碼管顯示，PB口輸出段碼數(shù)據(jù)，PA口作位控制，每個LED數(shù)碼管亮1sm時(shí)間再逐位循環(huán)。DISP1：MOVR1，#70H；指向顯示數(shù)據(jù)首址MOVR5，#01H；掃描控制字初值PLAY：MOVDPTR，#6000H；MOVA，#FEH；MOVX@DPTR，A；從PA口輸出MOVA，@R1；取顯示數(shù)據(jù)到AMOVDPTR，#TAB；取段碼表地址PUSHAMOVA，R5JNBACC.1，N02；小數(shù)點(diǎn)處理POPARLCACLRARRCASJMPL00P7N02：POPALOOP7：MOVX@DPTR，A；段碼放入PB口LCALLDLIMS；顯示1smINCR1；指向下一地址MOVA，R5；掃描控制字放入AJBACC.7，ENDOUT；ACC.7=0時(shí)顯示一次結(jié)束RLA；A中數(shù)據(jù)循環(huán)左移MOVR5，A；放入R5中AJMPPLAY；跳回PLAY循環(huán)ENDOUT：MOVDPTR，#4000HMOVA，#00H；一次顯示結(jié)束PA口復(fù)位MOVX@DPTR，AINCDPTRMOVA，#0FFH；PB口復(fù)位MOVX@DPTR，ARET；子程序返回TAB：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，90H，0FFHDB0BFH，88H，8CH共陽段碼表“0”“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“不亮”“—”“R”“P”DLNMS：MOVR6，#14H；1ms延時(shí)程序，LED顯示程序用DL1：MOVR7，#19HDL2：DJNZR7，DL2DJNZR6，DL1單字節(jié)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換BCDHEX2BCD：MOVB，#064H；十六進(jìn)制→BCDDIVAB；B=A%100MOVR7，A；R7=百位MOVA，#0AHXCHA，BDIVAB；B=%BSWAPA；十位ORLA，B；十位和個位RET延時(shí)子程序DELAYIS：MOV40H，#04HDEL100：MOV41H，#0FFHDEL10：MOV42H，#0FFHDEL1：DJNZ42H，DEL1；DJNZ41H，DEL10DJNZ40H，DEL100RET溫度求平均值子程序SUMDIV5TEMP：PUSHPWSMOVR5，#00HCLRCYMOVR0，#26HMOVA，@R0GO:INCR0INCR0ADDCA,R0JNCGOINCR5CJNER0,#2FHGOMOVTEMPLAMOVA,R5MOVR4,#00HADDCA,@R0LJMPGCGO1：INCR0INCR0ADDCA,R0JNCGO1INCR4CJNER0,#30HGO1MOVR2,#00HMOVR4,AMOVR5,TEMPLMOVR6,#00HMOVR7,#05HLCALLNDIVI6MOVTEMPLR5MOVTEMPHR4POPPWSRET求花窖平均濕度子程序SUMDIV8RS：PUSHR0PUSHDPTRMOVR4，#00HMOVR3，#00HMOVDPTR，#1EA3HMOVA，#00HS8：ADDCA，@DPTRJNCNCINCR4CLRCYNC：INCDPTRINCDPTRINCDPTRINCR3CJNER3，#08H，S8MOVR5，AMOVR6，#00HMOVR7，#08HMOVR2，#00HMOVR3，#00HLCALLNDIV16MOVTEMPH，#00HPESHDPTRPESHR1RET濕度數(shù)據(jù)保存子程序SAVE0809：PLSHPTRPLAHAMOVA，#08HSEBBA，TEMPL0MOVR3，A；數(shù)據(jù)編號MOVB，#03HMULAB；計(jì)算偏移量MOVR4，AMOVA，IEHMOVDPTH，AMOVA，AONMOVDPTH，A；數(shù)據(jù)首地址CLRCYADDCA，R4MOVDPTL，AMOVA，#00H；第一個單元送0MOVX@DPTR，AINCDPTRINCAMOVA，R3MOVX@DPTR，A；第二個單元送編號INCDPTRMOVA，TEMPHMOVX@DPTR，A；第三個單元送濕度高位POPAPOPDPTRRET

附錄2.原理圖基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究HYPERLINK"/detail.htm?223429