多功能温室检测控制系统设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流多功能温室检测控制系统设计.精品文档. 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目多功能温室检测控制系统设计学生姓名王洪阳学 号17院 系电子工程学院专 业栽培生产班 级159111指导教师 贾艳丽顾问教师二一三年六月摘 要摘要正文输入课题背景课题设计课题结果温室环境系统是一个多变量、非线性、时变和滞后的系统。其中，温度和湿度的变化是最基本的因子，对农业作物影响最为显著。本文以AT89C51单片机为核心，选用DS18B20温度传感器和Al2O3型湿度传感器，设计实现了温室大棚温、湿度测控系统。系统由主程序、数据采集与显示、温湿度参数设置、执行机

2、构控制、报警等模块组成。与传统测试系统相比具有结构简单、体积小、成本低、通用性好、易于实现等特点。关键词：AT89C51；温度传感器；湿度传感器；A/D转换Abstract英文摘要正文输入【格式刷】This system takes the AT89C51 single chip as the control core, using the temperature sensor AD590 to carry on real-time gathering and controlling to the greenhouse of vegetables, so it can realizes aut

3、o-control to the greenhouses temperature. This system contains the miniature single chip system module, the temperature gathering module, the heater module, the drop-temperature module, the key pressed module and the display module. The gathering temperature or the setting temperature is displayed t

4、hrough the seven-seg LED. It can be established new temperature value in the greenhouse through pressing buttons, when this temperature value is higher than the gathering temperature value, then makes the heater work in order to achieve the defined value; Otherwise, the heater knocks off, and opens

5、the ventilator as fast as to achieve the supposed temperature. It will be effective and reliable to exam and control the temperature of the greenhouse by using this system, thus guarants the crop growing fine under the best temperature condition, and enhances the crops quality and output.Keywords: S

6、ingle chip; Temperature sensor; Temperature control; Temperature display; Keyboard entry; Greenhouse目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1课题研究背景11.2 课题设计要求1第二章 系统硬件设计32.1单片机最小系统设计32.1.1 AT89S52芯片性能32.1.2 AT89S51最小硬件系统32.1.3 时钟42.2 液晶显示电路设计42.3温度检测电路设计52.3.1 温度传感器介绍56AD590其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测

7、温且使用方便等优点。可广泛应用于各种冰箱、粮仓、空调、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域。62.3.2 温度传感器电路设计6第三章 系统软件设计83.1系统程序框图83.2温度检测程序设计83.2.1 DS18b20编程规则83.2.2 温度检测程序框图9第四章 系统调试104.1 温度检测104.2湿度检测调试12第五章 总结与展望145.1总结145.2展望14致 谢16参考文献17附录1 系统硬件电路19附录2 程序源代码20第一章 绪论1.1课题研究背景温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类观赏花卉对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适

8、宜其生长的封闭的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展，电子计算机、微控制器已用于控制温室环境。系统可自动控制加热、降温、通风。根据需要，通过按键将温度、湿度等信息输入MCU，根据情况可随时调节环境。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。【从选题表中复制，演示，第一章至少2页】1.2 课题设计要求正文部分【奇偶页演示】本设计主要是要完成对温室内温度、湿度等参数的自动检测、显示、控制以及存储、报警的过程。先通过放置在温室内的温湿度传感器对温度、湿度进行定时巡回检测，然后把收集到的数据传送给微处理器（AT89C51

9、），微处理器通过对采集到的信号进行分析比较。若测量温湿度在给定的温湿度安全范围则表明所测环境温湿度正常，各工作器件可在此环境中继续工作；若测量温湿度不在给定的温湿度安全范围内，则相应报警系统工作，发出报警，说明所测环境温湿度需要调整，并通过按键控制温湿度参数的调整。最后将采集的温湿度参数在液晶模块上显示或直接传到上位机显示、存储。第二章 系统硬件设计2.1单片机最小系统设计 本系统采用Atmel公司所生产的MCS51系列中的AT89C51单片机4。AT89C51单片机小系统如图3.1所示：图3.1 单片机小系统2.1.1 AT89S52芯片性能AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读

10、存储器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案2.1.2 AT89S51最小硬件系统本系统采用Atmel公司所生产的MCS51系列中的AT89C51单片机4。AT89C51单片机小系统如图3.1所示：图3.1 单片机小系统2.1.3 时钟AT

11、89C51内部已具备振荡电路，只要在接地引脚上面的两个引脚（即19、18脚）连接简单的石英晶体即可。AT89C51的时钟频率为12MHz。2.2 液晶显示电路设计译码IC及温度显示的电路图如图3.4所示。显示部分的工作原理是，它将温度转换的数字量，即温度值，经由AT89C51的P1口由两个译码IC输出并分别送入两个七段数码管显示8，这两个LED都是共阳极的。图3.4 译码IC及温度显示2.2.1 译码IC 7447BCD码转换成7段LED数码管的译码驱动IC，如图3.5所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS499。其中的7446及7447输出低电平驱动的显示码，用以推动共阳极

12、7段LED数码管；而7448及74LS49输出高电平驱动显示码，用以推动共阴极7段LED数码管，7446、7447与7448的引脚相同（双并排16pins）。7447引脚说明：1、D、C、B、A：BCD码输入引脚。2、a、b、c、g：7段数码管输出引脚。3、/LT：本引脚为测试引脚，当接高电平时，所连接的7段LED数码管全亮。正常显示下应接低电平。4、/RBI：本引脚为涟波淹没输入引脚，正常显示下应接低电平。5、/BI和/RBO：本引脚为淹没输入或涟波淹没输出引脚，正常显示下应接低电平。图3. 5 译码IC 74472.3温度检测电路设计2.3.1 温度传感器介绍AD590电流输出型两端温度传

13、感器AD590是AD公司利用PN结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器.（热敏器件）AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K式中：流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。2、AD590的测温范围为-55+150。3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710MW。5、精度高。AD5

14、90共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流,在8051的各种课本中常看到它,相当常用到。 图3-5-1 AD590管脚与电路符号AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到需要的温度值，根据特性分档，AD590的后缀以I、J、K、L、M表示。AD590L、AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如上图1所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V+，2脚为电流输出端I，3脚为管壳，一般不用。如图3-5-1所示在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，

15、把它和530V的直流电源相连，并在输出端中接一个1K的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mv/K的电压信号，数字显示温度计的设计。 AD590其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。可广泛应用于各种冰箱、粮仓、空调、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域。AD590的输出电流值说明如下：其输出电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此在室温25时，其输出电流IOUT=（273+25）=298A。2.3.2 温度传感器电路设计【演示：每章开头都是从奇数页开始

16、，奇数页页眉设置】2.4 按键扫描电路图3.6是键盘扫描的电路图，其中7492210是键盘扫描IC。键盘扫描电路的原理是，将键盘接在一个键盘扫描IC 74922上，当在键盘上按下键时，相关的键码将通过74922的A、B、C、D口线传递给AT89C51单片机。图3.6 键盘扫描电路2.4.1 键盘本键盘采用电话式键盘，其结构如图3.7所示。键盘是接在键盘扫描IC 74922（上图3.6所示）上面的，键盘的输入通过74922的X1X4和Y1Y4输入。 X1 X2 X3Y1123456789*0#Y2 Y3 Y4 图3.7 电话式键盘但鉴于键盘扫描IC为4*4形式，以下键盘编码每行后面都有0FFH，

17、以配合硬件使用。按键及分别对应的键盘编码如表3所示：表3 键盘编码按键123456对应编码01H02H03H04H05H06H按键789*0#对应编码07H08H09H0AH00HOBH2.4.2 键盘扫描芯片键盘扫描芯片74922的图形如图3.6所示。键盘扫描IC 74922的工作过程是这样的：X1X4接键盘的行，Y1Y4接键盘的列，按键信息由这几个口输入，由A、B、C、D四个口输出到P3口的低四位，再通过P1口经过译码IC显示在LED上。键盘扫描芯片不断查询是否有按键输入，当查询到有按键时，DA置1，同时执行相应的程序，比较温度是否超出上、下限，进而决定是加热还是降温。第三章 系统软件设计

18、开始系统初始化判断有无按键？A/D转换完成否？显示按键程序A/D转换3.1系统程序框图正文部分（有图有解释）A/D转换本温度控制系统的总体设计思路见图3.8的主程序流程图，系统采用温度传感器AD590采集温度数据，再由ADC0804模数转换器将温度转化为单片机可以处理的数据。本系统将温度总体控制在20到30之间，并且可以通过键盘输入要设定的温度值，并通过7段数码管显示出来。在整个系统的运行期间，有一个定时器T0中断每隔20ms扫描一次，用于当前温度与设定温度的比较，然后发出加温或降温的命令。3.2温度检测程序设计3.2.1 DS18b20编程规则正文部分3.2.2 温度检测程序框图第四章 系统

19、调试4.1 温度检测正文部分测试步骤或框图；测试结果（有图）；可以仿真结果，也可以实物测量结果；程序代码如下：ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIM0 ;定时器T0中断子程序START: MOV TMOD,#01H ;选择TIMER0，MODE1 MOV TH0,#60 MOV TL0,#76 SETB TR0 ;启动定时器T0 MOV IE,#82H MOV R4,#09H ;(30H)-(38H)寄存器 MOV R0,#30HCLEAR: MOV R0,#00H ;清除RAM(30H)-(38H) DJNZ R4,CLEAR MOV A,#00H MOV DPT

20、R,#TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV 34H,A ;(34H)为上限温度-30度 MOV A,#01H MOV DPTR,#TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV 35H,A ;(35H)为下限温度-20度 MOV 36H,#0FFH ;(36H)为存储的旧温度值START0: MOVX R0,A ; /WR=0,ADC0804开始转换WAIT: JB P3.4,KEYIN ; P3.4=1表示有按键，转往按键子程序 JB P2.0,ADC ;检测ADC0804转换完成否？P2.0=1，; 则完成 JMP WAITADC: MOVX A,R0 ;将转换好的数据送入累

21、加器 MOV 37H,A ;温度的比较。将现温度值存入37H CLR C SUBB A,36H ;现温度值减去旧温度寄存器的值 JC TDOWNTUP: MOV A,37H ;将现温度值存入A CLR C SUBB A,34H ;与上限温度作比较 JNC POFF ;C=0表示比上限温度大，必须停止加热 JMP LOOPPON: CLR P2.1 JMP START0POFF: SETB P2.1 ;继电器不动作，即停止加热 JMP LOOPTDOWN: MOV A,37H ;将现温度值存入A CLR C SUBB A,35H ;与下限温度作比较 JC PON ;C=1表示比下限温度小，须加热

22、 JMP LOOPLOOP: MOV 36H,37H ;将现温度值存入36H中 CLR A MOV R4,#0FFH ;延迟 DJNZ R4,$ CALL L1 ;二-十进制转换程序 MOV 21H,#10H ;显示延迟 NOV R1,#30HDISP1: CALL DISP ;温度值的显示 DJNZ 21H,DISP1 JMP START0正文部分通过编译器编译，观察各个寄存器和输出端口的值，发现程序能够完成既定的各项功能。温室结构的参数为：屋脊高5.2m，檐高3m，单跨度6.5m，长为20m，地面面积为130平方米。这个薄膜温室的特点是：1. 能在可见光0.40.7微米范围内得到最大光照。

23、2. 薄膜内表面的涂层处理能够有效地解决温室结露。3. 三层共挤技术使薄膜外层表面形成光滑表面，有效防止灰尘堆积。4. 采用双层充气膜，可大大提高温室保温性能，节省运行成本。要求温度的上限为30，下限为20。通过对温室运行时的实际观测，摘录一组数据如表1所示：表1 测试数据温度提升区间()2022222525272730所需时间（s）60906090实际达到的温度值()216247272303绝对误差（）04030203从运行结果来看，控制后的温度误差范围小于等于0.5,控制后的温室温度能够达到作物生长环境的要求。第五章 总结与展望5.1总结老师提供（至少2页）【第六章的格式有错误，学生修改】

24、5.2展望老师提供致 谢在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师*（副教授）表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！。在论文工作中，遇到了。，一直得到*老师的亲切关怀和悉心指导，使我。*老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。再一次向他表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此论文完成之际，谨向*老师致以最崇高的谢意!在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!特别感谢我的师兄*、*、*，以及师姐*、*

25、对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!还要感谢一直关心帮助我成长的室友*、*！在我即将完成学业之际，我深深地感谢我的家人给予我的全力支持！最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!参考文献u 学术期刊格式：【老师提供】序号第一作者，第二作者，第三作者等题名学术期刊刊名出版年份卷号（期号）起页止页例：1. 高景德,王祥珩.交流电机的多回路理论J.清华大学学报,1987,27(1):18(完整的)2. 高景德,王祥珩.交流电机的多回路理论J.清华大学学报,1987 (1):18(缺卷的)3. Chen S,Billing S A,Cowan C F,et al.Practic

26、al identification of MARMAX models.Int J Control,1990,52(6):13271350(完整的)u 学术著作格式序号作者学术著作书名版次(首版免注)翻译者出版地:出版社，出版年起页止页例：4. 竺可桢.物理学M.北京:科学出版社,1973.135. 霍夫斯基主编.禽病学M:下册.第7版.胡祥壁等译.北京:农业出版社,1981.796. Aho A V,Sethi R,Ulhman J D.Compilers Principles.New York:Addisom Wedley , 1986. 2773083u 有KSBN号的论文集格式序号作者题

27、名见(In:)主编.(,eds.)有KSBN号的论文集名出版地: 出版社，出版年起页止页例：7. 张全福，王里青.”百家争鸣”与理工科学报编辑工作C.见:郑福寿主编.学报编论丛:第二集.南京:河海大学出版社,1991.148. Dupont B.Bone marrow transplantation in severe combined immunodeficiency C.In:White H J,Smith R,eds.Proc.of the 3rd Annual Meeting of Im Soc for Experimental Hematology(ISEH).Houstom:ISE

28、H,1974.44-464u 学位论文格式序号作者题名:硕士或博士学位论文保存地点:保存单位年份例：9. 张竹生.微分半动力系统的不变集D:博士学位论文.北京:北京大学数学系,198310. 余勇.劲性混凝土柱抗震性能的试验研究D:硕士学位论文.南京:东南大学土木工程学院,1998 u 专利文献格式序号专利申请者题名国别,专利文献种类,专利号出版日期例：11. 姜锡洲.一种温热外敷药制备方法P.中国专利,881056073.198907266u 技术标准格式序号起草责任者标准代号标准顺序号发布年标准名称出版地:出版社,出版年例：12. 全国文献工作标准化技术委员会第六分委员会.CB6447S6

29、文摘编写规则S.北京:喂标准出版社,1986u 报纸文献格式序号作者文献题名报纸名,出版日期(版面次序)例：13. 谢希德.创新学习的交思路N.人民日报,19981225(10) u 电子文献格式序号作者文献题名电子文献类型标示载体类型标示文献网址或出处,更新/引用日期例：14. 万锦坤.中国大学学报论文文摘(19831993)(英文版)DB/CD.北京：中国大百科全书出版社，199615. 王明亮.标准化数据库系统工程新进展EB/OL. 2.html, 19980816注：请毕业生在论文书写完成后，将所有论文格式要求删除掉。附录1 系统硬件电路附硬件总电路附录2 程序源代码附部分程序代码【字体格式、间距不对，请学生修改】