2022年温室大棚控制系统设计 .pdf

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1、大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）1 摘要本课题运用STC89C52单片机、 DS-18B20 数 字温度传感器、继电器和M4QA045电 动机、ULN-2003A集成芯片、湿敏电阻，以及四位八段数码管等元器件，设计了温湿度报警电路、M4QA045电 机驱动电路、电热器驱动电路，实现了温室大棚中温度和湿度的控制和报警系统，解决了温室大棚人工控制测试的温度及湿度误差大，且费时费力、效率低等问题。该系统运行可靠，成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集，并根据获得参数实现对温度和湿度的自动调节，达到了温室大棚自动控制的目的。促进了农作物的生长，从而提高温室大棚的产量，带来很好的经

2、济效益和社会效益。关键词 : STC89C52单片机、 DS-18B20 数字温度传感器、 ULN-2003A集成芯片、温室、自动控制、自动检测名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）2 目录第 1 章绪论1.1 选题背景1.2 选题的现实意义第 2 章系统硬件电路的设计2.1 系统硬件电路构成系统整体框图2.1.2 系统整体电路图2.1.3 系统工作原理2.2 温度传感器

3、的选择2.2.1 DS18B20 简介2.2.2 DS18B20 的性能特点2.2.3 DS18B20 的管脚排列2.2.4 DS18B20 的内部结构2.2.5 DS18B20 的控制方法2.2.6 DS18B20 的测温原理2.2.7 DS18B20 的时序2.2.8 DS18B20 使用中的注意事项2.3 单片机的选择2.3.1 单片机概述2.3.2 AT89C2051 芯片的主要性能2.3.3 AT89C2051 芯片的内部结构框图2.3.4 AT89C2051 芯片的引脚说明2. 3.5 使用 AT89C2051 芯片编程时的注意事项2.4 RS -485 通信设计2.4.1 串行通

4、信的分类2.4.2 串行通信的制式2.4.3 串行通信的总线接口标准2.4.4 RS -485 的硬件设计2.5 小结第 3 章系统软件的设计3.1 系统主程序3.2 系统部分子程序3.2.1 DS18B20 初始化子程序3.2.2 DS18B20 读子程序3.2.3 DS18B20 写子程序 (有具体的时序要求 ) 3.2.4 DS18B20 定时显示子程序3.2.5 DS18B20 温度转换子程序3.3 DS18B20 的流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2

5、页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）3 第 4 章总结参考文献致谢附录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）1 第一章绪论1.1 选题背景在人类的生活环境中，温湿度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度和湿度打着交道。自18 世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密

6、切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎 80% 的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。温湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。我国人多地少，人均占有耕地面积更少。因此，要改变这种局面，只靠增加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单位亩产量。温室大棚技术就是其中一个好的方法。温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境， 来消除温度对生物生长的约束。而且，温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出， 使季节对农作物的生长不再产生过度影响，部分或完全摆脱了农作

7、物对自然条件的依赖。 由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。随着大棚技术的普及， 温室大棚数量不断增多， 温室大棚的温湿度控制便成为一个十分重要的课题。 传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，然后根据现有温湿度与额定温湿度进行比较，看温湿度是否过高或过低， 然后进行相应的通风或者洒水。 这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚， 传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。温

8、室大棚的建设对温湿度检测与控制技术也提出了越来越高的要求。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。采用单片机来对温湿度进行控制，不仅具有控制方便、 组态简单和灵活性大等优点， 而且可以大幅度提高被控温湿度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常

9、生活中也发挥越来越大的作用。因此，单片机对温湿度的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。因此，本课题围绕基于单片机的温室大棚控制系统展开了应用研究工作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）2 1.2 选题的现实意义随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，温室环境自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的温

10、湿度控制措施 . 但是，目前应用于温室大棚的温湿度检测系统大多采用模拟温度传感器、多路模拟开关、 A/D 转换器及单片机等组成的传输系统。这种温湿度度采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大。为了克服这些缺点， 本文参考了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于温室大棚的的设计方案闭，根据实用者提出的问题进行了改进，提出了一种新的设计方案 , 在单总线上传输数字信号。本文介绍的温湿度测控系统就是基于单总线技术及其器件组建的。该系统能够对大棚内的温湿度进行

11、采集， 利用温湿度传感器将温室大棚内温湿度的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制液晶显示器，显示温室大棚内的实际温湿度，同时通过与预设量比较， 对大棚内的温度进行自动调节，如果超过我们预先设定的湿度限制，湿度报警模块将进行报警。这种设计方案实现了温湿度实时测量、显示和控制。该系统抗干扰能力强，具有较高的测量精度，不需要任何固定网络的支持，安装简单方便，性价比高，可维护性好。这种温湿度测控系统可应用于农业生产的温室大棚，实现对温度的实时控制，是一种比较智能、经济的方案，适于大力推广，以便促进农作物的生长，从而提高温室大棚的亩产量，以带来很好的经济效益和社会效益。名师资料总结

12、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）3 第二章系统硬件电路的设计2.1 系统硬件构成及其测控原理2.1.1 系统硬件电路构成系统整体框图STC89C52复位模块晶振模块LCD1602 显示模块温度调节模块湿度报警模块DHT11 温湿度检测模块图 2-1 系统整体框图2.1.2 系统整体电路图图 2-2 系统整体电路图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

13、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）4 2.1.3系统工作原理本系统由如图 2-1、图 2-2 所示， DHT11 温湿度传感器采集数据， STC89C52 单片机进行数据处理， LCD1602 显示模块显示温湿度。由PWM 控制温度调节模块进行温度调节，当温度小于 18时，M4QA045 电机停止运转，当温室大于28时， M4QA045 电机全速运转，当温度处于18和 28之间时，通过PWM 控制 M4QA045 电机转速。由STC8

14、9C52 单片机输出高低电平控制湿度报警模块，当湿度大于65%RH 或者小于45%RH 时，STC89C52 单片机输出高电平，湿度报警模块报警，当湿度处于45%RH 和65%RH 之间时， STC89C52单片机输出低电平，湿度报警模块关闭。2.2 显示模块的选择2.2.1DS18B20 简介DS18B20数字温度传感器采用DS18B20可 组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样等优点，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。2.2.2 DS18B20 的性能特点2.2.2.1 、适应电压范围更宽，电压范围：3.0 5.5V ，在寄生电源方式下可由数据

15、线供电2.2.2.2 、独特的单线接口方式，DS18B20在 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯2.2.2.3 、DS18B20支持多 点组网功能，多个DS18B20可以 并联在唯一的三线上，实现组网多点测温2.2.2.4 、 DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内2.2.2.5 、温范围55 125 ，在 -10 +85 时 精度为 0.5 2.2.2.6 、可编程的分辨率为9 12 位， 对 应的可分辨温度分别为0.5 、 0.25 、0.125 和 0.0625 ，可实现高精度测温2.2.2.

16、7 、在9 位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12 位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快2.2.2.8 、测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线 串行传 送给 CPU ，同时可传送CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力2.2.2.9 、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论

17、文）5 2.2.3 DS18B20 的管脚排列2.2.3.1 、 DS18B20的外形及管脚排列如下图：DS18B20引脚定义：（ 1） DQ 为数 字信号输入/输出端 ；(2)GND为 电源地；(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。2.2.4 DS18B20 的内部结构DS18B20内部结构图：2.2.5 DS18B20 的控制方法2.2 单片机的选择2.2.1 单片机概述单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/ 输出接口电路以及定时器叶数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、 功耗低、价格低廉、 抗

18、干扰能力强且可靠性高等特点，因此，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）6 适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU) 代替单片微型计算机 (SCM) 这一名称。 “微控制器”更能反映单片机的本质， 但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。1、单片机的主要特点有 : (

19、1) 具有优异的性能价格比。(2) 集成度高、体积小、可靠性高。(3) 控制功能强。(4) 低电压，低功耗。2、单片机的主要应用领域 : (1) 工业控制(2) 仪器仪表(3) 电信技术(4) 办公自动化和计算机外部设备(5) 汽车和节能(6) 制导和导航(7) 商用产品(8) 家用电器因此，在本课题设计的温湿度测控系统中，采用单片机来实现。 在单片机选用方面，由于 STC89 系列单片机与MCS-51 系列单片机兼容，所以，本系统中选用STC89C52单片机。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

20、 - - - - - 第 9 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）7 2.2.2 STC89C52 单片机的引脚说明图 2-3 STC89C52 单片机引脚图芯片引脚如图 2-3 所示：VCC : 电源。GND: 地。P0口：P0口是一个 8 位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口， 每位能驱动 8 个 TTL逻辑电平。对 P0端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时， P0口也被作为低 8 位地址 / 数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校

21、验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL ）。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器 / 计数器 2 的外部计数输入 （P1.0/T2 ）和时器 / 计数器2 的触发输入（ P1.1/T2EX），具体如下表 1 所示。在 flash编程和校验时， P1口接收低名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

22、 - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）8 8 位地址字节。P2口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4个 TTL 逻辑电平。对P2端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。在访问外部程序存储器或用16 位地址读取外部数据存储器 （例如执行 MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。 在这种应用中， P

23、2口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI ）访问外部数据存储器时，P2口输出 P2锁存器的内容。在flash编程和校验时， P2口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL ） 。P3口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如上表2-1 所示。在 flash 编程和校验时， P3口也接收一些控制信号。RST

24、: 复位输入。晶振工作时，RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后， RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。 特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。 DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ ALE ）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（ PROG ）也用作编程输入脉冲。在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要， 通过将地址

25、为 8EH的 SFR的第 0 位置 “1”， ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行 MOVX或 MOVC 指令时有效。 否则，ALE 将被微弱拉高。 这个 ALE 使能标志位（地址为8EH的 SFR的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN: 外部程序存储器选通信号（ PSEN）是外部程序存储器选通信号。当STC89C52 从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时， PSEN 将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到 FFFFH的外部程序存储器读取指令， EA必须接 GND

26、 。为了执行内部程序指令， EA应该接 VCC 。在 flash编程期间，EA也接收 12伏 VPP电压。XTAL1 : 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2 : 振荡器反相放大器的输出端。程序存储器：如果EA 引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89S52，如果 EA 接 VCC ，程序读写先从内部存储器（地址为0000H 1FFFH ）开始，接着从外部寻址，寻址地址为： 2000HFFFFH。数据存储器： STC89C52 有 256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

27、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）9 存器重叠。也就是说高128 字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时，寻址方式决定CPU 访问高 128 字节 RAM 还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）定时器 2：定时器 2 是一个 16位定时 / 计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。其工作方式由特殊寄存器T2CON 中的 C/T2 位选择（如表 2 所示）。定时器 2有三种

28、工作模式：捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。工作模式由 T2CON 中的相关位选择。定时器2 有 2 个 8 位寄存器： TH2和 TL2。在定时工作方式中，每个机器周期， TL2 寄存器都会加1。由于一个机器周期由12 个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的1/12 。中断： STC89C52 有 6 个中断源如表 2-2 所示：两个外部中断（ INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器 IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE 还包括一个中断允许总控制位 EA ，它能一次禁止所有

29、中断。定时器2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2 或 EXF2激活中断，标志位也必须由软件清01 。表 2-2 中断控制寄存器符号位地址功能EA IE.7 中断总允许控制位。EA=0,中断总禁止； EA=1，各中断由各自的控制位设定- IE.6 预留ET2 IE.5 定时器 2 中断允许控制位ES IE.4 串行口中断允许控制位ET1 IE.3 定时器 1 中断允许控制位EX1 IE.2 外部中断1 允许控制位ET0 IE.1 定时器 0 中断允许控制位EX0 IE.0 外部中

30、断1 允许控制位2.2.3 STC89C52 单片机最小系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）10 图 2-4 晶振电路图 2-5 复位电路如图 2-4、图 2-5 所示，复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。单片机最小系统是在以51 单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被

31、测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、 体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大2 。2.5 温度调节模块设计1、方案一图 2-12 方案一电路图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）11 如图 2-12 所示，由 PWM

32、 控制温度调节模块，当PWM 端输入高电平时，电流经Q1放大，光耦导通，光耦输出电流经Q2放大后，使双向可控硅导通， M4QA045 电机运转，当PWM 端输入低电平时，双向可控硅控制端输入电流为0，交流电过零以后，双向可控硅截止， M4QA045 电机停止运转 4 。2、方案二图 2-13 方案二电路图如图 2-13 所示，由 PWM 控制温度调节模块，当PWM 端输入高电平时，电流经Q4放大， 常开端 5 闭合，M4QA045 电机运转，当 PWM 端输入低电平时， 常开端 5 断开，M4QA045电机停止运转。3、方案比较方案一采用光耦隔离强电，方案二采用继电器隔离强电，但方案一没有实现

33、强电与直流源的隔离，且方案一环节复杂，计算难度大，过多的环节延长响应时间，从而影响温度调整模块的性能，所以选择方案二5 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）12 图 2-14 电热器驱动电路基于以上两个方案的分析，加热器驱动电路也同样选用继电器隔离，当温度低于18时，相应引脚输出高电平， 电流经过三极管放大， 继电器常开端闭合， 电热器工作，当温度高于 23时，相应

34、引脚输出低电平，继电器常开端关闭，电热器不工作6 。2.6 湿度报警模块设计图 2-14 湿度报警模块电路图如图 2-14 所示，由 STC89C52 单片机在 BUZZER 端输入信号控制湿度报警模块。当湿度大于 65%RH 或者小于 45%RH 时，BUZZER 端输入高电平，电流经Q3放大，使蜂鸣器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）13 工作；当湿度处于45%

35、RH 和 65%RH 之间时， BUZZER 端输入低电平，蜂鸣器不工作7 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）14 第三章温室大棚控制系统软件设计3.1 Keil C 软件概述单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件， 我们写的汇编语言源程序要变为CPU 可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过

36、汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发， 单片机的开发软件也在不断发展，Keil 软件是目前最流行开发 MCS-51系列单片机的软件， 这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision ）将这些部份组合在一起。运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU ， 16MB 或更多 RAM 、 20M以上空闲的硬盘空间、WIN98 、

37、NT 、WIN2000 、WINXP 等操作系统。 掌握这一软件的使用对于使用51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil 几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用 C语言而仅用汇编语言编程， 其方便易用的集成环境、 强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51 开发系统基本知识Keil C51 开发系统基本知识：1. 系统概述Keil C51是美国 Keil Software公司出品的 51系列兼容单片机 C语言软件开发系统，与汇编相比， C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优

38、势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍 Keil C51 开发系统各部分功能和使用。2. Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构， 其中 uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos的集成开发环境 (IDE) ，

39、可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。 然后分别由 C51及 A51编译器编译生成目标文件 (.OBJ) 。目标文件可由 LIB51 创建生成库文件， 也可以与库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文件(.ABS) 。 ABS文件由 OH51 转换成标准的 Hex文件，以供调试器 dScope51或 tScope51 使用进行源代码级调试， 也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

40、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）15 使用独立的 Keil 仿真器时，注意事项 : *仿真器标配 11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。*仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。*仿真芯片的 31脚已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM ， 不能使用片外 ROM ；但仿真器外引插针中的31 脚并不与仿真芯片的31 脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部 ROM （其 CPU 的/EA 引脚接至低电平）的目标

41、系统中使用。1、安装好了 Keil 软件以后，我们打开它。2、 我们先新建一个工程文件，点击“Project -New Project,”菜单。3、选择工程文件要存放的路径 , 输入工程文件名 xdch 最后单击保存。4、在弹出的对话框中选择 CPU 厂商及型号。5、选择好 STC89C52芯片，接着点击确定，弹出对话框。6、新建一个 C51 文件, 单击左上角的New File，保存为DS18B20_4.C，（注意后缀名必须为 .C），再单击“保存”。7、存好后把此文件加入到工程中方法如下: 用鼠标在Source Group1 上单击右键 , 然后再单击Add Files to Group

42、Source Group 1 。8、 选择要加入的文件 , 找到 MAIN.C 后, 单击 Add, 然后单击Close。9、在编辑框里输入代码。10、生成 .hex 烧写文件 , 先单击 Options for Target。11、在下图中 , 我们单击Output, 选中 Create HEX F，再单击“确定”。以上是 Keil 软件的基本应用 8 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010

43、 届本科生毕业设计（论文）16 3.2 温室大棚控制系统程序设计3.2.1 整体系统框图DNT11 数据采集温湿度数据转换LCD1602 温湿度数据显示根据测得温度调整PWM 占空比根据测得湿度控制蜂鸣器单片机、 LED1602 初始化system_stop是否等于 0？结束YN图 4-1 系统整体框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）17 首先，初始化单片机设置中

44、断，定义变量，然后初始化LCD1602显示模块，设置8位格式，2 行，5*7 矩阵显示，整体显示，关光标，不闪烁设定输入方式，增量不移位，清除屏幕显示。调用温湿度采集程序进行数据采集，经过数据转换程序，将十六进制转换成十进制，将十进制数据输出到LCD1602 显示模块进行显示， 根据温度调整电机转速，根据湿度判断是否报警，最后，进行新一轮的温湿度采集9 。3.2.2 LCD1602 显示模块程序设计延时数据转换十六进制十进制是否在第一行显示数据？Yaddress = 0 x80 + xaddress = 0 xc0 + xN输入显示地址命令延时输入显示数据LCD1602 显示模块初始化结束图

45、4-2 显示程序框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）18 如图 4-2，初始化 LCD1602显示模块，设置 8 位格式， 2 行，5*7 矩阵显示，整体显示，关光标，不闪烁设定输入方式，增量不移位，清除屏幕显示，延时等待，将采集到的温湿度数据进行转换，十六进制转换成十进制，然后，判断是否在第一行显示，输入相应的地址数据，延时等待，输入需要显示的数据。3.2.3

46、PWM程序设计开始定时器 T0等待中断调用中断子程序T0_number 100T0_number = 0中断初始化，变量定义输出 0图 4-3 PWM 程序框图如图 4-3 所示，进行中断程序初始化， 设置定时器 T0 中断时间为 1ms ，中断 100 次，即 100ms作为一个脉冲周期， 每中断一次，由变量 T0_number进行计数，当变量 T0_number大于 100 时，给变量 T0_number赋值 0，重新开始计数，当变量T0_number小于变量PWM_width_H 时，输出高电平，当变量T0_number大于变量 PWM_width_H 时，输出低电平，以此控制脉宽 10

47、 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）19 第四章调试中遇到的问题在软件的调试过程中，遇到的问题有很多，下面就几个比较突出的问题进行说明。1）在对 Keil C的使用时不知道怎么才能让它生成HEX文件，从而进行仿真，因为以前没有用过类似的软件， 不会并且也不知道需要生成HEX文件，导致前期的工作很难进行2 ）因为用的是 DHT11数字传感器，在编程过程中需要对所测得

48、温度进行处理，而且需要给定一个温度范围，建立一个温度与电机转速的数学模型，经过反复的计算、实验才实现。3）因为考虑到经济实用方面，所以在进行实物操作之前，采用proteus软件对程序和硬件电路进行仿真，可是在仿真过程中，独立按键总是不灵敏，这需要对延迟时间进行调整， 而程序中设置的延迟时间总是不能够很符合实际操作，所以在这方面浪费了大量的时间进行反复的操作和实验4）在仿真过程中，因为用到的是LCD1602显示模块，这种显示模块是可以显示字符的，并且这种模块本身带有字库，但事实仿真过程中，电路要求相对宽松，不需加上拉电阻，而实际的电路调试过程需要加上拉电阻。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下

49、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）20 结论以上为毕业期间所设计的温室大棚控制控制系统，它经过多次修改和整理， 可以满足设计的基本要求。采用STC89C52 单片机、 DHT11 数字温湿度传感器、 LCD1602液晶显示模块和 M4QA045 电机等器件设计温室大棚控制系统，实现温湿度采集、英文显示；温度自动调节，湿度越限报警功能。因为本人水平有限，此设计存在一定的问题。譬如系统抗干扰能力差，且没有实

50、现自动自动复位。由于使用的是单片机作为核心的控制元件，配合其它器件，使本温度控制系统具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 33 页 - - - - - - - - - 大连交通大学2010 届本科生毕业设计（论文）21 谢辞经过这段时间的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及