大棚温度控制系统设计报告DOC

1、课程设计主要任务基于AT89S52单片机的温度测量控制系统，数字温度传感器 DS18B20通过单总线与单片机连接，实现温度测量控制，主要性能为：(1 )通过该系统实现对大棚温度的采集和显示；(2) 对大棚所需适宜温度进行设定；(3) 当大棚内温度参数超过设定值时控制通风机进行降温，当温度低于设定值时利用热风机进行升温控制；(4) 通过显示装置实时监测大棚内温度变化，便于记录和研究；系统的设计指标(1 )温度控制范围：0 C +50 C；(2) 温度测量精度：土 2 C；(3) 显示分辨率：0.1 C；(4) 工作电压：220V/50HZ 10%目录第一章序言1第二章总体设计及个人分工2第三章传

2、感器设计及应用4第四章总结8第一章序言随着人口的增长，农业生产不得不采取新的方法和途径满足人们 生活的需要，大棚技术的出现改善了农业生产的窘迫现状。 塑料大棚 技术就是模拟生物生长的条件，创造人工的气象环境，消除温度对农 作物生长的限制，使农作物在不适宜的季节也能满足市场的需求。 随 着大棚技术的普及，对大棚温度的控制成为了一个重要课题。 早期的 温度控制是简单的通过温度计测量， 然后进行升温或降温的处理，进 行的是人工测量，耗费大量的人力物力，温度控制成为一项复杂的程 序。大多数的蔬菜大棚以单个家庭作业为主， 种植户为蔬菜大棚配备 多参数的智能设备，经济成本很高，因此将温度控制由复杂的人为控

3、 制转化为自动化的机械控制成为必然。目前现代化的温度控制已经发 展的很完备了，通过传感器检测基本上可以实现对各个执行机构的自 动控制，应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化， 是农业现代化的重要标志之一。近年来电子技术和信息技术的飞速发 展，温度计算机控制与管理系统正在不断吸收自动控制和信息管理领 域的理论和方法，结合温室作物种植的特点，不断创新，逐步完善， 从而使温室种植业实现真正意义上的现代化， 产业化。温度计算机控 制及管理技术便函先在发达国家得到广泛应用， 后来各发展中国家也 都纷纷引进，开发出适合自己的系统。这在给各国带来了巨大的经济 效益的同时，也极大地推动了各国农业的

4、现代化进程。本系统以AT89S52单片机为控制核心，主要是为了对蔬菜大棚内的温度进行检测与控制而设计的。该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。第二章总体设计及个人分工2.1设计任务设计出一个蔬菜大棚温度控制系统。该系统的温度上下限报警值 可以通过人工设定，并能够在外界温度高于设置温度上限时实现排风 扇自动运转通风降温，在外界温度低于设置温度下限时实现热风机自 动加热升温，以保持大棚内部的温度始终处于适合蔬菜生长的温度范 围内。22任务要求设计基于AT89C52单片机的蔬菜大棚温度控制系统，用于自动调节 大棚内部的温度。大棚内部温度始终控制在 1

5、0 C -30 C之间。2.3系统基本方案根据任务要求，该系统模块可以划分为以下几个部分：键盘模块, 温度测量模块，显示电路模块，报警模块。根据各个模块不同的功能 特点，分别做了几种不同的设计方案并且进行了相关方面的论证。 2.3.1各模块电路的方案选择及论证本温度控制系统由AT89C52单片机及其外围电路共同完成，独 立键盘作为人机接口，通过单片机I/O 口输入，从而实现手动控制与 人工调节，DS18B20将检测到的温度值转换为数字量输入到单片机 中，通过单片机处理实现相应的温度控制功能，强电控制与驱动电路来控制热风机与通风机的启停，报警电路在温度超过设定范围时发出 报警声，显示模块由液晶显

6、示器实现，使人们比较直观的进行温度设 置，了解受控温度温度信息。232系统的设计指标(1) 温度控制范围：0 C +50 C;(2) 温度测量精度：士 2C;(3) 显示分辨率：0.1C;工作电压：220V/50HZ 10 %;2.4系统各模块的硬件设计电路系统框图2.4.1单片机模块单片机选用AT89S52，是一种低功耗高性能的微控制器，片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，在单芯片上拥有灵巧的八位 CPU和系统可编程Flash,使得AT89S52成为众多嵌入式控制应用系 统提供高灵活的有效解决方案。2.4.2温度采集模块我们的大棚控制系统所采用的温度传感器为DS18B20,在温度测量

7、系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问 题的最有效方案，新型数字温度传感器 DS18B20具有体积更小、精 度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用 中取得了良好的测温效果。DS18B20可以程序设定912位的分辨 率，精度为士0.5C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分 辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的因此选用DS18B20传感器。243电源模块电源模块采用LM78M05获得+5V稳定电压，输入电压为+12V , 通过一个220V-12V的小型变压器提供。如图电容c6和c

8、8用作低频 滤波，使输入和输出电压更加平滑稳定；电容c7和c9用于滤除高频 信号成分，以降低高频信号对工作电路稳定性的影响。同时， LM78M05必须加装散热片。244强电驱动与控制模块该模块电路采用过零触发的光电耦合器件MOC3061，将弱电与强电控制分开，实现前后级电路的电气隔离，如图所示，为热风机控 制电路。当温室内的温度超过设定温度上限时，单片机p3-3脚输出低电平，经驱动门7407驱动MOC3061内部光电二极管发光，在其 输出端4与6之间得到输出电压，触发双向可控硅 KS导通，使热风 机、通风机的交流接触器获得220V/380V的工作电压。2.4.5数据显示模块单片机系统中，一般数

9、据显示有终端两大类一是LED数码管显示，而是LCD液晶显示。LED显示亮度咼但显示数据位数多时就需 要较多的数码管，引脚多，接线麻烦，并且显示的字符代表不同的信 息因此选用LCD液晶显示。246报警模块报警模块由三极管和小型扬声器组成，当温度超过设定范围时扬 声器发出报警声，报警音由程序产生，通过不同长度的延时，形成音 频信号。2.5系统软件设计系统主程序首先对系统进行初始化，定义端口，DS18B20初始化，LCD初始化，显示开机画面，键盘处理等，键盘处理程序中调用 子程序完成温度的检测和调控，键盘处理循环执行，系统不断显示新 的温度信息。2.6个人分工吴灵智（组长）：单片机的选择及编程赵美玲

10、：传感器的选择及应用汪栋翔：温度测量及控制的编程王江涛：发热制冷装置及电路设计张博文：LCD选择及编程三.个人任务单片机篇1.单片机型号选择由于S52单片机的价位与c51单片机价位相差不大，且与c51完全兼容，比c51功能更加强大，所以这次设计中我选择的单片机型号为AT89S52单片机。2.引脚说明AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器 技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允 许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Fl

11、ash，使得AT89S52为众多 嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM, 32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位 定时器/计数器，一 个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至OHz静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节 电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数 AT89S52引脚图DIP封装 器、串口、中断继续工 作。掉电保护方 式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直 到下一个中断或硬件复位为止。rrzPtec T

12、2EXF1.1 匸 P12C P1.3E P1.4C iMQSI：iF1.5E (MISO? PI .SC (SCKJP-1.7C RSTC 汎口 F3.D t 0TOJP3.1G INTD；i P3 匚 活匚(TD3.4C 仃 1)P3S5C WRP*3.C 隔P3T匚 KTAL2C KTAL1C ONDC3VCC FCC-：ADOpJPC-nAD：) FC 2 (AD2 - FC .AD4 FC S (AD&P FC fi EAD 1P71AD(7 EAsXTT JALEifiROg raEN R27IA15 RlflAK) P2J&(A13 P2-：A12 1F23(A11：| P2.2

13、 :A10) F1 !；A9| P2.C(A5：AT89S52 引AT89S52-24PU脚图DI封装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“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不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时， 需要外部上拉电阻。P1 口P1 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，pl输出缓 冲器能驱动4个TTL逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数

14、器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX ）。在flash 编程和校验时，P1 口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2 （定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI （在系统编程用）P1.6 MISO （在系统编程用）P1.7 SCK （在系统编程用）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“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

15、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，P2 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，p3输出缓冲器 能驱动4个TTL逻辑电平。P3 口亦作为AT89S52特殊功能（第 二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。端口

16、引脚第二功能：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INTO（外中断 0）P3.3 INT1（外中断 1）P3.4 TO（定时/计数器0）P3.5 T1（定时/计数器1）P3.6 WR（外部数据存储器写选通）P3.7 RD（外部数据存储器读选通）此外，P3 口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控 制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振 荡频率的1/6输出固定的脉冲

17、信号，因此它可对外输出时钟或用于定 时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器 编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的DO位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片 机执行外部程序时，应设置 ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器,

18、将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为OOOOH-FFFFH）, EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。如EA端为高 电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存 储器 编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是 该器件是使用12V编程电压Vpp。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。3.存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储

19、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0000H1FFFH)开始，接着从外部寻址，寻址地址为： 2000HFFFFH。数据存储器：AT89S52有256字节片内数据存储器。高128字 节与特殊功能寄存器重叠。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。4.单片机应用电路(1)时钟电路GNDVcc1+0.2V 时，由 Vcc2 向 DS1302 供电，当

20、Vcc20; i- ) / 循环 8次移位SCLK = 0;temp = addr;DIO = (bit)(temp&0x01);/ 每次传输低字节addr = 1;/ 右移一位SCLK = 1;发送数据for ( i=8; i0; i-)SCLK = 0;temp = dat;DIO = (bit)(temp&0x01);dat = 1;SCLK = 1;CE = 0;数据读取子程序un sig ned char Read1302 ( un sig ned char addr )un sig ned char i,temp,dat1,dat2;CE=O;SCLK=O;CE = 1;/发送地址循环8次移位/每次传输低字/右移for ( i=8; i0; i-)SCLK = 0;temp = addr;DIO = (bit)(temp&0x01);节addr = 1;一位SCLK = 1;/读取数据for ( i=8; i0; i-)ACC_7=DIO;SCLK = 1;ACC=1;SCLK = 0;CE=O;dat 仁ACC;dat2二dat1/16;dat 1= dat1%16;进制dat 1=dat1+dat2*10;retu