多功能温室检测控制系统设计毕业论文

1、 编号 淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 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 摘摘 要要 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、 执行机构控制、报警等模块组成

2、。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。 关键词关键词： at89c51；温度传感器；湿度传感器；a/d 转换 a abstractbstract 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 rea

3、lizes auto-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 di

4、splayed through 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, a

5、nd opens 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. k

6、eywords: single chip; temperature sensor; temperature control; temperature display; keyboard entry; greenhouse 目目 录录 摘摘 要要.i abstract.ii 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 课题研究背景.1 1.2 课题设计要求.1 第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计.3 2.1 单片机最小系统设计.3 2.1.1 at89s52 芯片性能.3 2.1.2 at89s51 最小硬件系统.3 2.1.3 时钟.4 2.2 液晶显示电路设计.4 2.3 温度检测电路设计.5

7、2.3.1 温度传感器介绍.5 .6 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。.6 2.3.2 温度传感器电路设计.6 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计.8 3.1 系统程序框图.8 3.2 温度检测程序设计.8 3.2.1 ds18b20 编程规则.8 3.2.2 温度检测程序框图.9 第四章第四章 系统调试系统调试.10 4.1 温度检测.10 4.2 湿度检测调试.12 第五章第五章 总结与展望总结与展望.14 5.1 总结.1

8、4 5.2 展望.14 致致 谢谢.16 参考文献参考文献.17 附录附录 1 系统硬件电路系统硬件电路.19 附录附录 2 程序源代码程序源代码.20 第一章第一章 绪论绪论 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

9、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） ，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

10、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。 第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计 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存储器（fperom falsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能 cmos8 位微处理器，俗称单片机。

11、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 at89c51 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

12、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 7447 bcd 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 7 段

13、 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 7447 2.3 温

14、 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

15、，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。ad590 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、ad590

16、m 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，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、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

17、应用于各种冰箱、粮抗干扰能力强、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。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，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

18、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 y1 y4 输入。 x1 x2 x3 y1 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，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

19、 对应编码 01h02h03h04h05h06h 按键 789*0# 对应编码 07h08h09h0ah00hobh 2.4.2 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。 123 456 789 *0# y2

20、 y3 y4 第三章第三章 系统软件设计系统软件设计 3.1 系统程序框图 正文部分（有图有解释） 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 a/d

21、转换 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 3.2.2 温度检测程序框图 第四章第四章 系统调试系统调试 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)-(3

22、8h)寄存器 mov r0,#30h clear: mov r0,#00h ;清除 ram(30h)-(38h) djnz r4,clear mov a,#00h mov dptr,#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 ; p

23、3.4=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 wait adc: movx a,r0 ;将转换好的数据送入累加器 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 tdown tup: 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 loop pon: clr p2.1 jmp start0 poff:

24、setb p2.1 ;继电器不动作，即停止加热 jmp loop tdown: 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 jmp loop loop: 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,#30h disp1: call disp ;温度值的显示 djnz 21h,disp1 jmp start0 正文部分 通过编译器

25、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。 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() 2022 2225 2

26、527 2730 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。 第五章第五章 总结与展望总结与展望 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】 5.2 展望 老师提供 致致 谢谢 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，

27、 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*、*对我的学习和 生活所提供的大力支持和关

28、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! 参考文献参考文献 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,b

29、illing s a,cowan c f,et al.practical identification of marmax models.int j control,1990,52(6):13271350(完整的) 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,1973.13 5. 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,1981.7 9 6. aho a v,sethi r,ulhman j d.compilers principles.new york:addisom wedley , 1986. 2773083 有 ksbn 号的论文集格式 序号作者题名