智能温室控制系统设计

1、单片机开发与设计工程师考试文档学校： 湖南人文科技学院 题目： 智能温室控制系统设计 姓名: 杨情红 孙静 学号: 07409202 07409224 日期: 2010年6月27日 摘 要智能温室控制技术是现代农业技术研究的重要内容,通过对温室内外监测数据的分析,结合作物生长发育的规律,控制有关设备,实现对温室要素的调控,达到作物优质、高产、高效的栽培目的。本文通过对温室控制技术的研究,设计一种温室智能控制系统。该应用系统采用分布式的系统结构方式,以PC机为上位机,完成数据处理、参数设置等辅助功能;采用MCS-51单片机为下位机,完成全部控制功能,下位机可脱离上位机独立工作；可以设置温度值或湿

2、度值的范围，可以自动、制冷、加热、光照、加湿。 关键词：单片机；温室控制；LED数码管；8255A芯片；STC89C52；矩阵键盘；复位电路目 录设计要求11设计方案12总体方案设计原理23 模块设计43.1 STC89C5243.2 8255A芯片53.3矩阵键盘63.4LED数码管电路63.5复位电路74 编程调试下载75系统功能测试与整体指标96元器件及仪器设备明细表9参考文献10附录一：系统电路图11附录二：程序11智能温室控制系统设计设计要求利用单片机作为控制核心，完成一个智能空调控制系统。具体要求如下：(1) 设置自动、制冷、加热、光照、加湿五种模式，通过一个模式按键进行模式切换(

3、2) 设置2个按键，分别用来增加或减少温度值的设置(3) 能实现温度设定，最高温度限制为40，最低温度限制为16，温度调整范围为1(4) 可通过电脑进行远程设置(5) 可通过电脑对空调进行远程控制开关机1设计方案STC89C52单片机系统为核心来对温度、湿度进行实时控制和巡检。各检测单元能独立完成各自功能，并根据主控机的指令对温度进行实时设置。测量结果不仅能在本地储存和显示，而且可通过RS-485总线及通信协议将采集的数据传送到主控机。以便进行进一步的分析、存档、处理。主控机负责控制指令的发送，主控机与各从机之间能够相互联系、相互协调，从而达到系统整体统一和谐的控制效果。采用STC89C52控

4、制8255A芯片，通过单片机键盘和PC机设置的温度值或湿度值，通过数码管来显示出来。四种模式用一个模式按键来切换；用3位LED数码管以串口传送数据实现温度或湿度和模式显示。原理框图如图1所示：图 1系统方框图2总体方案设计原理本次课题采用STC89C52控制8255A芯片，通过单片机矩阵键盘和PC机设置的温度值或湿度值，通过数码管来显示出来。四种模式用一个模式按键来切换。用3位LED数码管以串口传送数据实现温度和模式显示。系统软件工作流程图如下：图2 系统软件工作流程图键盘扫描函数的流程图如下：图3 键盘扫描函数工作流程图3 模块设计本课题所用的模块有STC89C52、8255A芯片、矩阵键盘

5、、LED数码管电路、复位电路。3.1 STC89C52STC89C52作为主控芯片，通过可编程并行口8255A芯片和单片机上的矩阵键盘的输入来设置温度或湿度的值并通过LED数码管来显示出来。如图4所示：图4 STC89C52图3.2 8255A芯片8255A芯片通过其引脚PA 0 PA 3，PB 0 PB 3， PC 0 PC 3来锁定键盘的按键和数码管的选择和显示。 原理图如图5所示：图5 8255A芯片图3.3 矩阵键盘通过键盘来设置，再另外设置2个按键，分别用来增加或减少温度或湿度值的设置。在这里S1键是调节模式键，S5和S9键分别是增加和减少温度值或湿度值的。电路如图6示：图6 矩阵键

6、盘电路图3.4 LED数码管电路LED数码管来显示温度或湿度的设置值和所在的模式。电路如图7示：图7 LED数码管电路图3.5 复位电路系统复位。电路如图8示：图8 复位电路图4 编程调试下载本次课题采用C语言编程，使用keil编译器，调试程序分以下几个步骤进行：1、先进行人工检查，即静态检查。在写好程序以后，对纸面上的程序进行人工检查。为了更有效地进行人工检查，所编的程序应注意力求做到以下几点：应当采用结构化程序方法编程，以增加可读性；2尽可能多加注释，以帮助理解每段程序的作用；3在编写复杂的程序时不要将全部语句都写在main函数中，而要多利用函数，用一个函数来实现一个单独的功能。这样既易于

7、阅读也便于调试，各函数之间除用参数传递数据这一渠道以外，数据间尽量少出现耦合关系，便于分别检查和处理。2、在人工检查无误后，进行上机调试。在编译时给出语法错误的信息，可以根据提示的信息具体找出程序中出错之处并改正之。应当注意的是有时提示的出错并不是真正出错的行，如果在提示出错的行上找不到错误的话应当到上一行再找。有时提示出错的类型并非绝对准确，由于出错的情况繁多各种错误互有关联，因此要善于分析，找出真正的错误，而不要只从字面意义上找出错信息，钻牛角尖。如果系统提示的出错信息多，应当从上到下一一改正。有时显示出一大片出错信息往往使人感到问题严重，无从下手。其实可能只有一二个错误。在改正语法错误后

8、，程序经过连接就得到可执行的目标程序。3、下载：本次设计所使用的是STC-ISP V35单片机在线下载软件，设置完该软件的想关参数后，将keil成功编译后得到的.hex文件通过该软件烧写入单片机中，下载时，应注意先关掉单片机电源，在STC-ISP V35提示“正在尝试与 MCU/单片机握手连接 .”时打开电源，则可将.hex文件成功烧入单片机中，继而看到实验的初始值。4、按下S1键，可以进行模式的切换，模式1-5分别对应自动、制冷、加热、光照、加湿五种模式，按下S5和S9分别可以增加和减少温度值或湿度值，其范围是16到40。5、通过PC机远程设置和开、关机。打开串口调试程序，初始化设置端口号为

9、COM3，波特率为2400，数据位为8位，停止位为1位，检验位为None；打开串口，输入要设置的数值，采用按十六进制显示或发送，按下发送，就可以看到LED数码管上的变化了。5系统功能测试与整体指标表格 1 系统测试结果测量序号理论值测量值mode=1, tem=20mode=1, tem=20mode=1, tem=20mode=2, tem=20mode=2, tem=20mode=2, tem=20mode=3, tem=20mode=3, tem=20mode=3, tem=20mode=4, tem=20mode=4, tem=20mode=4, tem=20mode=5, tem=2

10、0mode=5, tem=20mode=5, tem=20Temp=1mode=1mode=1Temp=2mode=2mode=2Temp=1mode=3mode=3Temp=23Tem=23Tem=23Temp=24Tem=24Tem=24Temp=0关机关机6元器件及仪器设备明细表表格 2 仪器清单仪器名称数量STC89C521可编程并行口8255A芯片1矩阵键盘1LED数码管3参考文献1 朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用.(M) 北京:清华大学出版社,20032 张小梅,陆俊,彭冰沁,刘宏. 嵌入式智能家居控制系统的设计与实现J. 微计算机信息, 2007, 1-2: pp.55-56

11、.3李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，19984李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，19945阎石.数字电子技术基础（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989附录一：系统电路图附录二：程序#include<reg52.h>#include<absacc.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define PA XBYTE0xD1FF /*PA口地址*/#define PB XBYTE0xD2FF /*PB口地址*/#define PC XBYT

12、E0xD5FF /*PC口地址*/#define CON XBYTE0xD7FF /*控制字地址*/ void display(uchar m,uchar n);uchar tem,mode,flag,temp; uchar const code table10= 0xA0, /*0*/ 0xBB, /*1*/ 0x62, /*2*/ 0x2A, /*3 */ 0x39, /*4*/ 0x2C, /*5 */ 0x24, /*6*/ 0xBA, /*7*/ 0x20， /*8*/ 0x28, /*9 */ ; void delay(uchar z) /延时约Zmsuchar x,y;for(x

13、=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void scan_keyboard()uchar kdata;PA=0x01;kdata=PC;if(kdata=0x01)delay(5);kdata=PC;if(kdata=0x01)while(PC)display(tem,mode);mode+;if(mode>5)mode=1;if(kdata=0x02)delay(5);kdata=PC;if(kdata=0x02)while(PC)display(tem,mode);if(tem<41)tem+;if(kdata=0x04)delay(5);kdat

14、a=PC;if(kdata=0x04)while(PC)display(tem,mode);if(tem>15)tem-;void display(uchar m,uchar n)CON=0x89;PA=0xFF;PB=0xFF;PA=0xFE;PB=tablem/10;delay(5);PB=0xFF;PA=0xFD;PB=tablem%10;delay(5);PB=0xFF;PA=0xEF;PB=tablen;delay(5);PB=0xFF;void init()TMOD=0x20;TR1=1;/ET1=1;TH1=0xF3;TL1=0xF3;REN=1;SM0=0;SM1=1;ES=1;EA=1;RI=0;TI=0;void main(void)mode=1;tem=20;init();while(1)if(flag=1)flag=0;if(temp<=40)&&(temp&