多功能温室检测控制系统设计_毕业论文

1、 . 编号信息职业技术学院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学 号院 系电子工程学院专 业栽培生产班 级指导教师顾问教师 . 摘要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

2、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 singlechip 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 auto-control to the greenhouses tempe

3、rature. This system contains the miniature singlechip system module, the temperature gathering module, the heatermodule, the drop-temperature module, the key pressed module and the display module. The gathering temperature or the setting temperature is displayed through the seven-seg LED. It can be

4、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 the ventilator as fast as to achieve

5、 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.KeywordsKeywords:Single chip; Temperature senso

6、r; Temperature control; Temperature display; Keyboard entry; Greenhouse . III / 30目目 录录摘要摘要 I IABSTRACTABSTRACTIIII第一章绪论第一章绪论 1 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第二章系统硬件设计 3 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

7、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。62.3.2 温度传感器电路设计 6第三章系统软件设计第三章系统软件设计 8 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第四章系统调试第四章系统调试 10104.1 温度检测 104.2 湿度检测调试 12第五章总结与展望第五章总结与展望 14145.1 总结 145.2 展望 14致致 1616参考文献参考文献 1717附录附录 1 1 系统硬件电

8、路系统硬件电路 1919附录附录 2 2 程序源代码程序源代码 2020 . 1 / 30第一章第一章 绪论绪论1.11.1 课题研究背景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与湿度等生长所需条件的要求也不尽一样，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

9、题表中复制，演示，第一章至少 2 页1.21.2 课题设计要求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温度、湿度等参数的自动检测、显示、控制以与存储、报警的过程。先通过放置在温室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围，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

10、显示、存储。 . . 3 / 30第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计2.12.1 单片机最小系统设计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.1 AT89S52AT89S52 芯片性能芯片性能 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL

11、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 AT89S51AT89S51 最小硬件系统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.3 时钟时钟AT89C51 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

12、简单的石英晶体即可。AT89C51 的时钟频率为 12MHz。2.22.2 液晶显示电路设计液晶显示电路设计译码 IC 与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。 . 5 / 30图 3.4 译码 IC 与温度显示.1 译码译码 ICIC 74477447BCD 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

13、与 7447 输出低电平驱动的显示码，用以推动共阳极 7 段 LED 数码管；而 7448 与 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 的引脚一样（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

14、 3. 5 译码 IC 74472.32.3 温温度检测度检测电路设电路设计计.1 温度传温度传感器介感器介绍绍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 的测温围为-55+150。 3、AD590 的电源电压围为 4V

15、30V。电源电压可在 4V6V 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。AD590 共有 I、J、K、L、M 五档，其中 M 档精度最高，在-55+150围，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

16、、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 . 7 / 30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。AD590AD590 其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需

17、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、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。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 温度传感器电路设计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2.42.4 按键扫描电路按键扫描电路图 3.6 是

18、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.1 键盘键盘本键盘采用式键盘，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 X3图 3.7 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。按键与分别

19、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07H08H09H0AH00HOBH123456789*0#Y1Y2Y3Y4 . 9 / 30.2 键盘扫描芯片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

20、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。 . . 11 / 30第三章第三章 系统软件设计系统软件设计3.13.1 系统程序框图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

21、命令。3.23.2 温度检测程序设计温度检测程序设计.1 DS18b20DS18b20 编程规则编程规则正文部分A/D 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 . .2 温度检测程序框图温度检测程序框图 . 13 / 30第四章第四章 系统调试系统调试4.14.1 温度检测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 TIMER

22、0，MODE1 MOV TH0,#60 MOV TL0,#76 SETB TR0 ;启动定时器 T0MOV 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,#00HMOV 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,#0

23、FFH ;(36H)为存储的旧温度值START0: MOVX R0,A ; /WR=0,ADC0804 开始转换WAIT: P3.4,KEYIN ; P3.4=1 表示有按键，转往按键子程序 . 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

24、 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 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,#30H

25、DISP1: CALL DISP ;温度值的显示 DJNZ 21H,DISP1 JMP START0 . 15 / 30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 微米围得到最大光照。2. 薄膜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

26、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。 . . 17 / 30第五章第五章 总结与展望总结与展望5.15.1 总结总结老师提供（至少 2 页）第六章的格式有错误，学生修改5.25.2 展望展望老师提供 . . 19 / 30 . 致致在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师*（副教授）表示衷心的感并致以崇高的敬意

27、！。 。 。 。 。 。 。 。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、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，感他为学生营造的浓郁学术氛围，以与学习、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

28、由衷的感!特别感我的师兄*、*、*，以与师姐*、*对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!还要感一直关心帮助我成长的室友*、*！。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。在我即将完成学业之际，我深深地感我的家人给予我的全力支持！最后，衷心地感在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授! . 21 / 30参考文献参考文献 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

29、J.清华大学学报,1987 (1):18(缺卷的)3. Chen S,Billing 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:，出版年起页止页例：4. 竺可桢.物理学M.:科学,1973.135. 霍夫斯基主编.禽病学M:下册.第 7 版.胡祥壁等译.:农业,1981.796. Aho A V,Sethi R,Ulhman J D pilers Principles.New Yo