基于单片机的花房温度、光照控制系统设计

1、 基于单片机的花房温度、光照度控制系统设计摘要：随着科技的迅速发展，我们的生活质量快速提高，花房在现代农业生产中占有重要地位。根据中国的花房设施要求的发展现状，本文设计了一种适用于花房的监控系统，该系统以STC89C52单片机为核心，以DS18B20为温度采集单元，以HA2003为光照度强弱采集单元，整个系统由温度检测、照度检测等电路组成，通过温度传感器、光照度传感器对花房的温度、光照强度进行数据采集，如果采集的数据超出我们预先设定的温度、光照强度的范围，报警模块将报警，从而实现对花房环境的监测和调控。关键词：STC89C52单片机；温度传感器；光照强度传感器Designofthetemper

2、atureandilluminationcontrolsystembasedonsingleshipcomputerAbstract:Withtherapiddevelopmentoftechnology,thequalityofourliveshasincreasedrapidly,thegreenhouseoccupiesanimportantpositioninmodernagriculturalproduction.AccordingtothedevelopmentsituationofChinagreenhousefacilityrequirements,thispaperdesig

3、nsasuitableforgreenhousemonitoringsystem,thesystemusesSTC89C52microcontrollerasthecore,takeDS18B20asthetemperatureacquisitionunit,usingHA2003asthelightintensityoracquisitionunit,theentiresystembythetemperaturedetection,illuminationdetectioncircuit,throughthetemperaturesensor,lightilluminancesensoron

4、thegreenhousetemperature,lightintensitydataacquisition,ifdatabeyondourpresettemperature,intensityofilluminationrange,alarmmodulewillalarm,soastorealizethemonitoringandregulationofgreenhouseenvironment.Keywords:singlechipmicrocomputer;temperaturesensor;lightsensor 目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark

5、10 第一章绪论1 HYPERLINK l bookmark12 1.1引言11.2课题研究内容及意义1 HYPERLINK l bookmark20 第二章控制系统总体设计2 HYPERLINK l bookmark22 2.1总体设计2 HYPERLINK l bookmark24 2.2控制系统硬件设计22.2.1温度采集电路2A/D转换电路3复位电路4晶振电路52.2.6键盘电路6 HYPERLINK l bookmark44 花房温度测控模块6温度传感器6花房的温度控制7花房光照度的测控模块72.4.1人工补光光源7光敏电阻7 HYPERLINK l bookmark48 LCD16

6、02液晶显示8 HYPERLINK l bookmark56 2.5通信模块9 HYPERLINK l bookmark68 2.6报警模块10 HYPERLINK l bookmark70 继电器控制电路模块10 HYPERLINK l bookmark72 控制系统的软件设计112.8.1系统总流程图112.8.2温度控制流程图12光照度控制流程图13键盘扫描流程图14 HYPERLINK l bookmark74 第三章系统实验与功能调试16第四章结束语参考文献错误!未定义书签。19附录：程序清单21 第一章绪论1.1引言随着我国科技的快速发展，国民经济日益提高，鲜花市场渐渐扩大。目前，

7、我国大部分地区使用简易的花房控制大多数采用手动操作，生产率不但低，并且生产成本高。众所周知，鲜花的生长与空气的温湿度、光照度、二氧化碳含量等因素有密切关系，对鲜花的检测和中国农业现代化的动态技术有很大的影响。1.2课题研究内容及意义我国的花房目前现状大多数主要依靠手动控制、管理温室的环境，在对植物的栽培技术方面，没有系统的科学的技术，花房的一些生长的环境因素不能被调节，同时也不能保证花房的环境被实时控制。以免以上的因素出现，现在利用计算机、传感器技术2的迅速发展，实现了花房治理自动化、科学化，综合各种花卉、苗圃的生长规律，节制它们的生长条件，使植物在不适应生长的气候，培养出高产量、高质量的鲜花

8、。该体系是一种经济、科学的程序设计，促进花卉、苗木的生长，能够带来很大的经济效益和社会效益给予咱们花农。第二章控制系统总体设计2.1总体设计本系统设计的核心控制元器件是STC89C52单片机，采用温度、光照度测量和检测以及控制技术，测量元件为温度传感器和光敏电阻，实现了温度、光照度测量和控制系统的自动化。在此设计的系统里面，单片机会把处理出来的结果显示在液晶显示器上。当温度和光照度不在设定值的时候，单片机会控制报警系统，并向温度光照度调节器发送信号，自动调整使其回到设定值。花房内温度高于所设定值时，其控制电路会采取一定的措施来进行降温；花房内温度低于设定值时，单片机将自动打开加热设备使其温度值

9、升高到设定值；光照强度高于设定值时，花房顶部的遮阳网被光照度控制电路自动打开，减少光照，避免作物被强光直接照射，影响作物的生长；光照强度低与设定值时，控制电路自动关闭遮阳网以增加光照度，使光照度保持在设定值内5。2.2控制系统硬件设计2.2.1温度采集电路单总线数字式温度传感器DS18B20有两种供电方式:寄生电源和外接电源。寄生电源的缺点：（1）仅靠4.7kQ的上拉电阻提供电源不可能使DS18B20的工作电流达到1mA；（2）当温度较高时，由于DS18B20的漏电流比较大，会导致数据传输无法进行。外接电源法可以很好地解决这些问题，总线控制器不需要在温度转换期间总保持高电平，可在温度转换期间允

10、许其它数据交换。因此，本设计中采用外接电源法。DS18B20的数据输入输出脚（DQ）与单片机STC89C52的P2.7口相连，进行数据和时钟的传输。单总线通常要求外接一个大约4.7kQ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。温度采集电路如图2-1所示。VCCVCC5VU3DC1SE20图2-1温度采集电路P2.72.2.2A/D转换电路1.ADC0804的引脚功能CSL5F2.711L2P&.5尸巳刁1巧FEi.工7P2.O18S1OCSRE=WRZNTRZJB7DBI1E4ZJB3IEBEDELDBOAGNDUGNDCLKRCLKNVINa卫卫&PB5珂斗TiB3VINH”，LED1

11、亮，LED2熄灭，模拟通风窗启动工作，同时蜂鸣器发声报警。当温度采集值低于设定下限时，LCD1602显示“DS18B20OK”“TEMP:15CvL”，LED1熄灭，LED2亮，模拟加热器启动工作，同时蜂鸣器发声报警。图3-4即为当温度高于上限时的显示。图3-4温度高于设定的温度上限时的显示将LCD-1602上显示的温度值，与测温范围为-30C100C、分度值为0.1C的水银温度计进行比对，LCD显示的温度测量值与水银温度计的显示变化量相差不大，说明DS18B20能很好的跟踪室内温度的变化。整个调试结果表明温度采集、显示、设置温度限以及报警模块电路工作正常。第四章结束语本系统围绕STC89C5

12、2单片机，综合使用了单片机、传感器、数字电子、A/D转换和LCD1602液晶显示等知识，研究开发了一种集监、控、管于一体的经济型花房智能化监控体系，完成了基于单片机的花房温度、光照度控制系统设计，实现了对鲜花生长环境的智能化控制、资源的科学管理和优化配置。系统简单介绍了硬件的组成和设计方法，并利用单片机（STC89C52）C语言2完成了系统软件的设计，得出以下结论：数据采集与处理的实时化。为了能够及时地检测花房内环境的变化，采集数据及处理需要一定的时间，以便能准确的做出处理。检测信号的多元化和连续化。鲜花在花房内多种因素的检测是一个动态的连续过程，要实时保持花房内气候的相对稳定性，必须对它进行

13、连续控制。软件可随时修改，所以实用性强。系统的设计采用模块化结构，在不需要对系统结构更改的情况下，方便添加新模块，系统易于扩展功能。控制系统简单、灵活、价廉、实用，可满足不同用户的需求，具有很大的实用价值。参考文献韩九强，周杏鹏.传感器与检测技术M.北京:清华大学出版社,2010:233251.刘瑞新单片机原理及应用工程M北京：机械工程出版社，2005:228-229.柳桂国，应义斌传感器技术在温室环境检测与控制中的应用J.浙江大学学报,2003,29(3):329-334.AmeurS,LaghroucheM,AdaneA.Monitoringagreen-houseusingamicroc

14、ontroller-basedmeteorologicaldataacquisitionsystemJ.RenewableEnergy,2001,24(1):19-30.刘笃仁，韩保君传感器原理及应用技术M北京:机械工业出版社.2003:5062.DALLASSEMICONDUCTOR.DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometerZ.丁元杰.单片微机原理及应用.北京:机械工业出版社,2000:120159.李朝青(编)单片机原理及接口电路M:北京航空航天大学出版社,2007:27_53.来清民.传感器与单片机接口及实例.北京:北京航

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16、.王海燕，高之圣基于数字温度传感器DS18B20的智能温度控制器的设计J.科技信息,2007,13:33-34.童诗白模拟电路基础M北京:高等教育出版社,2001:78119.DALLASSEMICONDUCTOR.DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometerZ.刘鸣,蒋新颖,姚雪峰.基于DS18B20多点温度采集和无线传输J.电子元件与材料,2005,2:54-57.AdvancedMonoliThicSysTems.AMS1117800mALOWDROPOUTVOLTAGEREGULATORZ.21何立民单片机应用系统设计M.北

17、京:北京航天航空出版社,1990:149170.22张慧萍多路温控系统中温度检测环节的设计J.山东农业大学学报,2003:112.李广弟单片机基础M北京:北京航空航天出版社,2001:23100.赵亮，侯国瑞.单片机C语言编程与实例.北京:人民邮电出版社,2003:8190.严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京:北京航空航天大学出版社,2005:78102.王建校.51系列单片机及C51程序设计M.北京:科学出版社,2002:3861.；温度低字节存放单元；温度高字节存放单元；DS18B20是否存在标记GET_TEMP:CLREACALLRESETMOVA,#0CCHCALLWRITEM

18、OVA,#44HCALLWRITECALLRESETMOVA,#0CCHCALLWRITEMOVA,#0BEHCALLWRITESETBDATA_LINENOPCLRDATA_LINEMOVR0,#6BHMOVR1,#04HTSR1:DJNZR0,$MOVR0,#6BHDJNZR1,TSR1SETBDATA_LINENOPNOPNOPMOVR0,#32HTSR2:JNBDATA_LINE,TSR3DJNZR0,TSR2；主机发出延时复位低脉冲；然后拉高数据线；等待DS18B20回应附录：程序清单温度信号采集程序清单TEMPLDATA25HTEMPHDATA26HFLAG1EQU20H.0DAT

19、A_LINEEQUP2.7；数据线.#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*9；读取DS18B20内部温度子程序.#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j

20、*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*9；使用DS18B20定要禁止任何中断产生；跳过ROM匹配；发出温度转换命令；温度转换完成，再次初始化DS18B20；跳过ROM匹配；发出读温度命令RET#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

21、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*5；DS18B20初始化子程序.#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*RESET:CLREA；使用DS18B20时一定要禁止任何中断产

22、生JMPTSR4TSR3:SETBFLAG1JMPTSR5TSR4:CLRFLAG1JMPTSR7TSR5:MOVR0,#06BHTSR6:DJNZR0,$TSR7:SETBDATA_LINERET；延时；置标志位,表示DS1820存在；清标志位,表示DS1820不存在；时序要求延时一段时间.#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

23、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*3;向DS18B20写操作命令子程序；#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*WRITE:CLREAMOVR2,#8CLRCWR1:CLRDATA_LINE；使用DS18B20时一定要禁止任何中断产生；写入DS18B20的BIT数，一个字节8个BIT；MOVR3,#07DJNZR3,$RRCAMOVDATA_LINE,CMOVR3,#3CHDJNZR3,$SETBDATA_LINE；总线复位保持16微秒以上;把一个字节DATA分成8个BIT环移给C；写入一个BIT；等待100微妙；重新释放