蔬菜大棚温度控制系统设计学年论文教程.doc

本科学年论文（设计） 系　　别 信息管理系 专 业 电子信息工程 届 别 2012 班 级 电子信息工程 学生姓名 指导教师 刘超群 职 称 副教授 蔬菜大棚温度控制系统设计 二O一五　年 五 月 摘??要 蔬菜大棚温度自动控制系统由主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS1820和LED显示器等构成，实现对蔬菜大棚温度的检测与控制，从而有效提高蔬菜的产量。文中提出了具体设计方案，讨论了蔬菜大棚温度检测与控制的基本原理，进行了可行性论证。由于利用了单片机及数字控制系统的优点，系统的各方面性能得到了显著的提高。用户可通过键盘设置需要报警的上下限值。文中从硬件和软件两方面介绍了温度控制系统，对硬件原理图和程序流程图进行了系统的描述。并用Keil作为软件调试界面，PROTEUS作为硬件仿真界面，实现了系统的总体调试，结果表明该系统能实现温度的自动测量和自动控制功能，可将棚内的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度范围内。 关键词：温度传感器；单片机；LED显示器 1.?绪论 由于现代农业发展得非常快速，受控农业的研究受到很多的重视，特别是温室工程，已经变成工厂化高效农业的一个重要组成部分。研究温室环境信息进行模拟、分析、预测，研究开发基于作物成长栽培环境的温室环境多因子智能化综合测控系统，研究高效生产的温室环境综合测控模式与配套设施等将是今后主要研究内容。 ? 本文设计的是一种基于单片机的温度测量控制系统，数字温度传感器通过单总线与单片机连接，系统结构简单，抗干扰能力强，很适合用于蔬菜温室大棚温度控制。 2.蔬菜大棚的系统设计? 2.1控制系统整体结构? ??? ?温度传感器的作用是采集大棚内的温度，并进行判断和显示。由于智能温度传感器DS18B20既能对温度进行测量，又能设定所需要控制的温度，并对温度值能够把二进制转换成十进制，所以本设计系统中选用智能温度传感器DS18B20。多个DS?18B20可以并联到3或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20进行通信，而它们只需简单的通信协议就能加以识别，这样就节省了大量的引线和逻辑电路。 ?? ??本系统中的单片机选用AT89S51做控制器。主要功能是:实现对数字量的采集，并把采集来的数据在LCD液晶显示器上进行显示;可以通过键盘设置参数，可以进行声光报警;可以通过按键来完成手动/自动控制方式的切换;可以通过串行接口把采集到的数据和控制信息传送至上位机，可以接收上位机命令实现参数设置;可以进行输出控制。 2.2系统的工作原理? 该温度测控系统的工作原理就是进行计算机编程和单片机编程，使智能温度传感器DS18B20正常工作，去检测大棚内实际的温度，并由数字显示电路显示出当时的温度值。如果采集的温度值高于上限报警温度，系统将发出报警，并同时起动制冷设备，把温度降下来，当温度降到一定的程度，即低于上限复位值时，立即关闭制冷设备，使制冷设备停止工作。当采集的温度值低于下限报警温度值时，系统又发出报警，并同时起动制热设备，使大棚内的温度上升，当温度上升到一定的程度，即高于下限复位值时，立即关闭制热设备，使制热设备停止工作，从而使温室大棚的温度值维持在一定的范围内。本温度系统分为两个部分，主机和温度检测与控制部分。原理框图如下图所示。 图1原理框图 ?3.系统各模块的硬件设计? 3.1?单片机模块简介?? 单片机应用电路模块由核心芯片，时钟电路和复位电路组成。该模块的功能是让单片机正常工作。AT89C51单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。?本设计采用上电复位电路，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。 3.1.1温度采集模块 温度控制在计算机与自动化测控领域有很多应用，而传统的测量温度控制通常是热电偶进行测量，为了进行准确的温度测量，必须给热电偶提供一个良好的恒流源，由于热电偶输出的信号是模拟信号，所以信号在输给CPU之前应该先进行A/D转换。首先选用DS18B20智能温度传感器，与传统的测温电阻相比，它能直接读出被测温度，同时可以通过简单的编程实现数字输出，它的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰能力更强。它的工作周期可以分为两个部分，及温度检测和数据处理。 3.1.2电路原理图 下图是所用51单片机的电路原理图 图2电路原理图 3.1.3温度传感器电路介绍 下图可知温度传感器与单片机如何连接 图3单片机与传感器连接图 3.2 LED驱动电路?????? LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。其外形结构如图2-7所示，由图可见它由8个发光二极管