智能温室控制系统设计.docx
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智能温室控制系统设计
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：
0740920207409224
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
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
（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、LED数码管电路、复位电路.
3.1STC89C52
STC89C52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4STC89C52图
3。
28255A芯片
8255A芯片通过其引脚PA0~PA3，PB0~PB3，PC0~PC3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58255A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矩阵键盘电路图
3.4LED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7LED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,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-ISPV35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—ISPV35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=20
mode=1,tem=20
mode=1，tem=20
mode=2，tem=20
mode=2,tem=20
mode=2，tem=20
mode=3，tem=20
mode=3,tem=20
mode=3，tem=20
mode=4,tem=20
mode=4，tem=20
mode=4，tem=20
mode=5,tem=20
mode=5,tem=20
mode=5，tem=20
Temp=1
mode=1
mode=1
Temp=2
mode=2
mode=2
Temp=1
mode=3
mode=3
Temp=23
Tem=23
Tem=23
Temp=24
Tem=24
Tem=24
Temp=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
STC89C52
1
可编程并行口8255A芯片
1
矩阵键盘
1
LED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，2003
［2］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。
[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,1998
[4］ 李广弟。
单片机基础［Ｍ].北京：
北京航空航天大学出版社，1994
［5］ 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
#includeh〉
＃defineuintunsignedint
＃defineucharunsignedchar
＃definePAXBYTE［0xD1FF]/*PA口地址＊/
＃definePBXBYTE［0xD2FF］/＊PB口地址*/
#definePCXBYTE［0xD5FF］/＊PC口地址*/
＃defineCONXBYTE[0xD7FF］/*控制字地址＊/
voiddisplay（ucharm，ucharn）;
uchartem,mode,flag，temp;
ucharconstcodetable［10］={
0xA0，/*0＊/
0xBB，/＊1＊/
0x62,/＊2＊/
0x2A，/*3＊/
0x39,/*4*/
0x2C,/＊5＊/
0x24，/*6*/
0xBA,/＊7＊/
0x20，/*8＊/
0x28,/*9＊/
};
voiddelay（ucharz）//延时约Zms
｛
ucharx,y；
for（x=z；x>0；x—-）
for（y=110;y〉0;y—-）;
｝
voidscan_keyboard（）
｛
ucharkdata;
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）;
kdata=PC;
if（kdata==0x04）
｛
while（PC）
display（tem,mode）;
if（tem〉15）
tem——;
｝
}
｝
voiddisplay（ucharm,ucharn）
{
CON=0x89;
PA=0xFF;
PB=0xFF；
PA=0xFE;
PB=table［m/10］；
delay（5）；
PB=0xFF；
PA=0xFD；
PB=table[m%10］；
delay（5）;
PB=0xFF；
PA=0xEF;
PB=table[n];
delay（5）;
PB=0xFF;
｝
voidinit（）
{
TMOD=0x20;
TR1=1；
//ET1=1；
TH1=0xF3;
TL1=0xF3；
REN=1;
SM0=0；
SM1=1;
ES=1；
EA=1;
RI=0；
TI=0；
｝
voidmain（void）
{
mode=1;
tem=20；
init（）；
while
（1）
｛
if（flag==1）
{
flag=0；
if（（temp<=40）＆&（temp〉=16））//调整温度
tem=temp；
if（（temp>=1）&＆（temp〈=5））//调整模式
mode=temp；
if（temp==0）//关机
break;
｝
display（tem,mode）;
scan_keyboard（）;
｝
｝
voidISR_uart（）interrupt4
{
if（RI==1）
RI=0；
temp=SBUF；
flag=1；
SBUF=temp；//回发给上位机
while（!
TI）;
TI=0;
}
主控制器
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