温室控制器说明书.docx

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温室控制器说明书

湄洲湾职业技术学院

温室控制器说明书

系别：

自动化工程系

年级：

10级专业：

电气自动化技术

姓名：

林树杰学号：

1001020240

导师姓名：

立琼职称：

讲师

2013年5月30日

目录

1．前言-1-

2．系统设计技术参数要求-2-

2.1设计要求-2-

3．系统设计-3-

3.1系统设计总框图-3-

3.2各模块原理说明-3-

3.3系统总原理图说明-5-

3.4系统印刷电路板的制作图-5-

3.5系统的操作说明-6-

3.6系统操作注意事项-6-

系统设计参考文献-7-

致谢词-7-

附录-9-

附录1.电路总原理图-9-

附录2.电路元件清单-10-

附录3.程序-10-

1.前言

我国人多地少，人均占有耕地面积更少，只靠增加耕地面积是不可能实现的。

因此，要改变这种局面我们要想办法来提高单位亩产量，温室大棚技术就是其中一个好的方法。

温室又称暖房。

能透光、保温（或加温、降温），用来栽培植物的设施。

温室环境控制是一项综合性工程，它是当代农业生物学、环境工程、自动控制、计算机网络、管理科学等多种技术的综合应用，旨在为作物创造最佳生长环境条件，避免外界四季变化和恶劣气候的影响，以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高农作物质量、产量、产值等目的。

研究开发并推广使用性能优越、运行可靠的温室智能控制系统将是温室生产走向产业化和农业化的必由之路，而温室内环境因子（温度、湿度、光照度、CO2浓度等）的综合自动控制是实现温室种植物高产、优质、高效的关键。

在农业发达的国家，其现代温室已基本实现了自动化控制，但这些温室产品的成本相对较高，如加拿大ARGUS公司，每套温室控制器的价格在十万元左右；以色列国家农业中心的一片玻璃实验室，每间的造价高达上百万万美元。

另外，由于气候条件不同，地理环境差异以及种植农作物的不同，在客观上限制了国外温室产品在我国的运用。

国内已有的一些温室存在技术水平发展缓慢，管理体系落后等缺点。

不能满足现代农业和温室自动化控制发展的要求。

因此，研究开发适合我国国情、具有独立知识产权、高效率、低成本运行的温室控制系统显得尤为重要。

本设计是一个具有温度控制上限和下限数据调整的温室控制器，具有对外界温度的采集和报警等功能的一项设计。

2．系统设计技术参数要求

2.1设计要求

（1）有上电复位功能。

（2）具有温度采集功能，通上电以后，数码管会显示当下的环境温度，按下设置键，高温可以设置0~100oC，低温可以设置0~80oC。

（3）具有温度控制上限和下限数据调整的功能。

通上电以后，数码管会显示当下的环境温度，默认上限温度30oC，下限温度20oC。

）

（4）具有数码管显示的功能。

（5）具有超限提示功能。

（6）具有按键设置调整功能，依次是K1、K2、K3按一下K1加（+）上升5oC，按一下K2减（－）下降1oC，K3是设置键，按一下实行换挡设置功能。

3．系统设计

3.1系统设计总体框图

3.2各模块原理说明

（1）AT89C51芯片：

是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），该系统中主控芯片AT89C51不断地对采集到的温度信号与输入的控制温度进行比较，若超出设定范围则启动升温或降温装置，直至温度到达设定的范围区间内。

即其主要的任务是将传感器输入的信号，于输入的控制温度进行比较控制。

（2）复位电路：

复位使单片机处于起始状态，并从给起始状态开始运行。

AT89C51的RST引脚为复位端，该引脚连续保持2个机器周期（24个时钟震荡周期）以上高电平，则可使单片机复位。

内部复位电路在每一个机器周期的SSP2期间采样斯密特触发器的输出端，该触发器可仰制RST引脚的噪音干扰，并在复位期间不产生ALE信号，内部RAM处于不断电状态。

其中的数据信息不会丢失，也即复位后，只影响SFR中的内容，内部RAM中的数据不受影响。

外部复位有上电复位，由于单片机运行过程中，其本身的干扰或外界干扰会导致出错，此时我们可重新上电复位，为了便于本设计的运行调试，复位电路采用上电复位方式。

（3）数码管显示电路：

LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。

在本设计中是起到显示部分功能。

通过驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位。

根据相关控制，它能显示的初始上限值为30oC，下限值为20oC，能精确到个位数。

（4）蜂鸣器报警提示电路：

蜂鸣器是利用给其内部线圈不断地通断电流，造成蜂鸣器薄膜的振动，从而产生空气的振动而发出声音，不同的频率可以控制发出不同的音调，当内部线圈输出高电平时，蜂鸣器就不响，当内部线圈输出低电平时，蜂鸣器就发出声响，发出报警信号，从而起到报警作用，说明温度已经超过规定的上下限值，外部输出设备应该启动进行相应的措施，只有在温度允许的范围内报警电路就不会触动。

（5）温度传感器：

本系统采用DS18B20作为温度传感器，采集的数据直接送到单片机中。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量。

温度测量范围为—55oC~+125oC，可编程为9位~12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625oC，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源即可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；对个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能于诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

以上特点使DS18B20非常适合于远距离多的温度检测系统。

性能价格比也非常出色！

因此选择DS18B20作为本电路的温度传感器。

（6）高温和低温控制电路：

本系统高温和低温控制电路中，单片机通过三极管的通断控制继电器，达到控制电热器的目的。

当温度低于设定温度下限时。

单片机发送低电平信号经过74LS04非门电路后变为高电平，使NPN型三级管截止，继电器使电源与制冷系统接，可通，制冷系统工作，温度慢慢降低。

当继电器突然断电时，会产生很大的反向电流。

反接在三极管的两端的二极管可将反向电流分流，达到保护三极管的作用。

3.3系统总原理图说明

系统总工作原理：

本设计是一个具有温度控制上限和下限数据调整的温室控制器，以DS18B20数字温度传感器为前端检测元件，以四位共阳数码管为显示器件，以点触按键为输入部件，以继电器为后端控制部件，以蜂鸣器模拟报警为提示部件，实现一个大功率报警器。

可实现温度上限和下限的设定，当环境温度过高时，报警提示，高温继电器闭合后端可接降温设备，温度达到设定数值时继电器断开恢复正常，报警停止。

当环境温度过低时，报警提示，低温继电器闭合后端可接加热设备，温度达到设定数值时继电器断开恢复正常，报警停止。

温控器其实是由转换显示机构和设定机构还有比较运算机构和输出机构四大机构组成。

当温度传感器把现场温度转换成电信号传给温控器，温控器的转换显示机构把电信号转换成数字显示或模拟指示出来，并在内部于设定机构的设定值通过比较机构进行比较后通过输出机构输出给接触器，然后操控器在对加热器或致冷器进行控制。

3.4系统印刷电路板的制作图

3.5系统的操作说明

系统为5V供电。

通上电以后，默认上限温度30oC，下限温度20oC。

通上电以后，数码管会显示当下的环境温度，按下设置键，可以设置温度的上下限，加（+）按一下上升5oC，减（-）按一下则下降1oC，大幅度调整和微调结合，这样就设定了温度的上下限。

高温可以设置0~100oC，低温可以设置0~80oC，超出设定的上、下限温度范围蜂鸣器报警，并且相应继电器动作，直到温度恢复正常为止。

继电器为10A的可以外接大功率加热或制冷设备，如果设备功率过大可以采用继电器控制交流接触器在控制大功率的加热和制冷设备来达到保持室内温度的目的。

3.6系统操作注意事项

1.通电使用前先对照电路板与电路图是否有错焊、漏焊、短路、开路、元器件相碰等现象，有要处理好后再使用。

2.通电使用前先检查好电路板是否与电源供电线、驱动电路开关与负载供电线、负载供电线之间相互接反，不得在接错的情况下通电，要处理好后再使用。

3.通电使用时人体不得与电路板线路任何一个部位相碰，防止触电，注意安全。

4.应把电极片与电路板隔离，避免电极片与电路板上元器件相碰触发生短路现象。

5.通电时应把电路板放在绝缘物体上，避开其他导电物体避免发生短路现象。

6.使用时闻到烧焦味、发现元器件或集成块冒烟烧毁应立即断开电源，待电路板查明原因处理好后才可以继续通电使用。

7.调试电路时应小心操作，避免万用表笔或其它导电工具造成人为短路。

8.跟换电路板元件、焊接时应断开电源后再操作避免造成元器件击穿或电路短路现象。

系统设计参考文献

[1]康华光．模拟电子技术[M]．北京：

高等教育出版社，2002．

[2]普雷科迪，王巍，崔维娜．智能电子制作[M].北京：

科学出版社,2007.

[3]沙占友，智能化．集成温度传感器原理与应用[M]．北京：

机械工业出版社，2002．

[4]刘迎春，叶湘滨．传感器原理设计与应用[M]．长沙：

国防科技大学出版社，2004．

[5]周旭．现代传感器技术[M]．北京：

国防工业出版社，2007．

[6]胡健主编．单片机原理及接口技术实践教程[M]．北京：

机械工业出版社，2004．

[7]阎石．数字电子技术[M]．北京：

高等教育出版社，2004．

[8]王兆安，黄俊．电力电子技术[M].北京：

机械工业出版社，2000．

[9]杜刚等．微计算机应用[J]．电子科技，2004.7．

[10]潘新民等编著．微型计算机控制技术[M]．北京：

高等教育出版社，2001.

致谢词

首先感谢我的指导老师赵立琼，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我们无尽的启迪。

本次毕业论文设计是在赵立琼老师的亲切关怀和悉心的指导下完成的，他精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我，从课题的选择到项目的最终完成，赵立琼老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，在此特向赵立琼老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

此外还要感谢所有的电子系的课任老师和帮助过我的的同学们。

在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。

这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。

在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！

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如果说赵立琼老师在专业知识上给予我极大的帮助和激励的话，那么在我的幕后默默的支持我，鼓励我的父母也是使我能准时且成功的完成这次毕业设计的全过程的不可缺少的一部分。

他们虽然不懂专业知识，无法帮我解决在电路设计和程序编程过程中所遇到的困难，但是他们在我做论文时不怕辛苦为我准备好了一切，使我能够无后顾之忧的去做论文。

我相信我父母的辛苦不会白费的，我成功了。

这不只是我一个人的成功，是我的老师，我的父母共同努力而取得的成就！

此外，我还要感谢在一起度过愉快的大学生活的全班同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个又一个的困难和疑惑，直至本次毕业设计的顺利完成，在编写程序的过程中，我想特别感谢我的一位江瑞景同学正因为有他的不怕厌倦的帮助和对我的一次又一次的鼓励我才能成功的完成本次的设计，他给予了我很大的帮助。

谢谢大