11基于AT89S52单片机温度控制系统毕业设计改动DOC.docx

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毕业设计

题目：

大棚温度控制系统

系别：

计算机科学系

班级：

计应091

姓名：

XXXX

学号：

000000

指导老师：

XXX

二〇一一年十一月十三日

基于单片机AT89C52的大棚温度控制系统

摘要

瓜果蔬菜的成长与温度有密切关系，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理核心因素是温度控制。

如果温度不适宜，蔬菜就会终止生长或者缓慢生长，从而造成不可预计的财产损失。

为此让温度一直在蔬菜合适的生长范围内很有必要。

但是只靠人工控制不但耗费精力，还极易造成误差。

因此，在21世纪的蔬菜大棚管理中一般都有自动温度控制系统，来控制蔬菜大棚内适宜的温度，来适应生产生活的需要。

单片机微型计算机，是很具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，尤其被采用于控制领域，因此又称为微控制器。

单片机具有本身体积微小、集成度高、性能卓越且稳定、控制能力强、容易扩展、功耗低、价格优惠等特点，所以单片机市场前景广阔。

本设计是通过AT89C52型单片机的控制,来实现对蔬菜大棚温度进行自动控制。

系统以AT89C52单片机为基础,通过数字及模拟式对温度进行采集并检测，通过液晶屏显示当前温度。

当收集到的温度大于系统预设值时，马达就会让风扇转动起来，从而达成自动控制蔬菜大棚里的温度。

【关键词】大棚温度控制系统AT89C52DS18B20LCD1602直流马达

TheGreenhouseTemperatureControlSystem

BasedonAT89C52MCU

Abstract

Thegrowthofvegetablesandtemperaturearecloselyrelated,forvegetableshed,oneofthemostimportantmanagementfactoristhetemperaturecontrol.Temperaturenotappropriate,thenstopthevegetablegrowthorgrowthslowed,causingtheimmeasurableloss.Sowillalwayscontroltemperatureinvegetablegrowthfortherange.Ifonlyonartificialcontrolbothhumanconsumption,andeasytocausetheerror.Therefore,inmodernmanagementofvegetableshed,usuallywithtemperatureautomaticcontrolsystem,tocontrolthevegetablescanopytemperature,toadapttotherequirementsofproduction.

Singlechipmicrocomputersaremicrocomputerasanimportantbranch,isalsoavitalityofthemodel.Singlechipmicrocomputerhereinafterreferredtoasthesinglechipmicrocomputer,isparticularlyapplicabletocontrolfield,soitisalsocalledthemicrocontroller.Singlechipmicrocomputerwithsmallsize,highlevelofintegration,stableperformance,easytocontrolfunctionexpansion,lowpowerconsumption,pricecheapandsoon,sothesinglechipmicrocomputerwideprospectofmarket.

Thisdesignisthroughthesingle-chipmicrocomputercontrol,torealizethecanopytemperaturevegetablesforautomaticcontrol.SystembasedonsinglechipmicrocomputerAT89C52,throughthedigitalandanalogtemperatureinacquisitionanddetection,throughthescreenshowsthecurrenttemperature.Whenthecollectedtemperaturehigherthansystemsetting,motorswilldrivetherotationofthefan,andrealizetheautomaticcontrolthetemperatureoftheshelter.

【Keywords】TemperaturecontrolofthegreenhousessystemAT89C52DS18B20LCD1602DCmotor

第1章绪论

中国南方高温漫长，只有大力推进蔬菜温室栽培来满足人们日常生活需要的蔬菜。

随着生活水平的提高，对蔬菜的要求更高，蔬菜温室温度的控制是一个非常重要的因素。

温度太高，蔬菜就会停止生长或侵蚀。

系统仿真是基于AT89C52单片机实现对温室温度控制自动化（AT89S52存储更强大的使用实际焊接）。

用数字温度计DS18B20采集，将采集到的温度屏幕显示，根据采集的温度分析来控制电机的转动或停止，从而实现对温室温度的控制。

1.1系统的概述

实现对自动控制和电子计算机的应用，农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志。

电子技术的快速发展和近几年的信息技术带来了一场革命，它的管理和控制温室面积的技术，以“设施农业”，“虚拟农业”等新出现的地名。

温度的计算机控制和管理系统的不断吸收、自动控制和信息管理领域的理论方法，结合温室作物栽培的特点，不断创新，逐步完善，使温室种植业实现现代化的真正意义，产业化。

国内外计算机控制技术的发展计算机的发展可以追溯到上世纪40年代，但计算机是用于环境控制开始于第二十世纪60年代。

第二十世纪80年代第一批温室控制计算机的诞生开始，然后温度的计算机控制和管理技术备忘录第一广泛应用于发达国家，发展中国家也出台以后，对自己的系统开发。

这在所有国家同时带来巨大的经济效益，而且大大促进国家农业现代化。

该系统以AT89C52单片机为控制核心，重点是测试和控制蔬菜和设计温室温度。

该仪器具有使用精度高，操作简单的特点，价格低廉，稳定耐用，极具应用前景。

1.2系统的要求

系统应用AT89C52单片机来控制，温度采集则应用了DS18B20数字温度计。

通过LCD1602液晶显示屏显示当前的温度，当检测到的温度超过了系统预设的温度时，马达将带动风扇转动，就实现了在较低的冠层温度的自动控制。

本设计主要实现对温室的温度控制的自动化。

protues7.7仿真软件是用来画电路图，然后根据电路原理图，电路板焊接。

1.3系统的主要模块

1.3.1本系统的主要构成

本系统是一个全自动无需手动的温度检测以及温度控制系统，由以下几个部分组成：

显示电路，AT89C52单片机，马达，温度检测电路，复位电路。

组成图如图1-1。

图1-1温度自动控制主要组成部分

由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C52，此芯片是该电路的枢纽。

由AT89C52首先控制着温度的检测，温度通过检测得到后，从而达到马达自动控制和显示在显示器上。

假如检测的温度大于预设的值那么马达将会带动风扇转动，从而降温。

1.3.2各部分的功能

AT89C52单片机：

它是中央处理器系统，负责控制和操作系统。

温度检测装置：

DS18B20数字温度计对温室温度采集，将温度转换成数字。

显示装置：

主要用于显示检测到的温度。

电机转动带动风机：

主要用于。

关键电路：

设置系统时间和参考温度值。

1.3.3工作原理

首先，系统硬件端口定义，DS18B20端口P1.7定义，P0口控制LCM1602液晶显示器，用于电机控制端口p3.7的定义。

首先，温度采集，温度转换数字采集，采集到的温度从LCM液晶显示。

然后系统温度与采集温度设定值比较，输出控制P3.7水平。

第2章设计的理论基础

整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。

根据系统具体要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。

但要实现对各部分的设计，需要充分了解各部分的理论基础。

此设计的基本组成是：

直流马达，复位电路，按键电路，DS18B20温度检测电路，单片机控制单元，LCD1602显示电路。

本章将依次对涉及到的单元进行介绍。

2.1AT89C52的工作原理

2.1.1CPU的结构

CPU内部是单片机的核心部分，是指挥和执行机制，它决定了单片机的主要功能特点。

从功能上看，CPU是由两个基本部分组成：

运算器和控制器。

下面描述了控制器和运算器。

算术逻辑运算单元包括累加器ACCC，程序状态寄存器PSW，ALU，B寄存器，临时寄存器TMP1临时寄存器tmp2，BCD码调整电路等。

为了提高数据处理和位操作能力，片设置在一些特殊的寄存器，而且增强了处理逻辑电路的功能。

在钻头，携带CY作为位操作累加器，全位操作系统构成一个布尔处理器。

2.1.2CPU的结构I/O口结构

AT89C52单片机有4个8位并行I/O接口，记作P0、P1、P2和P3，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。

每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。

每个端口都包括一个锁存器，一个输出驱动器和输入缓冲器，作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但是这四个通道的功能完全不同。

在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为准双向I/O端口使用，在具有片外扩展存储器系统中，P2口送出高8位地址，P0口为双向总线，分时送出低8位地址和数据的输入/输出。

2.1.3程序存储器

程序存储器用于存放编好的程序和表格常数，通常该区域具有不同的保护措施，以防止该区域的内容被破坏。

程序存储器通过16位的程序计数器来寻址，而寻址的能力为64K字节。

这似的能在6K地址空间内任意寻址，但没有指令使程序能控制从程序存储器空间转移到数据存储空间。

对AT89C52芯片来说，片内有4K字节ROM/EPROM，片外可扩展60K字节EPROM，且统一编址。

在程序存储器中，有6个地址单元被保留用于某些特定的地址。

如表2.1所示：

表2.1AT89C52单片机的复位和中断入口的地址

数据存储器用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲以及标志位等。

AT89C51数据存储器空间也分为内片和外片两大部分，即片内数据存储器RAM和片外数据存储器RAM。

片内数据存储器最大可以寻址256个单元，片外最大可扩展64K字节RAM，并且片内使用的是MOV指令，片外64KROM空间专门为MOVX指令所用。

2.1.4定时器

AT89C51单片机的内部有两个16位可变成定时器0和定时器1，它们都有定时或是事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。

它们具有计数和定时两种工作方式以及四种工作模式。

两个特殊功能寄存器用于确定定时器/计数器的功能和操作方式。

定时器T0的核心是一个加1计数器，它由8位寄存器TH0和TH1组成，可被变成为13位、16位、两个分开的8位等不同的结构。

计数器的输入脉冲源可以是外部脉冲源或系统时钟震荡器，计数器对着两个输入脉冲之一进行递增计数。

定时器T0具有方式0、方式1、方式2和方式3四种工作方式。

T1具有方式0、方式1和方式2三种工作方式。

不管是定时工作方式还是计数方式，定时器T0和T1在对内部时钟或对外部时间计数时，不占用CPU时间，除非定时器/计数器溢出，才可能中断CPU的当前操作。

由此可见，定时器是单片机中效率最高而且工作灵活的部件。

2.1.5中断系统

中断是指中央CPU正在处理某事情的时候，外部发生了某一事件，请求COU迅速去处理，于是，CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件；中断服务处理完成以后，再回到原来被中断的工作，这样的过程称为中断[2]。

AT89C52单片机有五个中断请求源。

其中，两个外部中断源；两个片内定时器/计数器的溢出中断源TE0和TF1；一个片内串行口接受或发送中断源RI或TI。

这些中断请求分别由单片机的特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存。

当几个中断源同时向CPU请求中断，要求CPU提供服务的时候，就存在CPU优先响应哪一个中断请求，于是一些微处理器和单片机规定了每个中断源的优先级别。

2.2单总线数字温度传感器DS18B20检测电路

由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。

这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。

2.2.1DS18B20简单介绍

达拉斯最新的单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”型，体积更小，更适合多种场合，和电压应用到更广泛，更经济。

数字温度传感器DS18B20温度传感器达拉斯半导体公司是第一个支持“一线总线”接口的世界。

温度测量范围从55至+125摄氏度，可编程的9位到12位的转换精度，测量分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设置参数和用户设置存储在EEPROM中的报警温度，仍保存后关闭电源。

16位数字量测温度的符号扩展串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联3或2根电线，CPU只需要一个端口线可以和许多DS18B20通信端口的微处理器，占用更少的，可以节约大量的铅和逻辑电路。

因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，非常方便[3]。

2.2.2DS18B20的性能特点

独特的接口方式，DS18B20只需要一个线可以实现微处理器与DS18B20的双向通信与微处理器连接时。

DS18B20支持多点功能，多个DS18B20可以并联在三线，实现网络多点温度测量。

DS18B20不需要使用任何外部元件，全部传感元件及转换电路集成在一个集成电路晶体管内的形状。

为了适应更宽的电压范围内，电压范围：

3~5.5V，可以由数据线在寄生电源模式。

温度范围55℃～125℃，在－10～＋85℃时精度为±0.5。

零待机功耗。

可编程的分辨率是9对应的解析~12，温度为0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，可实现高精度的温度测量。

在9位分辨率时的温度转换为数字在93.75ms，12位分辨率最多在750ms温度值转换为数字，速度更快。

用户可以自定义报警设置。

报警搜索命令识别和标记超过过程的极限温度的装置。

测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，并可传送CRC校验码，具有较强的抗干扰的纠错能力。

负电压特性，电源极性，不可因为热损坏，但不能正常工作。

以上特点使DS18B20非常适合和多点，远程温度检测系统。

DS18B20的内部结构主要由四部分组成：

64光刻ROM，温度传感器，非挥发的温度报警触发器TH和TL，配置寄存器。

DS18B20引脚排列，各种封装形式如图4所示，DQ为数据输入/输出引脚。

开漏单总线接口引脚。

当使用寄生电源，也可以为该装置提供电源；接地信号；VDD的VDD引脚可选择。

在寄生电源工作时，该引脚必须接地。

2.2.3DS18B20的测温原理

对DS18B20进行温度测量的原理，低的晶体振荡频率温度系数受温度的影响小，脉冲信号产生减法计数器1固定频率的晶体振荡器，高温度系数随温度变化的振荡频率明显改变，所产生的信号作为输入脉冲减法计数为2，也意味着数着门，时钟脉冲计数门打开时，DS18B20对低温度系数振荡器产生的计数，进而完成温度测量在打开门数的时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，第一个对应于55℃分别在减法计数器1和温度寄存器，减法计数器1和温度寄存器对应于设定在55度。

减法减法计数脉冲信号计数振荡器产生一个较低的温度系数为1，当计数器预置值的1降低到0，温度寄存器的值将加1，预置减法计数器1将重新加载，降低晶体的温度系数产生计数器1的启动脉冲信号计数，所以直到减法计数器2循环计数0，累计停止温度寄存器的值，然后在温度寄存器中的温度测量。

在非线性补偿和温度输出过程校正斜率累加器，修正减法计数器预置值，只要计数门没关将重复上述过程，直到达到温度，测得的温度值寄存器的值，这是原则的DS18B20温度测量。

此外，由于单线通信功能是完整的，它有严格的时隙概念，因此读写时序是非常重要的。

基于不同的DS18B20操作系统必须按照协议。

DS18B20传输协议功能：

初始化ROM命令发送存储器操作指令来处理数据。

2.3LCD1602液晶显示器

2.3.1LCD1602简介

字符型LCD1602通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样，引脚定义如表2.2所示：

表2.2引脚接口说明表

第1脚：

VSS为地电源。

第2脚：

VDD接5V正电源。

第3脚：

VL液晶显示对比度调整时，电源连接到正极，对比度最弱，接地，最高的对比度，对比度太高会产生“鬼”，可以通过一个10kΩ的电位器用来调节对比度。

第4脚：

RS为寄存器选择，高电平选择数据寄存器，低选择指令寄存器。

第5脚：

的R/W为读写信号线，高水平的读操作，写操作，低。

当RS和R/W是低可以书面指示或显示地址，当RS为低和R/W是高水平可以读忙信号，当RS是高R/W为低时，数据可以被写入。

第6脚：

E端使能端，当E端为低从高跳，液晶模块执行命令。

第7～14脚：

D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：

背光源正极。

第16脚：

背光源负极。

2.3.21602LCD的指令说明及时序

  1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令[6]，如表2.3所示：

表2.3控制命令表

  1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。

1为高电平、0为低电平。

指令1：

清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。

指令2：

光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：

光标和显示模式设置I/D：

光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:

屏幕上所有文字是否左移或者右移。

高电平表示有效，低电平则无效。

指令4：

显示开关控制。

D：

控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：

控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：

控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：

光标或显示移位S/C：

高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：

功能设置命令DL：

高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：

低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:

低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。

指令7：

字符发生器RAM地址设置。

指令8：

DDRAM地址设置。

指令9：

读忙信号和光标地址BF：

为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：

写数据。

指令11：

读数据。

 LCD1602读写时序如表2.4所示：

表2.4基本操作时序表

读状态

输入

RS=L，R/W=H，E=H

输出

D0—D7=状态字

写指令

输入

RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲

输出

无

读数据

输入

RS=H，R/W=H，E=H

输出

D0—D7=数据

写数据

输入

RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲

输出

无

2.4直流马达

电机，又称为马达或电机，是一种电能转换成机械能，然后利用机械能转化为动能，用来驱动其他装置的电气设备。

电机的类型是非常多样，但大致可分为在不同的场合使用交流电机和直流电机。

2.4.1马达工作的原理

马达的旋转原理的依据为佛来明左手定则，当导线置放于磁场内，若导线通上电流，则导线会切割磁场线使导线产生移动。

电流进入线圈产生磁场，利用电流的磁效应，使电磁铁在固定的磁铁内连续转动的装置，可以将电能转换成力学能。

与永久磁铁或由另一组线圈所产生的磁场互相作用产生动力直流马达的原理是定子不动，转子依相互作用所产生作用力的方向运动[7]。

电枢:

多匝绕组铁芯可以绕轴旋转。

场磁铁产生的磁场：

一个强大的永久磁铁或电磁铁。

集电环：

线圈端部连接到两个半圆形的集电环，与线圈的转动，可以改变电流方向改变装置方向。

每个半匝线圈，电流的方向改变一次。

电刷：

通常使用碳钢，刷集电环接触的固定位置，用于连接到电源。

2.4.2马达的基本构造

电动机的种类很多，以基本结构来说，其组成主要由定子和转子所构成。

定子在空间中静止不动，转子则可绕轴转动，由轴承支撑。

定子与转子之间会有一定空气间隙，以确保转子能自由转动。

定子与转子绕上线圈，通上电流产生磁场，就成为电磁铁，定子和转子其中之一亦可为永久磁铁[8]。

第3章系统的硬件组成电路设计

系统的硬件部分包括：

主控制器AT89C52单片机，温度传感器DS18B20，LCD1602，显示电路，报警装置组成电动机。

主控单片机端口连接各个模块，初步选定的电子元件将被应用到图，然后绘制原理图，根据电路板焊接原理。

3.1系统总硬件设计

首先，18B20端口P1.3，P2.4p2.5，硬件系统的定义，P2.6和P0口控制LCM1602液晶显示，用于电机控制端口P1.5的定义，喇叭控制端口P1.7。

首先，温度采集，温度转换数字采集，采集到的温度从LCM液晶显示。

然后将采集到的温度属于哪个软件的设置范围，输出和控制P1.5水平。

电路原理图如3-1所示：

图3-1电路原理图

3.2时钟电路

AT89C52芯片，高增益反相放大器，用于构成振荡器。

反向放大器的输入端悬空，XTAL2输出为。

在txal1和XTAL2端跳线由石英晶体和电容自激振荡器[10]，如图3-2所示。

电容C1和C222pf，电容的选择有不同的效应对振荡频率调谐。

但石英晶体本身的校准频率是单片机的振动频率的决定因素。

图3-2时钟电路

时钟电路中，两个电容都选择22pF的电容，电容各一端接与晶振相连，各一端接地。

选择的晶振是频率为12MHZ。

此模块就是产生像时钟一样准确的振荡电路。

3.3AT89C52的复位电路

AT89C52单片机的复位开关，通常采用两种方式手动复位自动功率。

本系统采用上电复位电路，如图3-3所示，复位所谓权力，是指单片机只要一上电，会自动进入复位状态。

在瞬时功率，电容C通过电阻R充电，RST端用于复位脉冲。

图3-3复位电路

复位电路的基本功能提供复位信号：

当电源接通时，直到系统供电稳定，复位信号的撤销。