本科毕业设计多功能温室检测控制系统设 计.docx
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本科毕业设计多功能温室检测控制系统设计
编号
淮安信息职业技术学院
毕业论文
题目
多功能温室检测控制系统设计
学生姓名
王洪阳
学号
17
院系
电子工程学院
专业
栽培生产
班级
159111
指导教师
贾艳丽
顾问教师
二〇一三年六月
摘要
摘要正文输入
课题背景
课题设计
课题结果
温室环境系统是一个多变量、非线性、时变和滞后的系统。
其中，温度和湿度的变化是最基本的因子，对农业作物影响最为显著。
本文以AT89C51单片机为核心，选用DS18B20温度传感器和Al2O3型湿度传感器，设计实现了温室大棚温、湿度测控系统。
系统由主程序、数据采集与显示、温湿度参数设置、执行机构控制、报警等模块组成。
与传统测试系统相比具有结构简单、体积小、成本低、通用性好、易于实现等特点。
关键词：
AT89C51；温度传感器；湿度传感器；A/D转换
Abstract
英文摘要正文输入
【格式刷】
ThissystemtakestheAT89C51singlechipasthecontrolcore,usingthetemperaturesensorAD590tocarryonreal-timegatheringandcontrollingtothegreenhouseofvegetables,soitcanrealizesauto-controltothegreenhouse’stemperature.Thissystemcontainstheminiaturesinglechipsystemmodule,thetemperaturegatheringmodule,theheatermodule,thedrop-temperaturemodule,thekeypressedmoduleandthedisplaymodule.Thegatheringtemperatureorthesettingtemperatureisdisplayedthroughtheseven-segLED.Itcanbeestablishednewtemperaturevalueinthegreenhousethroughpressingbuttons,whenthistemperaturevalueishigherthanthegatheringtemperaturevalue,thenmakestheheaterworkinordertoachievethedefinedvalue;Otherwise,theheaterknocksoff,andopenstheventilatorasfastastoachievethesupposedtemperature.Itwillbeeffectiveandreliabletoexamandcontrolthetemperatureofthegreenhousebyusingthissystem,thusguarantsthecropgrowingfineunderthebesttemperaturecondition,andenhancesthecrops’qualityandoutput.
Keywords:
Singlechip;Temperaturesensor;Temperaturecontrol;Temperaturedisplay;Keyboardentry;Greenhouse
第一章绪论
1.1课题研究背景
温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类观赏花卉对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。
随着现代科技的发展，电子计算机、微控制器已用于控制温室环境。
系统可自动控制加热、降温、通风。
根据需要，通过按键将温度、湿度等信息输入MCU，根据情况可随时调节环境。
温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。
【从选题表中复制，演示，第一章至少2页】
1.2课题设计要求
正文部分
【奇偶页演示】
本设计主要是要完成对温室内温度、湿度等参数的自动检测、显示、控制以及存储、报警的过程。
先通过放置在温室内的温湿度传感器对温度、湿度进行定时巡回检测，然后把收集到的数据传送给微处理器（AT89C51），微处理器通过对采集到的信号进行分析比较。
若测量温湿度在给定的温湿度安全范围则表明所测环境温湿度正常，各工作器件可在此环境中继续工作；若测量温湿度不在给定的温湿度安全范围内，则相应报警系统工作，发出报警，说明所测环境温湿度需要调整，并通过按键控制温湿度参数的调整。
最后将采集的温湿度参数在液晶模块上显示或直接传到上位机显示、存储。
第二章系统硬件设计
2.1单片机最小系统设计
本系统采用Atmel公司所生产的MCS—51系列中的AT89C51单片机[4]。
AT89C51单片机小系统如图3.1所示：
图3.1单片机小系统
2.1.1AT89S52芯片性能
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案
2.1.2AT89S51最小硬件系统
本系统采用Atmel公司所生产的MCS—51系列中的AT89C51单片机[4]。
AT89C51单片机小系统如图3.1所示：
图3.1单片机小系统
2.1.3时钟
AT89C51内部已具备振荡电路，只要在接地引脚上面的两个引脚（即19、18脚）连接简单的石英晶体即可。
AT89C51的时钟频率为12MHz。
2.2液晶显示电路设计
译码IC及温度显示的电路图如图3.4所示。
显示部分的工作原理是，它将温度转换的数字量，即温度值，经由AT89C51的P1口由两个译码IC输出并分别送入两个七段数码管显示[8]，这两个LED都是共阳极的。
图3.4译码IC及温度显示
2.2.1译码IC7447
BCD码转换成7段LED数码管的译码驱动IC，如图3.5所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS49[9]。
其中的7446及7447输出低电平驱动的显示码，用以推动共阳极7段LED数码管；而7448及74LS49输出高电平驱动显示码，用以推动共阴极7段LED数码管，7446、7447与7448的引脚相同（双并排16pins）。
7447引脚说明：
1、D、C、B、A：
BCD码输入引脚。
2、a、b、c、……g：
7段数码管输出引脚。
3、/LT：
本引脚为测试引脚，当接高电平时，所连接的7段LED数码管全亮。
正常显示下应接低电平。
4、/RBI：
本引脚为涟波淹没输入引脚，正常显示下应接低电平。
5、/BI和/RBO：
本引脚为淹没输入或涟波淹没输出引脚，正常显示下应接低电平。
图3.5译码IC7447
2.3温度检测电路设计
2.3.1温度传感器介绍
AD590电流输出型两端温度传感器
AD590是AD公司利用PN结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器.（热敏器件） AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。
它的主要特性如下：
1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：
mA/K式中：
—流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T—热力学温度，单位为K。
2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃。
3、AD590的电源电压范围为4V～30V。
电源电压可在4V~6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。
AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。
4、输出电阻为710MW。
5、精度高。
AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。
AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流,在8051的各种课本中常看到它,相当常用到。
图3-5-1AD590管脚与电路符号
AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到需要的温度值，根据特性分档，AD590的后缀以I、J、K、L、M表示。
AD590L、AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如上图1所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V+，2脚为电流输出端I，3脚为管壳，一般不用。
如图3-5-1所示
在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和5~30V的直流电源相连，并在输出端中接一个1K的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mv/K的电压信号，数字显示温度计的设计。
AD590其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。
可广泛应用于各种冰箱、粮仓、空调、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域。
AD590的输出电流值说明如下：
其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流IOUT=（273+25）=298μA。
2.3.2温度传感器电路设计
【演示：
每章开头都是从奇数页开始，奇数页页眉设置】
2.4按键扫描电路
图3.6是键盘扫描的电路图，其中74922[10]是键盘扫描IC。
键盘扫描电路的原理是，将键盘接在一个键盘扫描IC74922上，当在键盘上按下键时，相关的键码将通过74922的A、B、C、D口线传递给AT89C51单片机。
图3.6键盘扫描电路
2.4.1键盘
本键盘采用电话式键盘，其结构如图3.7所示。
键盘是接在键盘扫描IC74922（上图3.6所示）上面的，键盘的输入通过74922的X1——X4和Y1——Y4输入。
X1X2X3
Y1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
*
0
#
Y2
Y3
Y4
图3.7电话式键盘
但鉴于键盘扫描IC为4*4形式，以下键盘编码每行后面都有0FFH，以配合硬件使用。
按键及分别对应的键盘编码如表3所示：
表3键盘编码
按键
1
2
3
4
5
6
对应编码
01H
02H
03H
04H
05H
06H
按键
7
8
9
*
0
#
对应编码
07H
08H
09H
0AH
00H
OBH
2.4.2键盘扫描芯片
键盘扫描芯片74922的图形如图3.6所示。
键盘扫描IC74922的工作过程是这样的：
X1——X4接键盘的行，Y1——Y4接键盘的列，按键信息由这几个口输入，由A、B、C、D四个口输出到P3口的低四位，再通过P1口经过译码IC显示在LED上。
键盘扫描芯片不断查询是否有按键输入，当查询到有按键时，DA置1，同时执行相应的程序，比较温度是否超出上、下限，进而决定是加热还是降温。
第三章系统软件设计
3.1系统程序框图
正文部分（有图有解释）
本温度控制系统的总体设计思路见图3.8的主程序流程图，系统采用温度传感器AD590采集温度数据，再由ADC0804模数转换器将温度转化为单片机可以处理的数据。
本系统将温度总体控制在20℃到30℃之间，并且可以通过键盘输入要设定的温度值，并通过7段数码管显示出来。
在整个系统的运行期间，有一个定时器T0中断每隔20ms扫描一次，用于当前温度与设定温度的比较，然后发出加温或降温的命令。
3.2温度检测程序设计
3.2.1DS18b20编程规则
正文部分
3.2.2温度检测程序框图
第四章系统调试
4.1温度检测
正文部分
测试步骤或框图；
测试结果（有图）；
可以仿真结果，也可以实物测量结果；
程序代码如下：
ORG00H
JMPSTART
ORG0BH
JMPTIM0;定时器T0中断子程序
START:
MOVTMOD,#01H;选择TIMER0，MODE1
MOVTH0,#60
MOVTL0,#76
SETBTR0;启动定时器T0
MOVIE,#82H
MOVR4,#09H;（30H）--（38H）寄存器
MOVR0,#30H
CLEAR:
MOV@R0,#00H;清除RAM（30H）--（38H）
DJNZR4,CLEAR
MOVA,#00H
MOVDPTR,#TABLE1
MOVCA,@A+DPTR
MOV34H,A;（34H）为上限温度--30度
MOVA,#01H
MOVDPTR,#TABLE1
MOVCA,@A+DPTR
MOV35H,A;（35H）为下限温度--20度
MOV36H,#0FFH;（36H）为存储的旧温度值
START0:
MOVX@R0,A;/WR=0,ADC0804开始转换
WAIT:
JBP3.4,KEYIN;P3.4=1表示有按键，转往按键子程序
JBP2.0,ADC;检测ADC0804转换完成否？
P2.0=1，
;则完成
JMPWAIT
ADC:
MOVXA,@R0;将转换好的数据送入累加器
MOV37H,A;温度的比较。
将现温度值存入37H
CLRC
SUBBA,36H;现温度值减去旧温度寄存器的值
JCTDOWN
TUP:
MOVA,37H;将现温度值存入A
CLRC
SUBBA,34H;与上限温度作比较
JNCPOFF;C=0表示比上限温度大，必须停止加热
JMPLOOP
PON:
CLRP2.1
JMPSTART0
POFF:
SETBP2.1;继电器不动作，即停止加热
JMPLOOP
TDOWN:
MOVA,37H;将现温度值存入A
CLRC
SUBBA,35H;与下限温度作比较
JCPON;C=1表示比下限温度小，须加热
JMPLOOP
LOOP:
MOV36H,37H;将现温度值存入36H中
CLRA
MOVR4,#0FFH;延迟
DJNZR4,$
CALLL1;二--十进制转换程序
MOV21H,#10H;显示延迟
NOVR1,#30H
DISP1:
CALLDISP;温度值的显示
DJNZ21H,DISP1
JMPSTART0
正文部分
通过编译器编译，观察各个寄存器和输出端口的值，发现程序能够完成既定的各项功能。
温室结构的参数为：
屋脊高5.2m，檐高3m，单跨度6.5m，长为20m，地面面积为130平方米。
这个薄膜温室的特点是：
1.能在可见光0.4－0.7微米范围内得到最大光照。
2.薄膜内表面的涂层处理能够有效地解决温室结露。
3.三层共挤技术使薄膜外层表面形成光滑表面，有效防止灰尘堆积。
4.采用双层充气膜，可大大提高温室保温性能，节省运行成本。
要求温度的上限为30℃，下限为20℃。
通过对温室运行时的实际观测，摘录一组数据如表1所示：
表1测试数据
温度提升区间（℃）
20℃→22℃
22℃→25℃
25℃→27℃
27℃→30℃
所需时间（s）
60
90
60
90
实际达到的温度值（℃）
21．6
24．7
27．2
30．3
绝对误差（℃）
0．4
0．3
0．2
0．3
从运行结果来看，控制后的温度误差范围小于等于0.5℃,控制后的温室温度能够达到作物生长环境的要求。
第五章总结与展望
5.1总结
老师提供（至少2页）
【第六章的格式有错误，学生修改】
5.2展望
老师提供
致谢
在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师****（副教授）表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！
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在论文工作中，遇到了。
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，一直得到****老师的亲切关怀和悉心指导，使我。
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****老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。
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再一次向他表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助!
值此论文完成之际，谨向****老师致以最崇高的谢意!
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在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。
为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!
特别感谢我的师兄****、****、****，以及师姐****、****对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!
还要感谢一直关心帮助我成长的室友****、****！
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在我即将完成学业之际，我深深地感谢我的家人给予我的全力支持！
最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!
参考文献
◆学术期刊格式：
【老师提供】
序号第一作者，第二作者，第三作者等题名学术期刊刊名出版年份卷号（期号）起页—止页
例：
1.高景德,王祥珩.交流电机的多回路理论[J].清华大学学报,1987,27
（1）:
1—8（完整的）
2.高景德,王祥珩.交流电机的多回路理论[J].清华大学学报,1987
（1）:
1—8（缺卷的）
3.ChenS,BillingSA,CowanCF,etal.PracticalidentificationofMARMAXmodels.IntJControl,1990,52（6）:
1327—1350（完整的）
◆学术著作格式
序号作者学术著作书名版次（首版免注）翻译者出版地:
出版社，出版年起页—止页
例：
4.竺可桢.物理学[M].北京:
科学出版社,1973.1—3
5.霍夫斯基主编.禽病学[M]:
下册.第7版.胡祥壁等译.北京:
农业出版社,1981.7—9
6.AhoAV,SethiR,UlhmanJD.CompilersPrinciples.NewYork:
AddisomWedley,1986.277—3083
◆有KSBN号的论文集格式
序号作者题名见（In:
）主编.（,eds.）有KSBN号的论文集名出版地:
出版社，出版年起页—止页
例：
7.张全福，王里青.”百家争鸣”与理工科学报编辑工作[C].见:
郑福寿主编.学报编论丛:
第二集.南京:
河海大学出版社,1991.1—4
8.DupontB.Bonemarrowtransplantationinseverecombinedimmunodeficiency[C].In:
WhiteHJ,SmithR,eds.Proc.ofthe3rdAnnualMeetingofImSocforExperimentalHematology（ISEH）.Houstom:
ISEH,1974.44--464
◆学位论文格式
序号作者题名:
[硕士或博士学位论文]保存地点:
保存单位年份
例：
9.张竹生.微分半动力系统的不变集[D]:
[博士学位论文].北京:
北京大学数学系,1983
10.余勇.劲性混凝土柱抗震性能的试验研究[D]:
[硕士学位论文].南京:
东南大学土木工程学院,1998
◆专利文献格式
序号专利申请者题名国别,专利文献种类,专利号出版日期
例：
11.姜锡洲.一种温热外敷药制备方法[P].中国专利,881056073.1989—07—266
◆技术标准格式
序号起草责任者标准代号标准顺序号—发布年标准名称出版地:
出版社,出版年
例：
12.全国文献工作标准化技术委员会第六分委员会.CB6447—S6文摘编写规则[S].北京:
喂标准出版社,1986
◆报纸文献格式
序号作者文献题名报纸名,出版日期（版面次序）
例：
13.谢希德.创新学习的交思路[N].人民日报,1998—12—25（10）
◆电子文献格式
序号作者文献题名电子文献类型标示载体类型标示文献网址或出处,更新/引用日期
例：
14.万锦坤.中国大学学报论文文摘（1983—1993）（英文版）[DB/CD].北京：
中国大百科全书出版社，1996
15.王明亮.标准化数据库系统工程新进展[EB/OL].2.html,1998—08—16
注：
请毕业生在论文书写完成后，将所有论文格式要求删除掉。
附录1系统硬件电路
附硬件总电路
附录2程序源代码
附部分程序代码
【字体格式、间距不对，请学生修改】
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