大棚温度控制系统设计报告Word文档格式.docx

1、220V/50Hz 10第一章 序言 1第二章 总体设计及个人分工 2第三章 传感器设计及应用 4第四章 总结 8第一章 序言随着人口增长，农业生产不得不采取新方法和途径满足人们生活需要，大棚技术出现改善了农业生产窘迫现状。塑料大棚技术就是模拟生物生长条件，创造人工气象环境，消除温度对农作物生长限制，使农作物在不适宜季节也能满足市场需求。随着大棚技术普及，对大棚温度控制成为了一个重要课题。早期温度控制是简单通过温度计测量，然后进行升温或降温处理，进行是人工测量，耗费大量人力物力，温度控制成为一项复杂程序。大多数蔬菜大棚以单个家庭作业为主，种植户为蔬菜大棚配备多参数智能设备，经济成本很高，因此将

2、温度控制由复杂人为控制转化为自动化机械控制成为必然。目前现代化温度控制已经发展很完备了，通过传感器检测基本上可以实现对各个执行机构自动控制，应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理自动化，是农业现代化重要标志之一。近年来电子技术和信息技术飞速发展，温度计算机控制及管理系统正在不断吸收自动控制和信息管理领域理论和方法，结合温室作物种植特点，不断创新，逐步完善，从而使温室种植业实现真正意义上现代化，产业化。温度计算机控制及管理技术便函先在发达国家得到广泛应用，后来各发展中国家也都纷纷引进，开发出适合自己系统。这在给各国带来了巨大经济效益同时，也极大地推动了各国农业现代化进程。本系统以AT89S5

3、2单片机为控制核心，主要是为了对蔬菜大棚内温度进行检测及控制而设计。该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定应用前景。第二章总体设计及个人分工2.1设计任务设计出一个蔬菜大棚温度控制系统。该系统温度上下限报警值可以通过人工设定，并能够在外界温度高于设置温度上限时实现排风扇自动运转通风降温，在外界温度低于设置温度下限时实现热风机自动加热升温，以保持大棚内部温度始终处于适合蔬菜生长温度范围内。2.2任务要求设计基于AT89C52单片机蔬菜大棚温度控制系统，用于自动调节大棚内部温度。大棚内部温度始终控制在10-30之间。2.3系统基本方案 根据任务要求，该系统模块

4、可以划分为以下几个部分：键盘模块，温度测量模块，显示电路模块，报警模块。根据各个模块不同功能特点，分别做了几种不同设计方案并且进行了相关方面论证。2.3.1各模块电路方案选择及论证本温度控制系统由AT89C52单片机及其外围电路共同完成，独立键盘作为人机接口，通过单片机I/O口输入，从而实现手动控制及人工调节，DS18B20将检测到温度值转换为数字量输入到单片机中，通过单片机处理实现相应温度控制功能，强电控制及驱动电路来控制热风机及通风机启停，报警电路在温度超过设定范围时发出报警声，显示模块由液晶显示器实现，使人们比较直观进行温度设置，了解受控温度温度信息。2.3.2系统设计指标10;2.4系

5、统各模块硬件设计电路系统框图2.4.1单片机模块单片机选用AT89S52，是一种低功耗高性能微控制器，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，在单芯片上拥有灵巧八位CPU和系统可编程Flash，使得AT89S52成为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活有效解决方案。2.4.2温度采集模块我们大棚控制系统所采用温度传感器为DS18B20，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强新型数字温度传感器是解决这些问题最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好测温效果。DS18B20可以程序设定912位分辨率，精度为0.5C

6、。可选更小封装方式，更宽电压适用范围。分辨率设定，及用户设定报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20性能是新一代产品中最好因此选用DS18B20传感器。2.4.3电源模块电源模块采用LM78M05获得+5V稳定电压，输入电压为+12V，通过一个220V-12V小型变压器提供。如图电容c6和c8用作低频滤波，使输入和输出电压更加平滑稳定；电容c7和c9用于滤除高频信号成分，以降低高频信号对工作电路稳定性影响。同时，LM78M05必须加装散热片。2.4.4强电驱动及控制模块该模块电路采用过零触发光电耦合器件MOC3061，将弱电及强电控制分开，实现前后级电路电气隔离，如图所示，

7、为热风机控制电路。当温室内温度超过设定温度上限时，单片机p3-3脚输出低电平，经驱动门7407驱动MOC3061内部光电二极管发光，在其输出端4及6之间得到输出电压，触发双向可控硅KS导通，使热风机、通风机交流接触器获得220V/380V工作电压。2.4.5数据显示模块单片机系统中，一般数据显示有终端两大类一是LED数码管显示，而是LCD液晶显示。LED显示亮度高但显示数据位数多时就需要较多数码管，引脚多，接线麻烦，并且显示字符代表不同信息因此选用LCD液晶显示。2.4.6报警模块报警模块由三极管和小型扬声器组成，当温度超过设定范围时扬声器发出报警声，报警音由程序产生，通过不同长度延时，形成音

8、频信号。2.5系统软件设计系统主程序首先对系统进行初始化，定义端口，DS18B20初始化，LCD初始化，显示开机画面，键盘处理等，键盘处理程序中调用子程序完成温度检测和调控，键盘处理循环执行，系统不断显示新温度信息。2.6个人分工吴灵智（组长）：单片机选择及编程赵美玲：传感器选择及应用汪栋翔：温度测量及控制编程王江涛：发热制冷装置及电路设计张博文：LCD选择及编程三个人任务单片机篇1.单片机型号选择 由于s52单片机价位及c51单片机价位相差不大，且及c51完全兼容，比c51功能更加强大，所以这次设计中我选择单片机型号为AT89S52单片机。2.引脚说明 AT89S52 是一种低功耗、高性能C

9、MOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，及工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0

10、Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数 AT89S52引脚图 DIP封装 器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 AT89S52-24PU AT89S52引脚图 DI封装P0 口P0口是一个8位漏极开路双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收

11、指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。P1 口P1 口是一个具有内部上拉电阻8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用

12、）P2 口P2 口是一个具有内部上拉电阻8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据 存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口P3 口是一个具有内部

13、上拉电阻8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INTO（外中断0）P3.3 INT1（外中断1）P3.4 TO（定时/计数器0）P3.5 T1（定时/计数器1）P3.6 WR（外部数据 存储器写选通）P3.7 RD（外部数据 存储器读选通）此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存 编程和程序校验控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器

14、周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率1/6输出固定脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目。要注意是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器 编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中8EH单元D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器指令。FLASH存储器 编程时