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1、 专业整理 学习帮手 XXX 大学学 XXX 学学院 本科毕毕业业论论文 设设计计 题题 目 温温室大棚内内的温温度检测检测与与控制系统统的设计设计 学学 部 专业专业班级级 学学 号号 专业整理 学习帮手 学学生姓名 指导导教教师师姓名 指导导教教师职师职称称 201 年 月 日 温室大棚内的温度检测与控制系统的设计 摘 要 本系统以 AT89C51 单片机为控制核心 利用温度传感器 AD590 对蔬菜大棚内的温 度进行实时采集与控制 实现温室温度的自动控制 本系统由单片机小系统模块 温度 采集模块 加热模块 降温模块 按键以及显示模块六个部分组成 可以通过按键设定 温室的温度值 采集的温度
2、和设定的温度通过 LED 数码管显示 当所设定的温度值比采 集的温度大时 通过加热器加热 以达到设定值 反之 开启降温风扇 以快速达到降 温效果 通过该系统 对蔬菜大棚内的温度进行有效 可靠地检测与控制 从而保证大 棚内作物在最佳的温度条件下生长 提高质量和产量 关键词 单片机 温度传感器 温度控制 温度显示 键盘输入 温室 Automatic Temperature Control System of Greenhouse College of Physics Science and Information Engineering Jishou University Jishou Hunan
3、 416000 专业整理 学习帮手 Abstract This system takes the AT89C51 single chip as the control core using the temperature sensor AD590 to carry on real time gathering and controlling to the greenhouse of vegetables so it can realizes auto control to the greenhouse s temperature This system contains the miniatu
4、re single chip system module the temperature gathering module the heater module the drop temperature module the key pressed module and the display module The gathering temperature or the setting temperature is displayed through the seven seg LED It can be established new temperature value in the gre
5、enhouse through pressing buttons when this temperature value is higher than the gathering temperature value then makes the heater work in order to achieve the defined value Otherwise the heater knocks off and opens the ventilator as fast as to achieve the supposed temperature It will be effective an
6、d reliable to exam and control the temperature of the greenhouse by using this system thus guarants the crop growing fine under the best temperature condition and enhances the crops quality and output Key words Single chip Temperature sensor Temperature control Temperature display Keyboard entry Gre
7、enhouse 目 录录 1 引言 1 2 硬件设计设计 3 2 1 设计思路 3 2 2 总体设计框图 3 2 3 基于 AT89C51 的单片机小系统 4 2 3 1 时钟脉冲 4 专业整理 学习帮手 2 3 2 复位电路 5 2 4 温度采集模块 5 2 4 1 与温度传感器 AD590 配合使用的各个运算放大器 OPA 的功能 6 2 4 2 温度转换器 ADC0804 的功能 7 2 5 显示模块 9 2 5 1 译码 IC 7447 9 2 5 2 段 LED 数码七管 10 2 6 键盘扫描 11 2 6 1 键盘 11 2 6 2 键盘扫描芯片 12 2 7 WP 型温室加热器
8、 12 2 8 降温模块 13 3 软软件设计设计 15 3 1 主程序 15 3 2 定时器 T0 中断 17 3 3 显示模块 19 3 4 按键扫描 20 4 测试测试分析 23 专业整理 学习帮手 结结束语语 24 参参考文献献 25 致 谢谢 26 附 录录 27 附录 1 系统电路图 27 附录 2 源程序代码 27 专业整理 学习帮手 1 引言 温度 压力 流量和液位是四种最常见的过程变量 1 其中温度是一个非常重 要的过程变量 因为它直接影响工农业生产 国防建设 科学研究 对外贸易以及 人民生活各个领域 因此 作为温度控制系统的恒温系统广泛应用于农业 石油 化工 冶金 食品 医
9、药 商检 国防 教学 科研等领域 温度的合理 准确 便捷的控制对提高产品质量和生产技术水平具有重要意义 作为人口大国 通过发 展高科技提高农产品的产量有着十分现实的实际意义 而运用农业恒温系统是现代 设施农业领域中的核心内容之一 运用于农业的恒温系统是一种通过计算机实现温 室环境因子实时调控的网络控制技术 集农业科技上的高 精 尖技术和计算机自 动控制技术于一体 是现代农业科技向产业转化的物质基础 传统的恒温系统采用模拟电路设计 存在不可避免的缺陷 如温度控制的精度 差 易出现温度的漂移 电路结构复杂 缺乏友好的人机截面 温度控制的实时性 差等 随着蔬菜大棚的迅速增多 人们对其性能要求也越来越
10、高 特别是为了提高 生产效率 对大棚的自动化程度要求也越来越高 随着单片机及各种电子器件性价 比的迅速提高 使得这种要求变为可能 温室环境控制是在充分利用自然资源的基础上 通过改变环境变量 如温度 湿度 光度等来获得植物的最佳生长环境 从而达到增加作物产量 改善作物品质 专业整理 学习帮手 调节作物生长周期 提高经济效益的目的 温室控制应做到 1 温室中承载的是 有生命的植物 因此保证温室中培育对象的安全是最基本的要求 2 为了保证温 室中培育对象的良性生长 温室的气候调节过程需缓慢进行 应尽可能通过各种设 施运作减少温室外部气候变化对温室环境气候的影响 3 严格按照温室中培育对 象的生长规律
11、分阶段对温室进行控制 在每个阶段都需保证环境气候 水肥 放病 虫害等指标达到要求 4 随时根据市场现有的信息预测市场未来的变化 从而决 定对温室的投入 控制产品的上市时间 5 实现农业可持续发展的根本保障是在 农业生产过程中保护生态环境 因此温室生产要考虑生态效益的要求 不施农药 保持土壤原有酸碱度 保护地下水和空气不受污染等 6 尽可能低成本运作 例 如尽量利用太阳能 选择最适宜的加温温度 营养液在线检测和循环使用 尽可能 低成本通风 低消耗除湿 7 温室控制系统的最理想目标是保证良好的综合效益 即在保证生态效益的前提下 提高经济效益 也就是产量提高 能源消耗降低 资 源消耗减少 本文设计的
12、恒温系统采用 AT89C51 单片机 2 控制技术对温度进行调节 具有操 作简单便捷 采集方便准确 适应性强 成本低以及节省能源的特点 可明显增加 使用者的经济效益 该系统不但可以推行到温室中 还可以应用于其他进行温度调 节的场合 随着科学技术的进步 这种温度控制系统已经有了越来越多的应用 给 专业整理 学习帮手 人们的生活和生产带来了极大的便利 比如说温度控制系统可以应用在各种高档智 能连栋温室 日光温室生态酒店 生态洗浴工程设计 家庭休闲温室 异型温室 楼顶温室设计 现代化畜禽舍的设计等等 专业整理 学习帮手 专业整理 学习帮手 专业整理 学习帮手 2 硬件设计 本系统要控制的对象为这样一
13、个规模的温室 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 3 要实现的 目标是 使薄膜温室的温度保持在 20 30 之间 在这个区域内温度值是可 设定的 2 1 设计思路 系统原理框图如图 2 1 所示 温室温度自动控制系统总体电路图见附录一 本 系统由单片机小系统模块 温度采集模块 WP 型温室加热器 降温模块 按键以 及显示模块六个部分组成 通过按键设定温度值 设定的温度值和采集的温度值都 可以通过 LED 数码管显示 当所设定的温度值比采集的温度大时 通过加热器加热 以达到设定值 反之 开启降温风扇 以快速达到降温效果 该系
14、统对温度的控制 范围在 20 30 温度控制的误差小于等于 0 5 通过使用该系统 对蔬菜 大棚内的温度进行有效 可靠地检测与控制 保证大棚内作物在最佳的温度条件下生 长 提高质量和产量 2 2 总体设计框图 温度采集 键盘扫描 显示 WP 型温室加热器 AT89C51 控制系统 降温模块 专业整理 学习帮手 图 2 1 系统原理框图 专业整理 学习帮手 该系统分为六个模块 分别是单片机小系统模块 温度采集模块 显示模块 键盘扫描模块 加热模块和降温模块 现分别介绍如下 2 3 基于 AT89C51 的单片机小系统 本系统采用 Atmel 公司所生产的 MCS 51 系列中的 AT89C51
15、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 这个小系统由两部分组成 现介绍如下 2 3 1 时钟脉冲 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 专业整理 学习帮手 脚 连接简单的石英晶体即可 AT89C51 的时钟频率为 12MHz 2 3 2 复位电路 AT89C51 的复位引脚 Reset 5 为第 9 脚 当此引脚连接高电平超过 2 个机 器周期 一个机器周期为 6 个时钟脉冲 即可产生复位的动作 以 12MHz 的时钟 脉冲为例 每个时钟脉冲 1us 两个机器周期为 12us 因此 在第 9 脚上连接一个
16、 12us 以上的高电平脉冲 即可产生复位的动作 对于上电复位 复位引脚上串接了 一个电容 当复位引脚接 5 伏电压时 电容相当于短路 经过一段时间 在这段 时间内完成复位 后 电容处于充电状态 相当于断开 还有一种是手动复位 它的 接法是在 AT89C51 复位引脚所串连的电容上并联接一个按钮开关 当按钮没按下 时 电容处于充电状态 当按钮按下时 电容对复位引脚放电 从而在这个引脚上 产生高电平 达到复位的目的 2 4 温度采集模块 本系统的温度采集和转换电路原理图如图 3 2 所示 它的工作过程为 系统通 过 AD590 6 采集外界的温度参数 并通过三个放大器的作用将温度转化为电流模拟 量 此模拟量通过 ADC0804 7 的转化变成数字量 以便单片机辨认接收 专业整理 学习帮手 图 3 2 AD590 温度传感器工作的系统结构电路图 根据电路图 说明各个器件的功能如下 2 4 1 与温度传感器 AD590 配合使用的各个运算放大器 OPA 的功能 如上图 3 2 所示 OPA1 以 0 为标准 调节可变电阻 R10 使其输出电压为 2 73 伏特 OPA2 减 2 73 伏特
