温室大棚温度控制系统

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1、我国南方温度炎热而漫长，大力推广大棚蔬菜的种植来满足人们日常生活对蔬菜 的需要。随着人们生活水平的日益增长，对蔬菜的要求也较高，对大棚蔬菜的温度控 制就是一个重要因素。温度过高，蔬菜就会停止生长或者糜烂。本系统就基于单片机 AT89C52 实现对大棚温度的自动化控制。用数字温度模块 DS18B20 采集，将采集到的温度用显示屏显示，再根据采集到的温度，控制马达的转 速，从而实现对大棚温度的控制。当温度大于35C，喇叭产生报警信号。1.1 系统的概述应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要 标志之一。近年来电子技术和信息技术的飞速发展，带来了温室控制与管理技术方面

2、的一场革命，随着“设施农业”、“虚拟农业”等新名称的出现。温度计算机控制与管 理系统正在不断吸收自动控制和信息管理领域的理论和方法，结合温室作物种植的特 点，不断创新，逐步完善，从而使温室种植业实现真正意义上的现代化，产业化。本系统以 AT89C52 单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对蔬菜大棚内的温 度，地检测与控制而设计的。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，所以具有一定的应用前景。1.2 系统的要求本系统通过单片机AT89C52控制，用DS18B20数字温度模块采集温度。通过 LCD1602液晶显示屏显示当前温度，当温度高于20C,马达将带动风扇的转动，实

3、现 自动控制大棚里的温度。当检测到的温度高于35C时，发出报警信号。本设计将实 现大棚温度的自动化控制。1.3系统的主要模块1.3.1本系统的主要组成部分本系统为一个全自动温度检测与控制系统，由以下几个部分组成：AT89C52单片 机，温度检测，显示电路，马达，及报警装置等组成。组成图如图1-1。图1-1温度自动控制构成图由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C52，此芯片是该电路的枢纽。由它先 控制着温度的检测，用检测到的温度实现马达的自动控制，以及显示。若检测到的温 度高于设定的值，则发出报警信号。1.3.2各部分的功能AT89C52单片机：它是系统的中央处理器，担负着系统的控制和运算

4、。温度检测 装置：DS18B20数字温度模块对大棚内温度进行采集，将温度转换成数字。显示设备： 主要是用于显示检测到的大棚温度。马达：主要用于带动风扇的转动。报警装置：产 生报警信号。1.3.3工作原理首先对硬件系统DS18B20定义端口为P1.3,P2.4,P2.5,P2.6和P0 口控制液晶 LCD1602的显示，定义端口 P1.5为马达控制端口，P1.7为喇叭控制端口。首先对温 度采集，将采集到的温度转换数字，采集到的温度由LCD液晶显示屏显示。再将采集 到的温度所属软件设置的哪个范围，而控制P1.5的电平输出。第2章 设计的理论基础整个控制系统由软件程序设计。根据系统具体要求，可以对具

5、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。本设计系统的基本 组成单元包括：单片机控制单元，DS18B20温度检测电路，LCD1602显示屏，直流马 达，蜂鸣器报警装置。2.1 AT89C52的工作原理2.1.1 CPU的结构CPU是单片机内部的核心部分，是单片机的指挥和执行机构，它决定了单片机的 主要功能特性。从功能上看，CPU包括两个基本部分：运算器和控制器。2.1.2 CPU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PO、Pl、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

6、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。如图2-1。T2丿F1. 0 r1 id2 VccT2EX7P1. 1 匚2J P0. 0/00F1. 2 匚33S FO. 1/iDlF1. 8 r4卫1 PO.Pl.4 匚53&J PO.泅2KJSI/F1. 5 r6351 FO. 4/JIB4MISO/Fl.b Cf34-3 PO. 5ME5SCK/Fl. 7 匚833J PO.B/6RSI r9321 FO. TUDf匚10313 EA/nrni/ps.i 匚11曲J ALE/PIMT0；P3.2 r121 P

7、ESHIHT1/P3.3 匚13凸2 P2.T0/P3.4 匚14 P2.T1/F3.5 r152&1 F2. 5/J113匚16252 P 2. 4/Al 2KD；P3.7 匚17 P2. 3/illSTAL2 r18231 F2. 2/illOKTALl 匚22J P2. 1加FrrpUHD 匚2021:P2. M朋图2-1 AT89C52引脚及管脚功能2.1.3 程序存储器程序存储器通过16位程序计数器寻址，寻址能力为64K字节。这能在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8K字节ROM/EPROM，片外可扩

8、展60K字节EPROM，片内和 片外程序存储器统一编址。2.1.4 定时器定时器TO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 CPU 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

9、断的工作，这样的过程称为中断2。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。2.2.1 DS18B20 简介DS18B20数字温度传感器采用DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装二成，具 有耐磨耐碰，体积小使用方便，封装形式多样等优点，适用于各种狭小空间设备数字 温度和控制领域3。2.2.2 DS18B20 的性能特点 适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V,在寄生电源方式下可由数据

10、线供 电。 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。DS18B20在使用中不需要任何外 围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 温范围 55C_ 125C，在-10+85C时精度为0.5。零待机功耗。 可编程的分辨率 为912位，对应的可分辨温度分别为0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C，可实 现高精度测温。在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨 率时最多在750ms

11、内把温度值转换为数字，速度更快。UU-AB睾审未审LDS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻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o DS18B20的管脚排列、各种封装形式，DQ为数 据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提 供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必 须接地。未甲QL市祠rrrKC图3-1 DS18B20的引脚功能图电源检测和接口高速温度灵敏元件8立CRC生成器图3-2 DS18B20的内部结构图2.2.3 DS18B20的测温原理DS18B20的测温原理，低温度系数

12、晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生 固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显 改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，还隐含着计数门，当计数门打开 时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量. 计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 C所对应的 基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在 -55 C所对应的一个基数值。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读 写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。

13、操作协议为：初始化 DS18B20-发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据5。2.3 LCD1602液晶显示器2.3.1 LCD1602 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2-1所示：表 2-1引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1

14、数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比 度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比 度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存 器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS 和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时 可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：DOD7为8位双向数据线。第 15 脚：背光源正极。第 16 脚：背光源负极。2.3.2 LCD1602的指令说明及时序LCD16O2 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令6，如表 2-2 所示：表 2-2 控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000