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1、. . . . 孵化箱温度自动控制系统研究摘 要家禽孵化是一个复杂的生物学过程，合理地控制孵化温度，不仅能提高出雏率，而且还可以提高雏禽质量。温度的控制在家禽孵化中起着至关重要的作用，研究孵化箱智能温度控制系统具有重要意义。本文采用现在流行的AT89S52单片机，配以DS18B20数字温度传感器，设计了一个简易的孵化箱温度智能控制系统。该系统可根据需要设置控制温度的上、下限，系统具有超过设置上、下限温度自动报警等功能。系统具有结构新颖、电路简单和控制方便等优点。该智能控制系统主要由AT89S52单片机控制、DS18B20温度传感器、独立键盘、LED数码管和报警系统组成。通过单片机将检测到的温度
2、信号与输入的温度上、下限进行比较，判断是否启动继电器以开启设备，从而控制加热灯的状态，实现温度的控制。本设计加入了常用的数码管显示与状态显示灯常用电路，使整个设计更加完整，更加灵活。关键词： 孵化箱，AT89S52，单片机，控制，温度 / RESEARCH ON THE TEMPERATURE CONTROL SYSTEM OFINCUBATORABSTRACTPoultry hatching is a complex biological process, appropriate control incubation temperature, not only can improve the
3、 hatching rate, but also can improve the quality of hatching.Temperature control plays a crucial role in poultry hatchery. Therefore, the research of temperature control system makes lots of sense.The temperature control system was designed with the now popular AT89S52 SCM, and with DS18B20 digital
4、temperature sensor. The upper and lower limit value of the temperature controlled by this system can be set discretionarily and an alarm will be given by system if the temperature exceeds the limitsThe system possess of many excellences，including its novel structure，simple circuit and expedient cont
5、ro1 The intelligent control system is mainly composed of single-chip AT89S52，DS18B20 temperature sensor, an independent keyboard, LED and alarm system. SCM will detect that the temperature of the input signal and decide whether to activate the relay to open the equipment when environment temperature
6、 compare withsetted temperature. The design also includes commonly used digital display and control state light, making the whole design more complete and more flexible. KEY WORD: Incubator, AT89C52, Control, Temperature目 录前 言1第1章总体设计方案31.1 测温电路的选择31.1.1 方案一31.1.2方案二31.2芯片选择31.3显示部分41.4温度采集部分4第2章系统硬
7、件电路设计52.1单片机外围电路设计52.1.1AT89S52芯片的引脚图与方框图52.1.2AT89S52时钟电路的设计72.1.3 复位电路设计82.2 温度测量显示电路设计82.2.1 测温电路的组成82.2.2 显示电路设计102.3 控制部分设计112.3.1 键盘电路设计112.3.2 继电器控制电路设计122.3.3指示电路设计142.4电源电路的设计152.5 通信电路设计152.6 整体电路的设计17第3章 系统软件设计183.1 主程序流程图183.2 温度传感器DS18B20初始化与温度采集流程图213.3温度处理与显示223.4 温度上下限设置223.5 报警控制233
8、.6升温与降温过程流程图24结论25参考文献26致28附录29前 言随着社会的发展，科技的进步，以与测温仪器在各个领域的应用，智能化是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年米，温度控制系统已经用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。家禽孵化是一个复杂的生物学过程，适当地控制孵化温度、湿度等，不仅能提高出雏率，而且还提高了雏禽质量。随着微机的不断发展和应用，特别是单片机在控制领域广泛应用，利用计算机软件可以实现具有更大的灵活性，可靠性和更好的控制效果。微机控制技术在这方
9、面的应用，使温度控制技术指标得到了大幅度提高。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用围的日益广泛和多样，多种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生1,2。本设计的容是温度控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活与IT领域相当广泛，比如水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。孵化温度控制的特点： 孵化温度控制具有
10、阶段性，尤以单批次整箱入孵表现明显。 使整个孵箱部温度保持均一性。均一的孵化温度保证了箱同批次人孵种蛋胚胎发育的同步性，有利于集中出雏，便于孵化操作与经营。 通过间断加热和进气量调整，使孵箱温度的波动保持在一定的围。 要求孵化厅的室温控制在一定的围3。本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能。温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到上限温度时，停止加温；若温度高于设定上限温度时，系统停止加热，启动风扇，开始降温，同时红灯亮。温度下降到上限温度以下时，停止降温。四个数码管即时显示温度，精确到小数点一位，其中有一位
11、用来显示符号位。这里采用的单片微机温度控制系统进行温度控制，对温度的变化达到了较高的控制精度。第1章总体设计方案温度的控制电路的设计需要加入了常用的数码管显示与状态灯显示等常用电路，才能使得整个设计更加完整，更加灵活。本系统的电路设计方框图由三部分组成：控制部分的主芯片采用单片机AT89C52；显示部分采用4位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示：温度采集部分采用DS18820温度传感器4。1.1测温电路的选择1.1.1 方案一测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件 ，利用感温效应，将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以
12、将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦5。1.1.2方案二 考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18820温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。1.2芯片选择AT89C52 单片机A作为下位机负责采集孵化箱环境参数，输出控制信号驱动执行机构，从而实现对孵化箱参数的实时控制。另外，该单片机自带8k 可编程flash存储能够满足需求，不需对存储器进行扩展6,7。1.3显示部分 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P1口送数，由P
13、0口扫描。1.4温度采集部分 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换，由DS18820数字温度传感器与其与单片机的接口部分组成8,9。数字温度传感器DSI8820把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的Pl.2口单片机接受温度并存储。此部分只用到DSI8820和单片机，硬件很简单。 综上，总体设计方案如图1-1。图1-1系统总体设计方框图第2章 系统硬件电路设计本文所设计的温度控制系统硬件结构主要由单片机AT89S52最小系统、显示电路、环境温度检测电路、键
14、盘输入电路、声光报警电路、继电器控制的排风与加热控制电路、电源电路与其它辅助电路等组成。单片机AT89S52是整个系统的核心部分，协调系统各部分的工作。下面对主要电路设计进行具体介绍。2.1单片机外围电路设计2.1.1AT89S52芯片的引脚图与方框图AT89S52是整个系统的核心处理器，单片机首先把通过传感器测到的现场温度与预先设置的温度进行比较。如果大于或小于预先设置值，就输出信号去控制加热器的工作，从而实现温度控制。AT89S52还负责液晶显示、报警以与与上位机进行通信等工作。AT89S52提供以下表中功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节部RAM，32个I/O口线，3个16位定
15、时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器与时钟电路。同时，AT89S52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口与中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作指导下一个硬件复位。（1）AT89S52是一种低功耗，高性能CMOS工艺的8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，与工业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，拥有灵巧的8位CPU和在系统提供高灵活，超有效的解决方案。 （2）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，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片晶振与时钟电路。另外，AT89S52可降至0KHZ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/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器
