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1、安徽工程大学毕业设计（论文）基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计安徽工程大学毕业设计（论文）摘 要随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。本设计以AT89C51单片机为核心的温度采集系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度显示电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度显示的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块
2、有：数码管显示程序、温度信号处理程序、超温报警程序。温室大棚是如今植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类蔬菜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。关键词：温度采集；AT89C51；DS18B20；VDesign of the Temperature Acquisition System Based on the SCM in the GreenhouseAbstractWith the rapid development of modern information technolo
3、gy, temperature acquisition system in industry, agriculture and peoples daily life plays a more and more important role; it to peoples life has a great influence, so the temperature gathering the design of control system and research have very important significance.This design as the core of the AT
4、89C51 temperature control system of the working principle and design method. Temperature signal chipDS18B20collection by the temperature, and the way to digital signal transfer to the microcontroller. The paper introduces the hardware part of the control system, including: temperature detection circ
5、uit, temperature control circuit, temperature display circuit. SCM through to signal processed, so as to achieve the purpose of temperature control. This paper has mainly introduced the software design part, here the modularized structure, main module has: digital tube show program, keyboard scannin
6、g and key processing program, temperature signal processing program, relay control procedures, super temperature alarming program.Greenhouse canopy is now planting plant production of one of the indispensable facilities, different kinds of vegetables such as temperature and humidity conditions neede
7、d for growth of demand is endless also and same, provide them with a more suitable for the growth of the closed, good living environment, and to delay or early flowering, will eventually bring the huge economic benefits.Keywords: temperature acquisition ；AT89C51; DS18B20;目录引 言1第1章 绪论21.1 课题研究背景21.2
8、国内外研究现状21.3 该课题研究的主要内容3第二章 总体设计方案42.1 系统方案选择42.1.1 温度测量的选择52.1.2 显示电路的选择52.1.3 系统各模块的最终方案52.2 方案的总体设计电路图6第三章 硬件设计73.1 单片机AT89C5173.1.1 简介73.1.2 单片机最小系统103.2 温度传感器DS18B20113.2.1 简介113.2.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路143.3 LED数码显示模块设计143.3.1 LED简介143.3.2 LED与单片机接口电路153.4 报警器的设计163.5 与上位机通信的接口电路173.5.1 RS232接
9、口介绍183.5.2 MAX232资料简介18第四章 系统软件设计204.1 Keil软件概述204.2 主程序214.3 读出温度子程序214.4 温度转换命令子程序224.5 计算温度子程234.6 显示数据刷新子程序24第5章 调试与仿真255.1 Proteus 简介255.2 调试与仿真25第6章 结论与展望28致谢29参考文献30附录A :电路原理图绘制31附录B：一篇引用的英文文献及翻译32附录C：主要参考文献的题录及摘要40附录D:程序42插图清单图2-1 整体系统框图5图2-2 大棚内部采集系统结构5图2-3总体方案电路图7图3-1单片机AT89C2051引脚9图3-2 单片
10、机最小系统11图3-3 DS18B20内部结构12图3-4 DS18B20 测温原理图14图3-5 DS18B20与单片机的接口电路15图3-6 LED与单片机的接口电路16图3-7蜂鸣器电路图18图3-8 MAX232芯片的引脚连线图20图3-9 与上位机通信的接口电路图20图4-1主程序流程图22图4-2读温度流程图23图4-3 温度转换流程图24图4-4计算温度流程图24图4-5显示数据刷新25图5-1温度低于15 的仿真图27图5-2温度高于15低于45时的仿真图27图5-3温度高于15低于50的仿真图28图5-4 温度高于50的仿真图28表格清单表3-1 DS18B20字节定义12表
11、3-2 DS18B20温度转换时间表12表3-3一部分温度对应值表14引 言蔬菜的生长与温度息息相关，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度控制。温度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。如果仅靠人工控制既费时费力, 效率低，又容易发生差错，为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温度自动控制系统，来监控采集大棚内各个角落的温度变化情况，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。要时刻对蔬菜大棚的温度进行测量，就离不开温度传感器。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但P
12、ID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。第1章 绪论1.1 课题研究背景中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应
13、用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一
14、定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，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。由于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。1.2 国内外研究现状温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。国外对温室环境控制技术
