基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)

1、東北大學(xué)秦皇島分校自動化工程系自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計基于單片機(jī)的溫室溫度控制系統(tǒng)目 錄第1節(jié)引 言3 1.1 設(shè)計任務(wù)書 3 1.2 前言4 第 2 節(jié)系統(tǒng)硬件模塊化設(shè)計 5 2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)5 2.2 信號采集模塊6 2.3 顯示模塊6 2.4 鍵盤模塊6 2.5 轉(zhuǎn)換模塊7 第 3 節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3.1 系統(tǒng)控制流程圖7 3.2 溫度控制系統(tǒng)程序8 第 4 節(jié)結(jié)束語 12 第 5 節(jié)參考 文獻(xiàn) 12 第 1 節(jié):引言自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè) 自動化班級 * 學(xué)生姓名設(shè)計題目：基于單片機(jī)的溫室溫度控制系統(tǒng)一、設(shè)計實驗條件自動化實驗室各實驗系統(tǒng)二、設(shè)計任務(wù)查找資料，確定蔬菜大棚溫室

2、在植物生長的不同階段所需的溫度范圍與控制精度，并以此為依據(jù)設(shè)計以單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)。要求：1寫出溫度控制過程，繪制控制系統(tǒng)組成框圖2選擇性能、價格合適的器件，給出溫度檢測與控制電路3、編寫溫度檢測與控制程序框圖三、設(shè)計說明書的內(nèi)容1、 設(shè)計題目與設(shè)計任務(wù)（設(shè)計任務(wù)書）2、 前言（緒論） (設(shè)計的目的、意義等 ) 3、 主體設(shè)計部分4、 結(jié)束語5、 參考文獻(xiàn)四、設(shè)計時間與設(shè)計時間安排1、設(shè)計時間：2 周2、設(shè)計時間安排：熟悉實驗設(shè)備、實驗、收集資料：3 天設(shè)計計算、繪制技術(shù)圖紙：3 天編寫課程設(shè)計說明書：2 天答辯：1 天前言蔬菜是人民生活中不可缺少的副食品，人們要求周年不斷供應(yīng)新鮮、

3、多樣的蔬菜產(chǎn)品，僅靠露地栽培是很難達(dá)到目的的，尤其是我國北方地區(qū)無霜期短，而長江流域地區(qū)雖然冬季露地能生產(chǎn)一些耐寒蔬菜，但種類單調(diào)，且若遇冬季寒潮或夏秋暴雨，連綿陰雨等災(zāi)害性天氣， 則早春育苗和秋冬蔬菜生產(chǎn)都可能會受到較大的損失，影響蔬菜的供應(yīng)。大棚栽培蔬菜可促進(jìn)早熟、 豐產(chǎn)和延長供應(yīng)期， 是人類征服自然、 擴(kuò)大蔬菜生產(chǎn)、實現(xiàn)周年供應(yīng)的一種有效途徑，是發(fā)展三高 農(nóng)業(yè)、振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的組成部分，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標(biāo)志之一。而利用大棚進(jìn)行蔬菜栽培可利用保護(hù)設(shè)備在冬、春、秋進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，以獲得多樣化的蔬菜產(chǎn)品， 可提早和延遲蔬菜的供應(yīng)期，能對調(diào)節(jié)蔬菜周年均衡供應(yīng)， 滿足人們的需要起重要作用，隨著人們生活條件

4、的不斷改善，人們更關(guān)注自身的健康， 綠色蔬菜尤其受到重視。 大棚種植充分滿足了人們的需求，但對于和農(nóng)作物生長密切相關(guān)的大棚溫度的控制，對大部分沒有專業(yè)知識的農(nóng)民來說著實是一件頭疼的事?；趩纹瑱C(jī)的大棚種植的溫度控制系統(tǒng),能順利解決長期以來困擾農(nóng)民的問題，它不僅便于農(nóng)民操作 ,更重要的是，在無形之中提高了作物的產(chǎn)量，增加了農(nóng)民的收入，滿足了人們對大棚蔬菜的需求。大棚蔬菜滿足了人民能一年四季吃到新鮮蔬菜的愿望，為提供更多量、 更有營養(yǎng)價值的蔬菜，智能的大棚溫度控制系統(tǒng)已成為農(nóng)民的迫切需要。以 89s52單片機(jī)為主的溫度控制系統(tǒng)可對大棚內(nèi)部的溫度和蔬菜所需的正常溫度進(jìn)行比較，以人性化的方式向大棚管理

5、人員提供溫度調(diào)節(jié)的信息，幫助農(nóng)民提高農(nóng)作物的產(chǎn)量， 減少農(nóng)民的工作量。溫度控制系統(tǒng)采用89s52單片機(jī)為核心。大棚溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送單片機(jī)， 單片機(jī)根據(jù)輸入的溫度得出結(jié)果，片提醒農(nóng)民作出適當(dāng)?shù)臏囟日{(diào)節(jié)。該系統(tǒng)成本低，操作方便，設(shè)計人性化，具有良好的推廣價值。第 2 節(jié) 系統(tǒng)硬件模塊化設(shè)計2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)2.2 信號采集模塊信號發(fā)生采用的是直接從電源上得到可變的電壓. ”可變”體現(xiàn)在滑動變阻器上. 滑動變阻器一端接地 , 另一端接高電平 , 滑動滑動變阻器 , 可輸出漸變的電壓 , 作為模擬電壓

6、信號 . 運用于蔬菜大棚的溫度控制系統(tǒng), 不需要信號發(fā)生裝置 , 可采用溫度檢p10p11p12p10p11p12p13p13p14p14l1l2l3r1r2r3r4r1r2r3r4l1l2l3xtal218xtal119ale30ea31ps en29rst9p0.0/ ad039p0.1/ ad138p0.2/ ad237p0.3/ ad336p0.4/ ad435p0.5/ ad534p0.6/ ad633p0.7/ ad732p2.7/ a1528p2.0/ a821p2.1/ a922p2.2/ a1023p2.3/ a1124p2.4/ a1225p2.5/ a1326p2.6/

7、a1427p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/r xd10p3.1/ txd11p3.2/ int012p3.3/ int113p3.4/ t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/ t115u180c51ain2ref+1ref-3sdo6cs5sclk7u2tlc549+5vd03q02d14q15d27q26d38q39d413q412d514q515d617q616d718q719oe1clk11u374ls374d03q02d14q15d27q26d38q39d413q412d514q515d617q616d718q7

8、19oe1clk11u474ls374234567891rp1res pac k-8+5v16%rv11krv1(3)數(shù)據(jù)采集 部分1234567890#123abcdsw1sw-spdtbuz1buzzerd1led-redq1fmmth10r1pullupabcd測器檢測實際大棚內(nèi)溫度 . 將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號, 送入單片機(jī) , 完成信號采集單元 . 模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器采用 tlc549,它是 8 位串行 a/d 轉(zhuǎn)換芯片 . 可與通用微處理器、控制器通過clk 、cs 、data out 三條口線進(jìn)行串行接口。具有4mhz 片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長 17s，tlc

9、549允許最高轉(zhuǎn)換速率為40 000 次/s 。總失調(diào)誤差最大為0.5lsb，典型功耗值為 6mw 。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍， vref-接地，vref+vref-1v，可用于較小信號的采樣。tlc549芯片如下圖所示. 2.3 顯示模塊將 at89s52接到排阻上，然后接到74ls374上，最后連接到數(shù)碼管顯示器上。（1）respack8 一般接在 89s52單片機(jī)的 p0口，因為 p0口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能輸出高電平， 所以要接上拉電阻。 排阻就是好多電阻連載一起，他們有一個公共端。（2）74ls374具有三態(tài)輸出的邊沿觸發(fā)器，374 輸出端 o0 o

10、7可直接與總線相連，當(dāng)三態(tài)允許控制端oe為低電平， o0 o7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載總線。 oe為高電平， o0 o7高阻態(tài)，不驅(qū)動總線負(fù)載。當(dāng)時鐘端脈沖上升沒作用下，o隨數(shù)據(jù) d而變。本次試驗，采用兩個74ls374芯片，一個用作段選u3 ，控制八位數(shù)碼管的各段顯示管，另一個用作片選u4 。（3）數(shù)碼管顯示電路。2.4 鍵盤模塊將鍵盤與 at89s52連接到一起，如硬件連接圖連接方式連接電路。鍵盤作為可輸入設(shè)定值，在之后的模塊中與檢測到的溫度值作比較。2.5 轉(zhuǎn)換模塊當(dāng) sw 接于高電平時，選擇數(shù)碼顯示模塊，當(dāng)sw 接于低電平時，選擇鍵盤設(shè)定值模塊。硬件設(shè)施很簡單，在at89s52的

11、 p1.7 口引出一條線，讓它控制選擇個模塊。第 3 節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 系統(tǒng)控制流程圖3.2 溫度控制系統(tǒng)程序#include 開始系統(tǒng)初始化鍵盤設(shè)定溫度值顯示溫度采集模擬溫度模擬量 設(shè)定值？聲音報警pwm控 制加熱功率a/d 轉(zhuǎn)換#include intrins.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define fl float uchar out0=0 x7f ; /賦初值uchar buf3=0,0,0;/全局?jǐn)?shù)組uchar pr=0 x57,0 x6e,0 x5e,0 x3e,0 x6d,0 x5d,0

12、 x3d,0 x6b,0 x5b,0 x3b; uchar discode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; uint ad; / 轉(zhuǎn)換結(jié)果，十六進(jìn)制uint uuu,sc=0; /帶小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理結(jié)果int int_result,float_result; /int_result 整數(shù)部分， float_result 小數(shù)部分sbit dataout=p10; / 數(shù)據(jù)線sbit cs=p11; / 片選sbit sclk=p12; /io口時鐘sbit dx=p13; / 段碼顯示控制鎖存sbit w

13、x=p14; / 位控控制鎖存sbit sw=p17; sbit pwm=p15; void delay1ms(uchar t) / 單位時間 1ms延時 uchar time; while(t-) for(time=0;time0) wx=0; p0=0 xfb; wx=1; dx=0; p0=discodeshi|0 x80; /顯示十位 dx=1; delay1ms(1); wx=0; p0=0 xfd; wx=1; dx=0; p0=discodebai; /顯示百位，帶小數(shù)點 dx=1; delay1ms(1); /*ad轉(zhuǎn)換程序 */ ad_val() /tlc549處理 ucha

14、r i,temp=0; cs=1; / 初始化，啟動 sclk=0; cs=0; _nop_(); for(i=0;i8;i+) / 讀取采集數(shù)據(jù)，讀取的是上一次采集數(shù)據(jù) sclk=1; temp=temp1; if(dataout) temp |=0 x01; sclk=0; cs=1; ad=temp; for(i=0;i5;i+) / 延時 17us 以上，進(jìn)行復(fù)位 _nop_(); int_result=ad*5/256; /處理整數(shù) float_result=ad*5%256*100/256; /處理小數(shù)部分 uuu=(int_result*100)+(float_result);/

15、整數(shù)部分和小數(shù)部分合成return uuu; /*鍵盤掃描程序 */ void kb_scan1() uchar tmp,line,i,j,flag,press; line=0 x7e; for(i=1;i=4;i+) p3=line; tmp=p3; tmp&=0 x70; if(tmp!=0 x70) tmp=p3;flag=1;break; else line=(line1)|0 x01; if(i=5) tmp=0 xff;flag=0; for(j=0;j=0) if(e2=10) /測得偏差值與設(shè)定偏差值進(jìn)行比較，若不在設(shè)定范圍內(nèi)則滿功率加熱。 tr0=0;pwm=1; e

16、lse du=25*e2;/(e2-e1)+ki*e2+kd*(e2-2*e1+e0); / pid算法 out1=du;/+out0; tr0=1; /若到達(dá)設(shè)定范圍則調(diào)用pid 程序，進(jìn)行有效功率加熱. else /測得值與設(shè)定值比較，測得值大于設(shè)定值，關(guān)閉加熱設(shè)備，停止加熱。 tr0=0;pwm=0; out0=out1; /*pwm輸出程序 */ /*/ / 定時器 0 中斷服務(wù)程序 . /*/ void timer0() interrupt 1 tr0=0 ; th0=0 xff ; tl0=0 x66 ; th1=0 xff-out0 ; tr1=1 ; pwm=1 ; /啟動輸出

17、 /*/ / 定時器 1 中斷服務(wù)程序/*/ void timer1() interrupt 3 tr1=0 ; pwm=0 ; /結(jié)束輸出tr0=1; /*主函數(shù) */ main() / 主程序 tmod=0 x21 ; th0=0 xfc ; /1ms延時常數(shù) 12m tl0=0 x18 ; /頻率調(diào)節(jié) th1=0 x7f; /脈寬調(diào)節(jié) tl1=0 ; ea=1; et0=1; et1=1; while(1) ad_val();/調(diào)用 tcl549采集處理if(sw=1) display(uuu); /顯示最終結(jié)果else if(p34=0|p35=0|p36=0) kb_scan1(); display(sc); else display(sc); pid(); 第4節(jié)結(jié)束語本次課程設(shè)計， 我們小組完成了基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，了解了大棚內(nèi)溫度控制系統(tǒng)