基于單片機的溫度控制系統

1、東北大學秦皇島分校自動化工程系自動控制系統課程設計基于單片機的溫室溫度控制系統目 錄第1節(jié)引 言3 1.1 設計任務書 3 1.2 前言4 第 2 節(jié)系統硬件模塊化設計 5 2.1 系統硬件結構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 轉換模塊7 第 3 節(jié)系統的軟件設計 3.1 系統控制流程圖7 3.2 溫度控制系統程序8 第 4 節(jié)結束語 12 第 5 節(jié)參考 文獻 12 第 1 節(jié):引言自動控制系統課程設計任務書專業(yè) 自動化班級 * 學生姓名設計題目：基于單片機的溫室溫度控制系統一、設計實驗條件自動化實驗室各實驗系統二、設計任務查找資料，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，并以此為依據設計以單片機為核心的溫度控制系統。要求：1寫出溫度控制過程，繪制控制系統組成框圖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、設計說明書的內容1、 設計題目與設計任務（設計任務書）2、 前言（緒論） (設計的目的、意義等 ) 3、 主體設計部分4、 結束語5、 參考文獻四、設計時間與設計時間安排1、設計時間：2 周2、設計時間安排：熟悉實驗設備、實驗、收集資料：3 天設計計算、繪制技術圖紙：3 天編寫課程設計說明書：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新鮮、

3、多樣的蔬菜產品，僅靠露地栽培是很難達到目的的，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一些耐寒蔬菜，但種類單調，且若遇冬季寒潮或夏秋暴雨，連綿陰雨等災害性天氣， 則早春育苗和秋冬蔬菜生產都可能會受到較大的損失，影響蔬菜的供應。大棚栽培蔬菜可促進早熟、 豐產和延長供應期， 是人類征服自然、 擴大蔬菜生產、實現周年供應的一種有效途徑，是發(fā)展三高 農業(yè)、振興農村經濟的組成部分，是現代農業(yè)的標志之一。而利用大棚進行蔬菜栽培可利用保護設備在冬、春、秋進行蔬菜生產，以獲得多樣化的蔬菜產品， 可提早和延遲蔬菜的供應期，能對調節(jié)蔬菜周年均衡供應， 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，但對于和農作物生長密切相關的大棚溫度的控制，對大部分沒有專業(yè)知識的農民來說著實是一件頭疼的事?；趩纹瑱C的大棚種植的溫度控制系統,能順利解決長期以來困擾農民的問題，它不僅便于農民操作 ,更重要的是，在無形之中提高了作物的產量，增加了農民的收入，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已成為農民的迫切需要。以 89s52單片機為主的溫度控制系統可對大棚內部的溫度和蔬菜所需的正常溫度進行比較，以人性化的方式向大棚管理

5、人員提供溫度調節(jié)的信息，幫助農民提高農作物的產量， 減少農民的工作量。溫度控制系統采用89s52單片機為核心。大棚溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機， 單片機根據輸入的溫度得出結果，片提醒農民作出適當的溫度調節(jié)。該系統成本低，操作方便，設計人性化，具有良好的推廣價值。第 2 節(jié) 系統硬件模塊化設計2.1 系統硬件結構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, 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)數據采集 部分1234567890#123abcdsw1sw-spdtbuz1buzzerd1led-redq1fmmth10r1pullupabcd測器檢測實際大棚內溫度 . 將模擬電壓信號轉換為數字信號, 送入單片機 , 完成信號采集單元 . 模/ 數轉換器采用 tlc549,它是 8 位串行 a/d 轉換芯片 . 可與通用微處理器、控制器通過clk 、cs 、data out 三條口線進行串行接口。具有4mhz 片內系統時鐘和軟、硬件控制電路，轉換時間最長 17s，tlc

9、549允許最高轉換速率為40 000 次/s ?？偸д{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，可按比例量程校準轉換范圍， 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，最后連接到數碼管顯示器上。（1）respack8 一般接在 89s52單片機的 p0口，因為 p0口內部沒有上拉電阻，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)，可用來驅動負載總線。 oe為高電平， o0 o7高阻態(tài)，不驅動總線負載。當時鐘端脈沖上升沒作用下，o隨數據 d而變。本次試驗，采用兩個74ls374芯片，一個用作段選u3 ，控制八位數碼管的各段顯示管，另一個用作片選u4 。（3）數碼管顯示電路。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。鍵盤作為可輸入設定值，在之后的模塊中與檢測到的溫度值作比較。2.5 轉換模塊當 sw 接于高電平時，選擇數碼顯示模塊，當sw 接于低電平時，選擇鍵盤設定值模塊。硬件設施很簡單，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)系統的軟件設計3.1 系統控制流程圖3.2 溫度控制系統程序#include 開始系統初始化鍵盤設定溫度值顯示溫度采集模擬溫度模擬量 設定值？聲音報警pwm控 制加熱功率a/d 轉換#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;/全局數組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; / 轉換結果，十六進制uint uuu,sc=0; /帶小數部分數據處理結果int int_result,float_result; /int_result 整數部分， float_result 小數部分sbit dataout=p10; / 數據線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，帶小數點 dx=1; delay1ms(1); /*ad轉換程序 */ 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+) / 讀取采集數據，讀取的是上一次采集數據 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，進行復位 _nop_(); int_result=ad*5/256; /處理整數 float_result=ad*5%256*100/256; /處理小數部分 uuu=(int_result*100)+(float_result);/

15、整數部分和小數部分合成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) /測得偏差值與設定偏差值進行比較，若不在設定范圍內則滿功率加熱。 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; /若到達設定范圍則調用pid 程序，進行有效功率加熱. else /測得值與設定值比較，測得值大于設定值，關閉加熱設備，停止加熱。 tr0=0;pwm=0; out0=out1; /*pwm輸出程序 */ /*/ / 定時器 0 中斷服務程序 . /*/ 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 中斷服務程序/*/ void timer1() interrupt 3 tr1=0 ; pwm=0 ; /結束輸出tr0=1; /*主函數 */ main() / 主程序 tmod=0 x21 ; th0=0 xfc ; /1ms延時常數 12m tl0=0 x18 ; /頻率調節(jié) th1=0 x7f; /脈寬調節(jié) tl1=0 ; ea=1; et0=1; et1=1; while(1) ad_val();/調用 tcl549采集處理if(sw=1) display(uuu); /顯示最終結果else if(p34=0|p35=0|p36=0) kb_scan1(); display(sc); else display(sc); pid(); 第4節(jié)結束語本次課程設計， 我們小組完成了基于單片機的溫度控制系統，了解了大棚內溫度控制系統