單片機溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案

1、單片機溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案基于單片機溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計摘要：本系統(tǒng)以AT89c51單片機為控制核心，利用溫度傳感器AD590對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行實時采集與控制，實現(xiàn)溫室溫度的自動控制。本系統(tǒng)以單片機小系統(tǒng)模塊，溫度采集模塊，加熱模塊，降溫模塊，按鍵以及顯示模塊六個部分組成?？梢酝ㄟ^按鍵設(shè)定溫室的溫度值，采集的溫度和設(shè)定的溫度通過LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度值打時，通過加熱器加熱，以達到設(shè)定值：反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達到降溫效果.通過該系統(tǒng)對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行有效可靠地檢測與控制.從而保證大棚內(nèi)的作物在最佳溫度條下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量0關(guān)鍵詞：單片機溫

2、室大棚溫度控制Abstract:thesystemtoAT89c51SCMascontrolcore,real-timedataacquisitionandcontrolusingthetemperaturesensorAD590temperatureofthegreenhouse,realizetheautomaticcontrolofthegreenhousetemperature.Thesystemiscomposedofsinglechipmicroprocessorsystemmodule,thetemperatureacquisitionmodule,aheatingmodule,

3、temperaturemodule,keyboardanddisplaymodulesixparts.Youcansetthekeygreenhousetemperaturevalue,the3/46collectionoftemperatureandsettemperaturebyLEDdigitaltubedisplay.Whenthesettemperaturevaluethantheacquisitionoftemperatureishigh,throughheating,inordertoreachthesetvalue。otherwise,openthecoolingfan,toa

4、chievecoolingeffect.Throughthesystem,effective,reliabledetectionandcontrolofthegreenhousetemperature.Inordertoensurethegreenhousecropattheoptimumtemperatureofgrowth,improvequalityandyield.Keywords:singlechipmicrocomputer,greenhouse,temperaturecontrol目錄ABSTRACT第一章緒論1.1 課題的背景和意義.11.2 單片機的前景與未來.1第二章溫度傳

5、感器的介紹2.1 傳感器原理及前景簡介.82.2 溫度一體化傳感器的發(fā)展和應(yīng)用.92.3 溫度傳感器AD590102.3.1 AD590簡介112.3.2 AD590的應(yīng)用12第三章硬件設(shè)計3.1 設(shè)計目的133.2 設(shè)計思路133.3 基于AT89C51的單片機小系統(tǒng)143.4 溫度采集模塊153.5 顯示模塊163.6 鍵盤掃描173.7 WP型溫室加熱器183.8 降溫模塊18第四章軟件部分設(shè)計4.1 軟件設(shè)計4.1.1 主程序4.1.2 定時器TO中斷4.1.3 現(xiàn)實模塊4.1.4 按鍵掃描4.1.5 源程序致謝.35參考文獻36第一章緒論1.1 選題背景和意義現(xiàn)在的精密測量和精密加工

6、中，環(huán)境因素是影響精度的主要因素之一，其中的溫度是環(huán)境的主要指標(biāo)。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)了很多的溫度測量系統(tǒng)，一些高精度溫度傳感器的精度可達到加.01C,然而價格非常昂貴一般只作為高分辨力的精度測量和用作測溫儀器的標(biāo)準(zhǔn)。而對于生產(chǎn)應(yīng)用中的較低精度溫度測量系統(tǒng)，現(xiàn)有的系統(tǒng)多采用了與計算機直接結(jié)合的工作模式，增加了系統(tǒng)的成本。鑒于目前的情況，我們提出以價格低廉的單片機作為控制核心，以多個溫度傳感器作為測量元件，構(gòu)成了低成本的智能溫度測量系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，根據(jù)測量空間或設(shè)備的實際需要，由多路溫度傳感器對關(guān)鍵溫度點進行測量，由安裝于儀器內(nèi)的單片機對各路數(shù)據(jù)進行循環(huán)檢測、存儲，實現(xiàn)溫度的智能測量。該系統(tǒng)具有與計

7、算機的通訊功能，在長時間數(shù)據(jù)采集完成后，可以將數(shù)據(jù)在傳送到計算機進行相關(guān)的研究分析。因此，該系統(tǒng)即具有現(xiàn)有的計算機控制的智能測量功能，又節(jié)省硬件成本。另外，我們所設(shè)計的智能溫度測量系統(tǒng)外形尺寸小，即可用于實驗室環(huán)境溫度的測量，又可用于儀器、大型設(shè)備等的內(nèi)部環(huán)境測量。1.2 單片機的前景與未來單片機現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應(yīng)用提供廣闊的天地?？v觀單片機的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢，大致有：< 1）低功耗CM

8、OS化隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝>。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點。< 2）微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將CPU、RAM、ROM、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路,、WDT（看門狗,、有些單片機將LCD（液晶>驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。< 3）主流與多品種共存現(xiàn)在單片機的品種繁多，各

9、具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的系列單片機。而Microchip公司的PIC精簡指令集（RISC>也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi)，這種情形得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成、共同發(fā)展的道路。以前沒有單片機時，只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標(biāo)準(zhǔn)。

10、在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達不到了。所以，學(xué)習(xí)單片機在我國是有著廣闊前景的。1.3溫度測控技術(shù)的應(yīng)用溫度自動測控系統(tǒng)借助于溫度傳感器，測量大樓內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，并對大樓實現(xiàn)溫度控制。系統(tǒng)采用以可編程序控制器為核心，配置以各類溫度傳感器，外圍接口電路，由可編程序控制器檢測個傳感器的信號，完成實時數(shù)據(jù)采集，開關(guān)量處理，超限報警信號檢測與輸出等，并根據(jù)采集的信號來控制前端設(shè)備的運轉(zhuǎn)。可編程序控制器是一種工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的智能控制器件?？捎糜趫?zhí)行邏

11、輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)操作等指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入輸出方式控制各種類型的儀器設(shè)備。可編程序控制器還具有通信，聯(lián)網(wǎng)等功能，它的應(yīng)用范圍大致介于繼電器控制裝置與過程控制的計算機之間，它也可在一個大型的集散控制系統(tǒng)中，作為前端控制裝置，在上位機的統(tǒng)一調(diào)度下工作。測量溫度時，溫度傳感器把溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚瑸榕c可編程序控制器連接，測量的電信號應(yīng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號0-5V或4-20mA。當(dāng)有多個傳感器時，傳感器信號之間最好不要共地，否則可編程序控制器的模擬量模塊可能會工作不正常。輸出信號通過中間繼電器控制強電信號，驅(qū)動空調(diào)運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)自動根據(jù)測量的溫度值，確定是否開啟7 / 46或關(guān)閉空

12、調(diào)。例如，當(dāng)溫度度大于設(shè)定值30度時，開啟空調(diào)，直至溫度接近設(shè)定值20度時，切斷電源。為保證系統(tǒng)具有良好的測量精度，并能準(zhǔn)確地對空調(diào)進行控制，必須在前端測量信號轉(zhuǎn)換時具有較好的線性。第二章溫度傳感器的介紹2.1 傳感器原理及前景簡介傳感器是能感受或響應(yīng))規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號輸出的器件或裝置。通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成。傳感器有很多種類，包括電阻應(yīng)變式傳感器，壓阻式傳感器，熱電阻傳感器，溫度傳感器，光敏傳感器等。傳感器的前景可以從以下幾方面來看：采用新原理，開發(fā)新型傳感器；大力開發(fā)物性型傳感器；傳感器的集成化；傳感器的

13、多功能化；傳感器的智能化(SmartSensor。2.2 溫度一體化傳感器的發(fā)展和應(yīng)用溫度一體化的傳感器，適應(yīng)于多種環(huán)境的溫度測量。采用專用溫度補償電路和線性化處理電路。這種傳感器性能可靠，使用壽命長，響應(yīng)速度快，測量范圍寬，目前已廣泛應(yīng)用。適用于通訊機房，辦公室，廠礦，車間，倉庫，醫(yī)院，檔案館，博物館，暖通空調(diào)，樓宇自控等環(huán)境的溫度測量。溫度一體的傳感器節(jié)省資源，便于溫度的測量和對濕度補償，同時為保證結(jié)果真實可靠。9/462.3溫度傳感器AD5902.3.1 AD590簡介AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補償、熱容量小、抗干擾能

14、力強、可遠距離測溫且使用方便等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉、冰庫、工業(yè)儀整配套和各種溫度的測量和控制等領(lǐng)域。特點：1、流過器件的電流mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度開爾文）度數(shù)，即：mA/K式中：一流過器件AD590）的電流，單位為mA;T熱力學(xué)溫度，單位為K。2、AD590的測溫范圍為-55C150C。3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA,相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4、輸出電阻為710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在

15、-55C150c范圍內(nèi)，非線性誤差為士0.3C。AD590測量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場合。由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。2.3.2 AD590的應(yīng)用1.AD590的工作原理在被測溫度一定時，AD590相當(dāng)于一個恒流源，把它和530V的直流電源相連，并在輸出端串接一個1kQ的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有1mV/K的電壓信號其基本電路如圖3所示用3日的部什帕喋心電路圖3是利用AUBE特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中T

16、1、T2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；T3、T4是感溫用的晶體管，兩個管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實質(zhì)上是由n個晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓UBE3和UBE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為AUBE。因此，電流I1為：I1=UBE/R=<KT/q)<lnn)/R對于AD590,n=8,這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電

17、阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1wA/K的I值。J，*j內(nèi)；：中略圖4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的T1T4相當(dāng)于圖3中的T1、T2,而T9,T11相當(dāng)于圖3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。T7、T8,T10為對稱的Wilson電路，用來提高阻抗。T5、T12和T10為啟動電路，其中T5為恒定偏置二極管。T6可用來防止電源反接時損壞電路，同時也可使左右兩支路對稱。R1,R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進一步提高阻抗。T1T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計的連接方式。而C1和R4則可用來防止寄生振蕩。該電路的設(shè)計使得T9,T10,T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個

18、電路總電流I的1/3。丁9和丁11的發(fā)射結(jié)面積比為8:1,T10和T11的發(fā)射結(jié)面積相等。T9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上，因此可以寫出：UBE=<R6-2R5)I/3R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除了來自T10的發(fā)射極電流外，還有來自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2/3。根據(jù)上式不難看出，要想改變AUBE,可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6,而增大R5的效果和減小R6是一樣的，具結(jié)果都會使AUBE減小，不過，改變R5對AUBE的影響更為顯著，因為它前面的系數(shù)較大。實際上就是利用激光修正R5以進行粗調(diào)，修正R6以實現(xiàn)細調(diào)，最終使其在250C之下使總

19、電流I達到1pA/K。2.測溫電路的設(shè)計在設(shè)計測溫電路時，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K,電流就增加1pA。當(dāng)AD590的電流通過一個10kQ的電阻時，這個電阻上的壓降為10mV,即轉(zhuǎn)換成10mV/K,為了使此電阻精確<0.1%),可用一個9.6kQ的電阻與一個1kQ電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的10kQo圖5所示是一個電流/電壓和絕對/攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路，其中運算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗。而運放A2的作用是把絕對溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一個恒定的電壓<如1.235V),然后將此電壓

20、放大到2.73V。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標(biāo)。圖5電也電“乂絕對/訴代獨標(biāo)轉(zhuǎn)接電路將AD590放入0c的冰水混合溶液中，A1同相輸入端的電壓應(yīng)為2.73V,同樣使A2的輸出電壓也為2.73V,因此A1與A2兩輸出端之間的電壓：2. 732.73=0V即對應(yīng)于0C。3. 2A/D轉(zhuǎn)換和顯示電路的設(shè)計設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換和顯示電路具有兩種方案。分述如下：<1）用A/D轉(zhuǎn)換器MC14433實現(xiàn)首先將AD590的輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，由于此信號為模擬信號，因此，要進行數(shù)碼顯示，還需將此信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。采用MC14433的轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。此電路的作用是通過A/D轉(zhuǎn)換器MC

21、14433將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以控制顯示電路。其中MC14511為譯碼/鎖存/驅(qū)動電路，它的輸入為BCD碼，輸出為七段譯碼。LED數(shù)碼顯示由MC14433的位選信號DS1DS4通過達林頓陣列MC1413來驅(qū)動，并由MC14433的DS1、Q2端來控制“十”、“一”溫度的顯示。當(dāng)DS1=1,Q2=1時，顯示為正；Q2=0時，顯示為負。工->9 區(qū)*tftIM> r>-Etr-O第四章硬件設(shè)計4.1 設(shè)計目標(biāo)本系統(tǒng)要控制的對象為這樣一個規(guī)模的溫室。溫室結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：屋脊高5.2m,檐高3m,單跨度6.5m,長為20m地面面積為130平方更要實現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持

22、在2030c之間，在這個區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。4.2 設(shè)計思路系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。本系統(tǒng)由單片機小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、WP型溫室加熱器、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個部分組成。通過按鍵設(shè)定溫度值，設(shè)定的溫度值和采集的溫度值都可以通過LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時，通過加熱器加熱，以達到設(shè)定值；反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達到降溫效果。該系統(tǒng)對溫度的控制范圍在2030C,溫度控制的誤差小于等于0.5C。通過使用該系統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行有效、可靠地檢測與控制，保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長，提高質(zhì)量和9C51系統(tǒng)溫度采集顯示W(wǎng)P型溫室圖1系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)分

23、為六個模塊，分別是單片機小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、鍵盤掃描模塊、加熱模塊和降溫模塊。4.3 基于AT89C51的單片機小系統(tǒng)本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產(chǎn)的AT89C51單片機。AT89C51單片機小系統(tǒng)如圖2所示：圖2單片機小系統(tǒng)o 1 3 i 7 Q 1， 3 ' 刊 E7D D-F peFfEWptEFfe,p:p?pe比 kp?p?p?啜皿O 1 3 t i i 7 E?mFlplplplE 即pldthflID這個小系統(tǒng)由時鐘脈沖和復(fù)位電路組成，AT89C51內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個引腳即19、18腳）連接簡單的石英晶體即可。AT89C51的時鐘

24、頻率為12MHzAT89C51的復(fù)位弓I腳為第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過2個機器周期一個機器周期為6個時鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。以12MHz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖1抹s,兩個機器周期為12ws,因此，在第9腳上連接一個12us以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。對于上電復(fù)位,復(fù)位引腳上串接了一個電容，當(dāng)復(fù)位引腳接+5V電壓時，電容相當(dāng)于短路，經(jīng)過一段時間在這段時間內(nèi)完成復(fù)位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當(dāng)于斷開。還有一種是手動復(fù)位，它的接法是在AT89C51復(fù)位引腳所串連的電容上并聯(lián)接一個按鈕開關(guān)。當(dāng)按鈕沒按下時，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)按鈕按下時，電容對復(fù)位引腳放電，從而在這個引腳上

25、產(chǎn)生高電平，達到復(fù)位的目的。4.4 溫度采集模塊本系統(tǒng)的溫度采集和轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖3所示，它的工作過程為:系統(tǒng)通過AD59睬集外界的溫度參數(shù)，并通過三個放大器的作用將溫度轉(zhuǎn)化為電流模擬量；此模擬量通過ADC0804勺轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，便單片機辨認(rèn)接收。 ni l M“ F ' EUt-OI ”圖3AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖根據(jù)電路圖，說明各個器件的功能如下：OPA1以0c為標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可變電阻R10使其輸出電壓為2.73伏特OPA2減2.73伏特，并反相。OPA3放大5倍并反相。例如：AD590輸出電壓為1.5伏特，則其溫度為：1.5/5<OPA3)+2.732<

26、;OPA2=3.302伏特；3.302/10K=303.2微安培；303.2-273.2=30微安培730C。溫度值OPA1OPA2OPA3ADCVINADC輸出值0c2.732V0V0V0V00H10c2.832V-0.1V0.5V0.5V19H20c2.932V-0.2V1V1V32H30c3.032V-0.3V1.5V1.5V4BH40c3.132V-0.4V2V2V64H50c3.23-0.5V2.5V2.5V7DH2V60c3.332V-0.6V3V3V96H70c3.432V-0.7V3.5V3.5VAFH80C3.53-0.8V4V4VC8H2V90c3.632V-0.9V4.5

27、V4.5VE1H100C3.732V-1V5V5VFAH表1各溫度與3個OP極ADC0804勺輸入與輸出關(guān)系ViiM*&khDRO產(chǎn)一朗聃19"Vui(+)：DB3冷皿n-A-GNDUB5昔一.T-tLBbDB"UVrefi。INTRC一:CLK-RCS-RI)>C!LIC-INMRADC0804圖4ADC0804如圖4,A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。信號輸入端的信號可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而ADCS出的數(shù)字信號可以提供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。ADC0804t壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：十六進二與滿刻度的

28、比率相對電壓值VREF=2.56伏制高四位字節(jié)低四位字節(jié)高四位字節(jié)電壓低四位字節(jié)電壓F111115/1615/2564.8000.300E111014/1614/2564.4800.280D110113/1613/2564.0600.260C110012/1612/2563.8400.240B101111/1611/2563.5200.220A101010/1610/2563.2000.200910019/169/2562.8800.180810008/168/2562.5600.160701117/167/2562.2400.140601106/166/2561.9200.120501015

29、/165/2561.6000.100401004/164/2561.2800.080300113/163/2560.9600.060200102/162/2560.6400.040100011/161/2560.3200.0200000000表2ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系例如：VIN=3V由上表可知2.880+0.120=3V,為例010110B=96HAD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V-30V,檢測的溫度范圍為-55+150C,它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1C,其電流增加1微安培。當(dāng)攝氏溫度為0c時,AD590的電流為273.2微安培，經(jīng)10千歐

30、姆電阻后其電壓為2.732伏特。余者依上述方法類推。利用AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由成數(shù)字信號后傳送給AT89C5處理。溫度采集和AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖為圖34.5顯示模塊譯碼IC及溫度顯示的電路圖如圖5所示。顯示部分的工作原理是，它將溫度轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即溫度值，經(jīng)由AT89C51的P1口由兩個譯碼IC輸出并分別送入兩個七段數(shù)碼管顯示，這兩個LED都是共陽極的。6- I'MJxrgm圖5譯碼IC及溫度顯示BC刑轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的t碼驅(qū)動IC,如圖6所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS40其中的7446及7447輸出低電平驅(qū)

31、動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數(shù)碼管；而7448及74LS49輸出高電平驅(qū)動顯示碼，用以推動共陰極7段LED數(shù)碼管，7446、7447與7448的引腳相同雙并排16pins)"BLRBORB1JUTA"口-CD7447圖6譯碼IC7447DCB、A:BC網(wǎng)輸入引腳。a、b、c、g:7段數(shù)碼管輸出引腳。LT:本引腳為測試引腳，當(dāng)接高電平時，所連接的7段LED數(shù)碼管全亮。正常顯示下應(yīng)接低電平。RBI:本引腳為漣波淹沒輸入引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。BI和RBO本引腳為淹沒輸入或漣波淹沒輸出引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。7段LED數(shù)碼管是利用7個LED®合而成的顯示

32、設(shè)備，可以顯示0到9共10個數(shù)字。當(dāng)要顯示多個數(shù)碼管，可分別驅(qū)動每個數(shù)碼管；當(dāng)要利用人類的視覺暫留現(xiàn)象，則可以采用快速掃描的方式，只要一組驅(qū)動電路即可達到顯示多個數(shù)碼管的目的。一般來說，7段LED數(shù)碼管可分為共陽極和共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同的接點comi而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp小數(shù)點）；同樣的，共陰極就是把所有LED的陰極連接到共同的接點comi而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp小數(shù)點）。4.6鍵盤掃描25 / 46圖7鍵盤掃描電路圖7是鍵盤掃描的電路圖，其中74922是鍵盤掃描IC。鍵盤掃描電路的原理是，將鍵盤接

33、在一個鍵盤掃描IC74922上，當(dāng)在鍵盤上按下鍵時，相關(guān)的鍵碼將通過74922的A、B、CD口線傳遞給AT89C51單片機。鍵盤采用電話式鍵盤，結(jié)構(gòu)如圖8所示。鍵盤是接在鍵盤掃描IC74922上圖6所示）上面的，鍵盤的輸入通過74922的X1X和Y1Y4輸入。X1X2X3鑒于鍵盤掃123456789*0#圖8電Y話式鍵盤描IC為4*4形式,Y4接鍵以下鍵盤編碼每行后面都有0FFH以配合硬件使用。按鍵123456對應(yīng)編010203040506H碼HHHHH按鍵789*0#對應(yīng)編0708090A00OB碼HHHHHH表3鍵盤編碼鍵盤掃描IC74922的工作過程：X1X3接鍵盤的行，Y1盤的列，按鍵

34、信息由這幾個口輸入，由AB、C、D四個口輸出到P3口的低四位，再通過P1口經(jīng)過譯碼IC顯示在LED上。鍵盤掃描芯片不斷查詢是否有按鍵輸入，當(dāng)查詢到有按鍵時，DA置1,同時執(zhí)行相應(yīng)的程序，比較溫度是否超出上、下限，進而決定是加熱還是降溫。4.7WP型溫室加熱器如圖7所示，在AT89C51的P2.1口上接一個繼電器，將加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時，單片機控制P2.1口，使之置1,進而控制加熱器加熱。4.8降溫模塊如圖7所示，在AT89C51的P2.2口上接一個繼電器，將降溫風(fēng)扇接在此繼電器上。需要降溫時，單片機控制P2.2口，使之置1,進而控制降溫風(fēng)扇降溫。第五章軟件設(shè)計5.1 軟件設(shè)計本

35、系統(tǒng)的工作流程是，操作人員可以從鍵盤上輸入要設(shè)定的溫度值。當(dāng)此溫度值與當(dāng)前溫度不同時，單片機控制系統(tǒng)采取調(diào)節(jié)的動作。當(dāng)設(shè)定溫度大于測定溫度時，則使加熱器工作；當(dāng)設(shè)定溫度小于測定溫度時，則開啟降溫風(fēng)扇。此程序流程包括4個部分。第一部分是主程序，它描述的是程序的總體結(jié)構(gòu)；第二部分是定時器T0的描述，它的功能是將實際溫度和設(shè)定的溫度比較，再作出相應(yīng)的動作；第三部分是鍵盤掃描部分；第四部分是顯示部分，用于顯示溫度值。5.1.1 主程序圖9主程序本溫度度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路見圖9的主程序流程圖，系統(tǒng)采用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)，再由ADC0804莫數(shù)轉(zhuǎn)換器將溫度轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的數(shù)據(jù)。本系

36、統(tǒng)將溫度總體控制在20c到30c之間，并且可以通過鍵盤輸入要設(shè)定的溫度值，并通過7段數(shù)碼管顯示出來。在整個系統(tǒng)的運行期間，有一個定時器T0中斷每隔20ms掃描一次，用于當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度的比較，然后發(fā)出加溫或降溫的命令。程序代碼如下：ORG00HJMPSTARTORG0BHJMPTIM0START:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#60MOVTL0,#76SETBTR0MOVIE,#82HMOVR4,#09HMOVR0,#30HCLEAR:MOVR0,#00HDJNZR4,CLEARMOVA,#00HMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV34H,AMOVA,#01H

37、MOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV35H,AMOV36H,#0FFHSTART0:MOVXR0,AWAIT:JBP3.4,KEYINJBP2.0,ADCJMPWAITADC:MOVXA,R0MOV37H,ACLRCSUBBA,36HJCTDOWNTUP:MOVA,37HCLRCSUBBA,34HJNCPOFFJMPLOOPPON:CLRP2.1JMPSTART0POFF:SETBP2.129 / 46JMPLOOPTDOWN:MOVA,37HCLRCSUBBA,35HJCPONJMPLOOPLOOP:MOV36H,37HCLRAMOVR4,#0FFHDJNZR4,$C

38、ALLL1MOV21H,#10HNOVR1,#30HDISP1:CALLDISPDJNZ21H,DISP1JMPSTART05.1.2 定時器T0中斷NNY圖10定時器T0中斷子程序定時器T0中斷的工作流程如圖10所示。當(dāng)定時器T0發(fā)生中斷時，就將按鍵輸入的設(shè)定的溫度值與當(dāng)前的溫度值比較。當(dāng)輸入的溫度值大于當(dāng)前測定的溫度值，單片機就控制加熱器加熱；當(dāng)設(shè)定的溫度值小于當(dāng)前測定的溫度值，就開啟降溫風(fēng)扇。程序代碼如下：TIM0:PUSHACCPUSHPSWMOVTH0,#60MOVTL0,#76MOVA,33HCJNEA,31H,TMOVA,32HCJNEA,30H,TJMPOFFT:JCOFFCL

39、RP2.1RETURN:POPPSWPOPACCRETIOFF:SETBP2.1JMPRETURNDELAY:MOVR7,#06D1:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR7,D1RET30H用于暫時存放要顯5.1.3 顯示模塊顯示子程序流程圖如圖11所示:<說明:示溫度的高四位，31H用于暫時存放要顯示溫度的低四位，38H用于存放最終要顯示在7段數(shù)碼管上的溫度值；D1、D2分別表示兩個7MOV38H,AINCR133 / 46MOVA,R1ANLA,#0FHSWAPAORLA,38HMOVP1,ACALLDELAYRET5.1.4 按鍵掃描將鍵盤接在一個鍵盤掃描IC74922上

40、，所按鍵將被此芯片處理后傳送給單片機處理。工作流程如圖9所示。如果要設(shè)定新的溫度值，操作流程為：按“*”一要設(shè)定的溫度值一按“*：這樣就完成了溫度的設(shè)定。程序代碼如下：KEYIN:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0FHMOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRXRLA,#0AHJNZSTART0JBP3.4,KEYIN1CALLDISPMOVR5,4FHD4:MOVR7,#0FFHD3:MOVR6,#0FFHD2:JBP3.4,KEYIN1DJNZR6,D2DJNZR7,D3DJNZR5,D4JMPSTART0KEYIN1:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0FHM

41、OVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOV20H,AXRLA,#0AHJZX1MOVA,20HXRLA,#0BHJZWAIT1MOVA,20HXCH A,32H# / 46XCHA,33H5.1.5 源程序程序要完成的功能是將總體溫度控制在2030c之間，在這個范圍內(nèi)，可以設(shè)定任一溫度值，并使之達到恒溫效果；如果超出這個范圍，則程序自動控制繼電器工作使溫度穩(wěn)定在這個范圍之間。程序中各寄存器說明如下：30H31H:所測得的實際溫度32H33H:鍵盤設(shè)定的溫度34H:系統(tǒng)的上限溫度值30C)35H:系統(tǒng)的下限溫度值20C)36H:舊溫度值的存放地址源程序如下：ORG00HJMPSTA

42、RTORG0BHJMPTIM0START:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#60MOVTL0,#76SETBTR0MOVIE,#82HMOVR0,#30HCLEAR:MOVR0,#00HDJNZR4,CLEARMOVA,#00HMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV34H,AMOVA,#01HMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV35H,AMOV36H,#0FFHSTART0:MOVXR0,AWAIT:JBP3.4,KEYINJBP2.0,ADCJMPWAITADC:MOVXA,R0MOV37H,ACLRCSUBBA,36HJCTDOWNTUP

43、: MOV A,37H# / 46CLRCSUBBA,34HJNCPOFFJMPLOOPPON:CLRP2.1JMPSTART0POFF:SETBP2.1JMPLOOPTDOWN:MOVA,37HCLRCSUBBA,35HJCPONJMPLOOPLOOP:MOV36H,37HCLRAMOVR4,#0FFHDJNZR4,$CALLL1MOV21H,#10HNOVR1,#30HDISP1:CALLDISPJMPSTART0L1:CLRCMOV30H,#00HMOV31H,#00HMOVR3,#08HNEXT:RLCAMOVR2,AMOVA,30HADDCA,30HDAAMOV30H,AMOVA,3

44、1HADDCA,31HDAAMOV31H,AMOVA,R2DJNZR3,NEXTL2:MOVA,30HADDA,30HDAAMOVA,31HMOV 30H,A# / 46ADDCA,31HDAAMOV31H,ARETKEYIN:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0FHMOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRXRLA,#0AHJNZSTART0JBP3.4,KEYIN1MOVR1,#32HCALLDISPMOVR5,4FHD4:MOVR7,#0FFHD3:MOVR6,#0FFHD2:JBP3.4,KEYIN1DJNZR6,D2DJNZR7,D3DJNZR5,D4JMPSTART0KEYIN1:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0