單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、. v成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計（論計（論 文）文）論文題目：論文題目：基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計教教 學(xué)學(xué) 點：點： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 慶慶 玲玲 職職 稱：稱： 講講 師師 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 李志明李志明 學(xué)學(xué) 號：號： 專專 業(yè)：業(yè)： 機機 電電 一一 體體 化化成都電子機械高等專科學(xué)校成教院制成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院制20122012 年年 3 3 月月 1 1 日日成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院成都電子機械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)設(shè)計（論文）

2、任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目：題目： 基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)與要求：任務(wù)與要求： 本設(shè)計是基于單片機溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計，它是以單片 機 STC89C52 為設(shè)計基礎(chǔ)，應(yīng)用在溫室大棚里，從而簡化了人工在溫室 中的復(fù)雜操作和人工測試帶來的不足。時間：時間： 2011 年 12 月 15 日 至 2012 年 3 月 15 日 共 12 周教教 學(xué)學(xué) 點：點： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 李志明李志明 學(xué)學(xué) 號：號： 專業(yè)：專業(yè)： 機機 電電 一一 體體 化化. v指導(dǎo)單位或教研室：指導(dǎo)單位或教研室： 重慶科

3、創(chuàng)職業(yè)學(xué)院重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 慶慶 玲玲 職職 稱：稱： 講講 師師成都電子機械高等?？茖W(xué)校成教院制畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計( (論文論文) )進(jìn)度計劃表進(jìn)度計劃表日日 期期工工 作作 容容執(zhí)執(zhí) 行行 情情 況況指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師簽簽 字字12 月 15日至12 月 25日選題12 月 26日至1 月 2 日論文提綱寫作1 月 3 日至2 月 15 日論文提綱寫作2 月 15 日至2 月 29 日二稿寫作3 月 1 日至3 月 10 日定稿并上交論文的電子文稿3 月 10 日至3 月 15 日做好論文評閱準(zhǔn)備. v教師對進(jìn)教師對進(jìn)度計劃實度計劃實施情況總施情況總評評 簽名 年 月 日

4、 本表作評定學(xué)生平時成績的依據(jù)之一。摘 要本課題設(shè)計了溫濕度報警電路、M4QA045 電機驅(qū)動電路、電熱器驅(qū)動電路，其中涉及到 STC89C52 單片機、DS-18B20 數(shù)字溫度傳感器、繼電器和 M4QA045 電動機、ULN-2003A 集成芯片、濕敏電阻，以及 LCD1602 顯示器等元件，從而實現(xiàn)了溫室大棚中溫度和濕度的控制和報警系統(tǒng)，解決了溫室大棚人工控制測試的溫度及濕度誤差大，且費時費力、效率低等問題。該系統(tǒng)運行可靠，成本低。系統(tǒng)通過對溫室內(nèi)的溫度與濕度參量的采集，并根據(jù)獲得參數(shù)實現(xiàn)對溫度和濕度的自動調(diào)節(jié)，達(dá)到了溫室大棚自動控制的目的。促進(jìn)了農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的產(chǎn)量，帶

5、來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞: :STC89C52 單片機、數(shù)字溫度傳感器、ULN-2003A、自動控制、自動檢測AbstractSubject design temperature and humidity alarm circuit the M4QA045 motor drive circuit, heater drive circuit, which involves to STC89C52 single-chip, the DS-18B20 digital temperature sensor, relay and M4QA045 of motor, the ULN-2003A

6、chip, humidity resistance, and LCD1602 monitors and other components, in order to achieve the greenhouse temperature and humidity control and alarm systems, to solve the greenhouse temperature and humidity of the manual control testing error, and time-consuming and low efficiency. The system is reli

7、able and low cost. System through the collection, greenhouse temperature and humidity parameters and get the parameters to automatically adjust the temperature and humidity, to the purpose of the automatic control of the greenhouse. Promote the growth of crops, thereby increasing the yield of the gr

8、eenhouse, and bring good economic and social benefits. vKeywords: STC89C52, microcontroller, digital temperature sensor in DS-18B20, the ULN-2003A chip, greenhouse, automatic control, automatic detection目 錄第一章緒論 1第一節(jié)選題背景 1第二節(jié)選題意義 2第二章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 3第一節(jié)系統(tǒng)硬件構(gòu)成及其測控原理 3一、系統(tǒng)硬件電路整體框架圖 3二、系統(tǒng)整體電路圖 3三、系統(tǒng)工作原理 4第二

9、節(jié)單片機的選擇 5一、單片機概述 5二、STC89C52 單片機的引腳說明 6三、STC89C52 單片機最小系統(tǒng) 9第三節(jié)溫濕度報警系統(tǒng) 10一、IDS18B20 簡介 10二、DS18B20 的性能特點 10三、溫度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計 12四、濕度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計 14第三章溫室大棚控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 15第一節(jié) KEIL C51 軟件系統(tǒng) 15一、系統(tǒng)概述 15二.、Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 15三、使用獨立的 Keil 仿真器時，注意事項 16四、Keil C51 單片機軟件基本操作步驟 16第二節(jié)溫室大棚控制系統(tǒng)程序設(shè)計 17一、整體系統(tǒng)框架圖 17二、LCD1602 顯示

10、模塊程序設(shè)計 18三、PWM 程序設(shè)計 19第四章調(diào)試中遇到的問題 21結(jié)論 22辭 23參考文獻(xiàn) 24. v第一章 緒 論第一節(jié) 選題背景在人類的生活環(huán)境中，溫濕度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度和濕度打著交道。自 18 世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展與是否能掌握溫濕度有著密切的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎 80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫濕度的因素。溫濕度不但對于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度的監(jiān)測與控制也有著十分重要的意義。我國人多地少，人均占有耕地面積更少。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能實現(xiàn)的，因此我們

11、要另辟蹊徑，想辦法來提高單位畝產(chǎn)量。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法。溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的約束。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長不再產(chǎn)生過度影響，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，所以溫室大棚技術(shù)越來越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫濕度控制便成為一個十分重要的課題。傳統(tǒng)的溫濕度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計和濕度計，通過讀取溫度值和濕度值了解實際溫濕度，然

12、后根據(jù)現(xiàn)有溫濕度與額定溫濕度進(jìn)行比較，看溫濕度是否過高或過低，然后進(jìn)行相應(yīng)的通風(fēng)或者灑水。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，耗費了大量的人力物力?，F(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。溫室大棚的建設(shè)對溫濕度檢測與控制技術(shù)也提出了越來越高的要求。今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為單片機的小電腦在為我們服務(wù)。單片機在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨占鰲頭。時下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化已成為世界潮流，而這些高性能無一不是

13、靠單片機來實現(xiàn)的。采用單片機來對溫濕度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫濕度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中必不可少且廣泛應(yīng)用的器件，尤其在日常生活中也發(fā)揮越來越大的作用。因此，單片機對溫濕度的控制問題是一個工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。因此，本課題圍繞基于單片機的溫室大棚控制系統(tǒng)展開了應(yīng)用研究工作。. v第二節(jié) 選題意義隨著單片機和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能價

14、格比，逐步取代傳統(tǒng)的溫濕度控制措施.但是，目前應(yīng)用于溫室大棚的溫濕度檢測系統(tǒng)大多采用模擬溫度傳感器、多路模擬開關(guān)、A/D 轉(zhuǎn)換器及單片機等組成的傳輸系統(tǒng)。這種溫濕度度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測溫電纜，才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜，成本也高。同時線路上傳送的是模擬信號，易受干擾和損耗，測量誤差也比較大。為了克服這些缺點，本文參考了一種基于單片機并采用數(shù)字化單總線技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)應(yīng)用于溫室大棚的的設(shè)計方案閉，根據(jù)實用者提出的問題進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的設(shè)計方案,在單總線上傳輸數(shù)字信號。本文介紹的溫濕度測控系統(tǒng)就是基于單總線技術(shù)及其器件組建的。該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的

15、溫濕度進(jìn)行采集，利用溫濕度傳感器將溫室大棚內(nèi)溫濕度的變化，變換成數(shù)字量，其值由單片機處理，最后由單片機去控制液晶顯示器，顯示溫室大棚內(nèi)的實際溫濕度，同時通過與預(yù)設(shè)量比較，對大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，如果超過我們預(yù)先設(shè)定的濕度限制，濕度報警模塊將進(jìn)行報警。這種設(shè)計方案實現(xiàn)了溫濕度實時測量、顯示和控制。該系統(tǒng)抗干擾能力強，具有較高的測量精度，不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，安裝簡單方便，性價比高，可維護(hù)性好。這種溫濕度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對溫度的實時控制，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣，以便促進(jìn)農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的畝產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。. v第

16、二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計第一節(jié) 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及其測控原理一、系統(tǒng)硬件電路整體框架圖STC89C52DHT11 溫濕度檢測模式LCD1602 顯示模塊復(fù)位模塊晶振模塊溫濕度報警模塊溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖 2-1 系統(tǒng)整體框圖二、系統(tǒng)整體電路圖圖. v2-2 系統(tǒng)整體電路圖三、系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)由如圖 2-1、圖 2-2 所示，DHT11 溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，STC89C52 單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，LCD1602 顯示模塊顯示溫濕度。由 PWM 控制溫度調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度小于 18時，M4QA045 電機停止運轉(zhuǎn)，當(dāng)溫室大于 28時，M4QA045 電機全速運轉(zhuǎn)，當(dāng)溫度處于 18和

17、28之間時，通過 PWM 控制 M4QA045電機轉(zhuǎn)速。由 STC89C52 單片機輸出高低電平控制濕度報警模塊，當(dāng)濕度大于 65%RH或者小于 45%RH 時，STC89C52 單片機輸出高電平，濕度報警模塊報警，當(dāng)濕度處于45%RH 和 65%RH 之間時，STC89C52 單片機輸出低電平，濕度報警模塊關(guān)閉。第二節(jié)第二節(jié) 單片機的選擇單片機的選擇一、單片機概述單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器葉數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高等特點，因此，適合應(yīng)

18、用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(SCM)這一名稱。 “微控制器”更能反映單片機的本質(zhì)，但是由于單片機這個名稱已經(jīng)為國內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機”這一名稱。1、單片機的主要特點有:(1) 具有優(yōu)異的性能價格比。(2) 集成度高、體積小、可靠性高。(3) 控制功能強。(4) 低電壓，低功耗。2、單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域:(1) 工業(yè)控制(2) 儀器儀表(3) 電信技術(shù)(4) 辦公自動化和計算機外部設(shè)備(5) 汽車和節(jié)能(6) 制導(dǎo)和導(dǎo)航. v(7) 商用產(chǎn)品(8) 家用電器因此，在本課題設(shè)計的溫濕度測控

19、系統(tǒng)中，采用單片機來實現(xiàn)。在單片機選用方面，由于 STC89 系列單片機與 MCS-51 系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中選用STC89C52 單片機。二、STC89C52 單片機的引腳說明圖 2-3 STC89C52 單片機引腳圖芯片引腳如圖 2-3 所示：VCC : 電源端；GND: 接地端；P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口也用來接

20、收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口： 是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） ，具體如下表 1 所示。在 flash 編程和校驗時，P1 口接收低8 位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8

21、 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的

22、 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為. v輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如上表 2-1 所示。在 flash編程和校驗時，P3 口也接收一些控制信號。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。看門狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO

23、默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1” ，ALE 操作將無效。這一位置 “1” ，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）

24、的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)STC89C52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash編程期間，EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。程序存儲器：如果 EA 引

25、腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為 0000H1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000HFFFFH。數(shù)據(jù)存儲器：STC89C52 有 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當(dāng)一條指令訪問高于 7FH 的地址時，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（SFR）定時器 2：定時器 2 是一個 16 位定時/計數(shù)器，它既可以做定時器，又可以做事件計

26、數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器 T2CON 中的 C/T2 位選擇（如表 2 所示） 。定時器. v2 有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計數(shù)）和波特率發(fā)生器。工作模式由 T2CON 中的相關(guān)位選擇。定時器 2 有 2 個 8 位寄存器：TH2 和 TL2。在定時工作方式中，每個機器周期，TL2 寄存器都會加 1。由于一個機器周期由 12 個晶振周期構(gòu)成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的 1/12。中斷：STC89C52 有 6 個中斷源如表 2-2 所示：兩個外部中斷（INT0 和 INT1） ，三個定時中斷（定時器 0、1、2）和一個串行中斷每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器

27、IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE 還包括一個中斷允許總控制位 EA，它能一次禁止所有中斷。定時器 2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2 和EXF2 的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清 0。實際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清 01。表 2-1 中斷控制寄存器符號位地址功能EAIE.7中斷總允許控制位。EA=0,中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設(shè)定IE.6預(yù)留ET2IE.5定時器 2 中斷允許控制位ESIE.4串行口中斷允許控制位ET1IE.3定時器 1 中斷允許控制位EX1IE

28、.2外部中斷 1 允許控制位ET0IE.1定時器 0 中斷允許控制位EX0IE.0外部中斷 1 允許控制位. v三、STC89C52 單片機最小系統(tǒng)圖 2-4 晶振電路圖 2-5 復(fù)位電路如圖 2-4、圖 2-5 所示，復(fù)位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運行的基本模塊。單片機最小系統(tǒng)是在以 51 單片機為基礎(chǔ)上擴展，使其能更方便地運用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，稱為在實時檢測和自動控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少

29、的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大2。第三節(jié) 溫濕度報警系統(tǒng)一、IDS18B20 簡介圖 2-6 IDS18B20DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采用 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣等優(yōu)點，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 二、DS18B20 的性能特點(1). 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電;(2). 獨特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊；(3). DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個

30、 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫；(4). DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；(5). 溫范圍55125，在-10+85時精度為0.5；(6). 可編程 的分辨率為 912 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫；(7). 在 9 位分辨率時最多在 93.75ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時最多在. v750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；(8). 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以”一 線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC

31、校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力；(9). 負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。三DS18B20 的管腳排列(一)DS18B20 的外形及管腳排列如下圖：圖 2-7 DS18B20 的外形及管腳排列DS18B20 引腳定義：(1)I/O 為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。（二）DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：圖 2-8 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖三、溫度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計1方案一圖 2-9 方案一電路圖如圖 2-9 所示，由 PWM 控制溫度調(diào)節(jié)模塊，當(dāng) PWM 端輸入高電平時，電流經(jīng)Q1

32、 放大，光耦導(dǎo)通，光耦輸出電流經(jīng) Q2 放大后，使雙向可控硅導(dǎo)通，M4QA045 電機運轉(zhuǎn)，當(dāng) PWM 端輸入低電平時，雙向可控硅控制端輸入電流為 0，交流電過零以后，雙向可控硅截止，M4QA045 電機停止運轉(zhuǎn)4。2方案二圖 2-10 方案二電路圖如圖 2-10 所示，由 PWM 控制溫度調(diào)節(jié)模塊，當(dāng) PWM 端輸入高電平時，電流經(jīng)Q4 放大，常開端 5 閉合，M4QA045 電機運轉(zhuǎn)，當(dāng) PWM 端輸入低電平時，常開端 5 斷開，M4QA045 電機停止運轉(zhuǎn)。3方案比較方案一采用光耦隔離強電，方案二采用繼電器隔離強電，但方案一沒有實現(xiàn)強電與直流源的隔離，且方案一環(huán)節(jié)復(fù)雜，計算難度大，過多的

33、環(huán)節(jié)延長響應(yīng)時間，從而影響溫度調(diào)整模塊的性能，所以選擇方案二。. v圖 2-11 電熱器驅(qū)動電路基于以上兩個方案的分析，加熱器驅(qū)動電路也同樣選用繼電器隔離，當(dāng)溫度低于18時，相應(yīng)引腳輸出高電平，電流經(jīng)過三極管放大，繼電器常開端閉合，電熱器工作，當(dāng)溫度高于 23時，相應(yīng)引腳輸出低電平，繼電器常開端關(guān)閉，電熱器不工作。四、濕度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計圖 2-12 濕度報警模塊電路圖如圖 2-12 所示，由 STC89C52 單片機在 BUZZER 端輸入信號控制濕度報警模塊。當(dāng)濕度大于 65%RH 或者小于 45%RH 時，BUZZER 端輸入高電平，電流經(jīng) Q3 放大，使蜂鳴器工作；當(dāng)濕度處于 45%RH

34、和 65%RH 之間時，BUZZER 端輸入低電平，蜂鳴器不工作。第三章 溫室大棚控制系統(tǒng)軟件設(shè)計第一節(jié) Keil C51 軟件系統(tǒng)單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS-51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運行 Keil 軟件需要 Pent

35、ium 或以上的 CPU，16MB或更多 RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用 51 系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。一、系統(tǒng)概述Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可

36、讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。. v二.、Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 f

37、or Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。三、使用獨立的 Keil 仿真器時，注意事項（1）仿真器標(biāo)配

38、 11.0592MHz 的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振；（2）仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)；（3）仿真芯片的 31 腳已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi) ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部 ROM（其 CPU 的/EA 引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。四、Keil C51 單片機軟件基本操作步驟（1）、安裝好了 Keil 軟件以后，我們打開它。（2）、 我們先新建一個工程文件，點擊“Project-New Project”菜單。（3）、選擇工程文件要存放的

39、路徑 ,輸入工程文件名 xdch 最后單擊保存。（4）、在彈出的對話框中選擇 CPU 廠商及型號。（5）、選擇好 STC89C52 芯片，接著點擊確定，彈出對話框。（6）、新建一個 C51 文件, 單擊左上角的 New File，保存為 DS18B20_4.C，（注意后綴名必須為.C），再單擊“保存”。（7）、存好后把此文件加入到工程中方法如下:用鼠標(biāo)在 Source Group1 上單擊右鍵, 然后再單擊 Add Files to Group Source Group 1。（8）、 選擇要加入的文件, 找到 MAIN.C 后, 單擊 Add, 然后單擊 Close。（9）、在編輯框里輸入代碼

40、。（10）、生成 .hex 燒寫文件,先單擊 Options for Target。（11）、在下圖中,我們單擊 Output, 選中 Create HEX F，再單擊“確定”。以上是 Keil 軟件的基本應(yīng)用8。. v第二節(jié) 溫室大棚控制系統(tǒng)程序設(shè)計一、整體系統(tǒng)框架圖圖 3-1 系統(tǒng)整體框圖首先，初始化單片機設(shè)置中斷，定義變量，然后初始化 LCD1602 顯示模塊，設(shè)置8 位格式，2 行，5*7 矩陣顯示，整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍設(shè)定輸入方式，增量不移位，清除屏幕顯示。調(diào)用溫濕度采集程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，將十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，將十進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出到 LCD1602 顯示模塊進(jìn)行顯

41、示，根據(jù)溫度調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，根據(jù)濕度判斷是否報警，最后，進(jìn)行新一輪的溫濕度采集。二、LCD1602 顯示模塊程序設(shè)計圖 3-2 顯示程序框圖如圖 3-2，初始化 LCD1602 顯示模塊，設(shè)置 8 位格式，2 行，5*7 矩陣顯示，整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍設(shè)定輸入方式，增量不移位，清除屏幕顯示，延時等待，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，然后，判斷是否在第一行顯示，輸入相應(yīng)的地址數(shù)據(jù)，延時等待，輸入需要顯示的數(shù)據(jù)。三、PWM 程序設(shè)計圖 3-3 PWM 程序框圖如圖 3-3 所示，進(jìn)行中斷程序初始化，設(shè)置定時器 T0 中斷時間為 1ms，中斷 100次，即 100ms 作為一個

42、脈沖周期，每中斷一次，由變量 T0_number 進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)變量T0_number 大于 100 時，給變量 T0_number 賦值 0，重新開始計數(shù)，當(dāng)變量 T0_number小于變量 PWM_width_H 時，輸出高電平，當(dāng)變量 T0_number 大于變量 PWM_width_H時，輸出低電平，以此控制脈寬。第四章 調(diào)試中遇到的問題在軟件的調(diào)試過程中，遇到的問題有很多，下面就幾個比較突出的問題進(jìn)行說明。1）在對 Keil C 的使用時不知道怎么才能讓它生成 HEX 文件，從而進(jìn)行仿真，因為以前沒有用過類似的軟件，不會并且也不知道需要生成 HEX 文件，導(dǎo)致前期的工作很難進(jìn)行. v2

43、 ）因為用的是 DHT11 數(shù)字傳感器，在編程過程中需要對所測得溫度進(jìn)行處理，而且需要給定一個溫度范圍，建立一個溫度與電機轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過反復(fù)的計算、實驗才實現(xiàn)。3）因為考慮到經(jīng)濟(jì)實用方面，所以在進(jìn)行實物操作之前，采用 proteus 軟件對程序和硬件電路進(jìn)行仿真，可是在仿真過程中，獨立按鍵總是不靈敏，這需要對延遲時間進(jìn)行調(diào)整，而程序中設(shè)置的延遲時間總是不能夠很符合實際操作，所以在這方面浪費了大量的時間進(jìn)行反復(fù)的操作和實驗4）在仿真過程中，因為用到的是 LCD1602 顯示模塊，這種顯示模塊是可以顯示字符的，并且這種模塊本身帶有字庫，但事實仿真過程中，電路要求相對寬松，不需加上拉電阻，而實

44、際的電路調(diào)試過程需要加上拉電阻。結(jié)結(jié) 論論以上為畢業(yè)期間所設(shè)計的溫室大棚控制控制系統(tǒng)，它經(jīng)過多次修改和整理，可以滿足設(shè)計的基本要求。采用 STC89C52 單片機、DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器、LCD1602液晶顯示模塊和 M4QA045 電機等器件設(shè)計溫室大棚控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫濕度采集、英文顯示；溫度自動調(diào)節(jié)，濕度越限報警功能。因為本人水平有限，此設(shè)計存在一定的問題。譬如系統(tǒng)抗干擾能力差，且沒有實現(xiàn)自動自動復(fù)位。由于使用的是單片機作為核心的控制元件，配合其它器件，使本溫度控制系統(tǒng)具有功能強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。而在本次論文的寫作過程中，

45、讓我感受到所學(xué)的知識甚少，還有一些知識遺忘的太多了。所以通過這次的論文讓我又對所學(xué)的知識從新的整理了一遍，還對以后的學(xué)習(xí)與不足有了較清晰的認(rèn)識。 辭經(jīng)過這段時間的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持和幫助，想要完成這個設(shè)計是難以想象的，再次特別謝謝老師和同學(xué)給予我的幫助與指導(dǎo)。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師孫慶玲老師。孫老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是

46、我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 . v然后，還要感謝大學(xué)兩年多來所有的老師，為我們打下機電一體化專業(yè)知識的基礎(chǔ)所教授的一切；同時還要感謝所有的同學(xué)在學(xué)校期間給與我所有的幫助與鼓勵，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 最后感謝母校給與我人生這次的栽培，謝謝你們。參考文獻(xiàn)1 孫育才.MCS-51 系列單片微型計算機及其應(yīng)用（第四版） M.：東南大學(xué)出版社，20042 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分（第四版）M.：高等教育出版社，19993 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第四版）M.：高等教育出版社，19994 石來德.機械參數(shù)電測技術(shù)M.：上海科學(xué)技術(shù)出

47、版社，19815 Ernest O.Doebelin. Measurement Systems: Application and Design M.America: McGraw-HILL BOOK COMPANY,19766 曹繼松.測試電路M.：上海交通大學(xué)出版社，19957 謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試M.：華中科技大學(xué)出版社，20008 馬靖善，秦玉平.C 語言程序設(shè)計M.：清華大學(xué)出版社，20059 賴麒文.8051 單片機 C 語言開發(fā)環(huán)境實務(wù)與設(shè)計 M.：科學(xué)出版社，200210 徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設(shè)計M.：北京航空航天大學(xué)出版社，2004附 錄*include *

48、include *define LCD_DB P2sbit DQ = P10;sbit BUZZER = P11;sbit PWM = P12;sbit LCD_RS = P14;sbit LCD_RW = P15;sbit LCD_E = P16;sbit HEAT = P17;void initial(void);void read_DHT11(void);. vvoid LCD_write_command(unsigned char );void LCD_display_char(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char dat);unsigned char read_DHT11_char(void);void control_temperature_humidity(void);void delay_xms