基于單片機的大棚溫度控制系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 基于單片機的大棚溫度控制系統(tǒng) 目 錄 第1節(jié) 引 言31.1 溫度控制系統(tǒng)概述31.2 本設計任務和主要內(nèi)容4第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設計52.1 系統(tǒng)硬件結構52.2 單片機主機系統(tǒng)52.3 溫度檢測的設計62.4 ISD1420語音芯片7第3節(jié) 系統(tǒng)的軟件設計9 3.1 系統(tǒng)控制流程圖93.2 溫度控制系統(tǒng)程序93.3 溫度檢測子程序設計123.4 語音讀寫程序13基于單片機的大棚溫度控制系統(tǒng)第1節(jié) 引言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80C51單片機為主的溫度控制系

2、統(tǒng)可對大棚內(nèi)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80C51單片機為核心。大棚溫度經(jīng)AD590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)轉換器轉換為數(shù)字信號送單片機，單片機根據(jù)輸入的溫度得出結果，通過ISD1420語音芯片提醒農(nóng)民作出適當?shù)臏囟日{(diào)節(jié)。該系統(tǒng)成本低，操作方便，設計人性化，具有良好的推廣價值。1.1溫度控制系統(tǒng)概述隨著生活條件的不斷改善，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(nóng)作物生長密

3、切相關的大棚溫度的控制，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。種植高產(chǎn)量、高質量的農(nóng)作物并非是一件簡單的事，它不僅涉及遺傳學，還與各地的氣候、土壤、水分、溫度、CO2含量等有密切的關系。對于大棚種植而言，良好的物種、本地適合種植的物種及土地酸堿度都是可以通過農(nóng)民長期的種植經(jīng)驗獲得的。但是溫度是農(nóng)民不能輕易解決的問題，而且溫度的變化幅度大，不易人工控制，對于農(nóng)民來說時刻關注作物的生長溫度是個龐大的工作量。“白天太陽很好，陽光充足，外面的溫度零下5度如果大棚的薄膜沒有破，里面照樣產(chǎn)生有25度以上的溫度，從而地溫也可以得到提升至15度左右。漆黑大風的夜晚棚內(nèi)的溫度會大幅度降低，能降低到零

4、下5度以下，停止刮風可以恢復到較地溫少低點為止?！边@些專業(yè)知識對于常年種植的農(nóng)民也未必了解。產(chǎn)量提高不了，收入狀況不佳會牽制農(nóng)民的經(jīng)濟，減弱農(nóng)民投身于農(nóng)業(yè)的積極性，對地區(qū)乃至國家來說都是不容小覷的事實。應用于大棚種植的溫度控制系統(tǒng)解決了長期以來困擾農(nóng)民的問題，它的制作成本低廉，應用廣泛，對農(nóng)民自身的素質要求不高，便于農(nóng)民操作。更重要的是，它不僅幫助農(nóng)民節(jié)約了大量，還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。要使全民步入小康的行列，重要的是提高農(nóng)民的經(jīng)濟水平，只有每戶農(nóng)民家庭的生活都有了保障，才能進行各方面上層建筑的建設?；趩纹瑱C的大棚溫度控制系統(tǒng)是個小型的軟硬

5、件結合的產(chǎn)品，它針對個體農(nóng)民的需要設計，適于中小面積的大棚種植。該溫度控制系統(tǒng)所包含的提醒功能極具親切性，它使用ISD1420語音芯片，這種芯片可重現(xiàn)優(yōu)質原聲，沒有常見的背景噪音。農(nóng)民可以根據(jù)自己的喜好錄入屬于自己的提示音，也可經(jīng)常更換提示音。1.2 本設計任務和主要內(nèi)容本論文旨在研究基于單片機的大棚溫度控制系統(tǒng)，介紹溫度傳感器對大棚溫度收集的具體設計，以及相關硬件的設計和軟件編程。主要內(nèi)容有： 溫度控制系統(tǒng)的特點 單片機溫度控制系統(tǒng)的組成及工作原理 溫度檢測的詳細設計 各部分的軟件編程。 第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設計2.1 系統(tǒng)硬件結構 系統(tǒng)的硬件結構如下圖2-1所示： ALEP1 P0 8

6、0C51 RD WR RESETP2 執(zhí)行控制接口溫度傳感器1-8個 8155ISD1420 圖2-1 系統(tǒng)結構圖 2.2 單片機主機系統(tǒng)該系列單片機是采用高性能的靜態(tài)80C51設計由先進CMOS工藝制造并帶有非易失性Flash程序存儲器全部支12時鐘和6時鐘操作P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2分別包含128字節(jié)和256字節(jié)RAM32條I/O口線3個16位定時/計數(shù)器6輸入4優(yōu)先級嵌套中斷結構1個串行I/O 口可用于多機通信I/O擴展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，由于器件采用了靜態(tài)設計，可提供很寬的操作頻率范圍，頻率可降至0?？蓪崿F(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電

7、模式，空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結CPU但RAM定時器，串口和中斷系統(tǒng)仍然工作掉電模式保存RAM的內(nèi)容但是凍結振蕩器導致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。由于設計是靜態(tài)的，時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù)，運行可從時鐘停止處恢復。圖2-2 單片機主機系統(tǒng)圖2.3 溫度檢測的設計系統(tǒng)測溫采用AD590溫度傳感器，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。它的主要特性如下： 1流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)；即： ， (2-1) 式中：I流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T熱力學溫度，單位為K。 2AD590的測溫范圍為-55+150； 3AD5

8、90的電源電壓范圍為4V30V； 4輸出電阻為710MW； 5精度高。 AD590溫度傳感器輸出信號經(jīng)放大電路放大10倍，再送入模/數(shù)轉換器ADC0804，轉換后送單片機。根據(jù)AD590溫度傳感器特性以及放大10倍后的電壓值與現(xiàn)場溫度的比較發(fā)現(xiàn)，實際溫度轉換后送入單片機的值與按鍵輸入數(shù)值之間有一定的差值，模/數(shù)轉換器送入單片機的數(shù)值是按鍵輸入值得2.5倍。由于單片機不能進行小數(shù)乘法運算，所以先對按鍵輸入進行乘5，然后根據(jù)運算結果及程序狀態(tài)字的狀態(tài)再進行循環(huán)右移一位，如果溢出標志位為低電平時直接對累加器進行一次帶進位循環(huán)右移，如果溢出標志位為高電平時，先對進位標準位CY位置為高電平，然后再進行一

9、次帶進位循環(huán)右移，通過上述操作使按鍵輸入的溫度值與模/數(shù)轉換器送入單片機的溫度值相統(tǒng)一。 圖2-3 感溫部分的核心電路2.4 ISD1420語音芯片 ISD1420為美國ISD公司出品的優(yōu)質單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD公司的專利-直接模擬存儲技術（DAST TM）實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入EEPROM存儲器。直接模擬存儲允

10、許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。不僅語音質量優(yōu)勝，而且斷電語音保護。一、特點：1)用方便的單片錄放系統(tǒng),外部元件最少2)現(xiàn)優(yōu)質原聲，沒有常見的背景噪音3)放音可由邊沿或電平觸發(fā)4)無耗電信息存儲,省掉備用電池5)信息可保存100年,可反復錄放10萬次6)無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng)7)較強的分段選址能力可處理多達160段信息8)具有自動節(jié)電模式9)錄或放后立即進入維持狀態(tài),僅需0.5A電流10)單一5伏電源供電。二、電特性：1)工作電壓：5V；2)靜態(tài)電流：典型值0.5A，最大值2A；3)工作電流：典型值15mA，最大值30mA（16歐姆）。圖2-4 ISD1420引腳說明及外形圖第

11、3節(jié) 系統(tǒng)的軟件設計3.1 系統(tǒng)控制流程圖系統(tǒng)總體設計思想是以80C51單片機為控制核心，整個系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測部分、控制執(zhí)行部分及ISD1420語音芯片。系統(tǒng)利用單片機獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設計值進行比較，根據(jù)比較結果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)。系統(tǒng)控制流程圖如圖3-1所示。NY系統(tǒng)初始化讀取時間時間表值與當前控制狀態(tài)是否一致？獲取溫度與設定值比較溫度差控制裝置顯示信息圖3-1 系統(tǒng)控制流程圖3.2 溫度控制系統(tǒng)程序單片機溫度控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能實現(xiàn)對溫度的控制，需要給單片機編寫程序，下面給出了溫度控制系統(tǒng)的編程方法。 ORG 00H STAR

12、T： ANL P1，#00H；顯示00 JB P3.4，$ ；T0=0？有鍵按下？ LCALL DELAY1 ；消除抖動 JNB P3.4，$；T0=1？放下？ MOV R0，#00；計溫指針初值 L1： MOV A， R0 ；計溫指針載入ACC MOV P1， A ；輸出至P1顯示 MOV R5， #10 ；延時1秒 A1： MOV R6， #200 D1： MOV R7， #248 ；0.5毫秒 JNB P3.4，L2 ；第2次按下T0？ DJNZ R7，$ DJNZ R6，D1 DJNZ R5，A1 INC A DA A MOV R0, A JMP L1 L2： LCALL DELAY1

13、 ；第2次按消除抖動 JB P3.4，L3 ；放開了沒？是則跳至L3停止 JMP L2 L3: MOV A，R0 LCALL CHANGE MOV 31H, A ；下限溫度存入31H JB P3.5，$ ；T1=0？有鍵按下？ LCALL DELAY1 ；消除抖動 JNB P3.5，$ ；T1=1？放開？ MOV R0，#00 ；計溫指針初值 L4： MOV A，RO ；計溫指針載入ACC MOV P1， A ；顯示00 MOV R5，#10 ；延時1秒 A2： MOV R6，#200 D2： MOV R7，#248 ；0.5毫秒 JNB P3.5，L5 ；第二次按下T1DJNZ R7，$ D

14、JNZ R6，D2 DJNZ R5, A2 ADD A, #01H DA A MOV R0, A JMP L4 L5: LCALL DELAY1 ；第2次按消除抖動 JB P3.5，L6 ；放開了？是則跳至L6 JMP L5 L6： MOV A， RO ； LCALL CHANGE MOV 30H，A ；上限溫度存入30H DELAY1：MOV R6，#60 ；30毫秒 D3： MOV R7， #248 DJNZ R7， $ DJNZ R6， D3 RET CHANGE：MOV B，#5 MUL AB JNZ D4 SETB C D4： RRC A RET MOV 32H，#0FFH ；32H

15、舊溫度寄存器初值 AAA： MOVX R0， A；使BUS為高阻抗并令ADC0804開始轉換 WAIT： JB P2.0，ADC ；檢測轉換完成否 JMP WAIT ADC： MOVX A，RO ；將轉換好的值送入累加器 MOV 33H，A ；將現(xiàn)在溫度值存入33H CLR C ；C=0 SUBB A，32H JC TDOWN ；C=0取入值較大，表示溫度上升，C=1表示下降 TUP： MOV A， 33H ；將現(xiàn)在溫度值存入A CLR C SUBB A，30H ；與上限溫度作比較 JC LOOP ；C=1時表示比上限小須加熱，C=0表示比上限大，停止；加熱 SETB P2.1 JMP LOO

16、P TDOWN： MOV A，33H ；將現(xiàn)在溫度值存入A CLR C SUBB A，31H ；與下限溫度作比較 JNC LOOP ；C=1時表示比下限小，須加熱，C=0表示比下限大 CLR P2.1 ；令P2.1動作 LOOP： MOV 32H，33H CLR A MOV R4，#0FFH ；延時 DJNZ R4，$ JMP AAA END 3.3溫度檢測子程序設計 溫度傳感器是溫度控制系統(tǒng)的重要組成部分，缺少了它則功能不能實現(xiàn)。溫度檢測子程序如下： MOV DPTR,DS_TABLE ；指向器件序號表入口LOOP: MOV R7，7 ；逐個讀取溫度 MOV A，#055H ；ROM匹配 L

17、CALL WRITE_SERIAL LCALL DELAY MOV A，#44H ；發(fā)出溫度轉換命令 LCALL WRITE_1820LCALL DELAY ；延時750us(12位)LCALL INIT_1820 ；準備讀溫度前先復位LCALL DELAY LCALL WRITE_1820MOV A，#0BEH ；發(fā)出讀溫度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_1820 ；保存讀出的溫度數(shù)據(jù)DJNZ R7，LOOPCLR P1.4RET 3.4 語音讀寫程序 在參考了大量的書籍和網(wǎng)上資料后，有關ISD1420的讀寫程序以C語言為主，由于自身能力有限，所以在此也參考了別人的

18、程序用C語言進行語音芯片的編程。程序如下：#include<reg51.h>#include"ISD1420.h"/0x000x09 對應數(shù)字09Voice_data=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d;sbit CLK_595=P02;sbit DAT=P00;sbit ST=P01;void display(uchar dat) /595發(fā)送一個字節(jié) uchar i; for(i=0;i<8;i+) /移動八次即發(fā)送八位 /把數(shù)據(jù)的最低位送到數(shù)據(jù)線 DAT=dat&0x01; C