畜舍通風換氣風機自動控制設計

1、題 目： 畜舍通風換氣風機自動控制設計 學生姓名： 劉桂奇 學 號： 200817010121 專業(yè)班級： 計算機科學與技術08101班 同組姓名: 王國策 指導教師： 楊紅杰 設計時間：目錄一、設計前言 . 21.1設計目的意義 . 21.2設計任務 . 21.3設計要求 . 2二、總體設計 . 22.1溫度數(shù)據(jù)采集模塊. 32.2 溫度轉換及顯示模塊 . 32.3 LED顯示控制模塊. 42.4蜂鳴器控制模塊 . 42.5直流電機控制模塊. 4三、課程設計過程 . 53.1硬件設計 . 53.2軟件設計 . 5四、系統(tǒng)測試 . 64.1系統(tǒng)調試 . 64.2過程調試 . 6五、程序代碼清單

2、 . 7六、課程設計總結 . 151一、設計前言1.1設計目的意義隨著智能畜禽農(nóng)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，環(huán)境的好壞對農(nóng)業(yè)產(chǎn)品健康的影響逐步地體現(xiàn)出來，只有創(chuàng)造一個空氣新鮮，溫、濕度適宜，干暖舒適的環(huán)境條件，才能讓農(nóng)業(yè)產(chǎn)品更好的生長，保持旺盛，發(fā)病率降低，獲得較高的增長速度和轉換率，創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益。因此，調控好室內空氣、濕度和溫度等環(huán)境，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)品管理的最根本問題 。1.2設計任務通過A/D采集并存儲蓄舍溫度，根據(jù)蓄舍溫度要求，通過D/A輸出控制信號，控制風機的轉速及風機的啟動、停止，實現(xiàn)蓄舍溫度及空氣的自動調節(jié)。1.3設計要求（1）當 溫度18，風機不轉動，并且四個紅燈閃爍。（2）當18 溫度

3、20，啟動風機低速轉動。（3）當20 溫度 25，啟動風機中速轉動。（4）當25 溫度 30，啟動風機高速轉動。（5）當溫度超過30，紅色發(fā)光二極管全亮、喇叭連續(xù)發(fā)聲報警。（6）用直流電機帶動風機，計算機輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉換后變?yōu)楦?、中、低三種電壓，控制直流風機的三種轉速。二、總體設計使用可編程并行接口8255對實驗箱上的溫度檢測芯片DS18B20進行控制和數(shù)據(jù)傳輸，編寫程序對數(shù)據(jù)進行讀取并轉換為相應的BCD碼，判斷從外界采集的溫度并根據(jù)此溫度與所在的不同區(qū)間的溫度來調用的相應的子程序，并利用DA0832進行數(shù)模轉換來控制風機的轉動。利用8255PA端口控制LED燈的顯示、2PC端口（C1

4、）進行蜂鳴器的控制，并提取溫度轉換為非壓縮的BCD碼，顯示到八段數(shù)碼管上。該設計主要分為以下幾個主要功能模塊：2.1溫度數(shù)據(jù)采集模塊本模塊利用實驗箱自帶的數(shù)字溫度計DS18B20測量溫度，程序通過可編程并行接口8255的PC0口對DS18B20寫讀寫命令，并將讀到的溫度數(shù)據(jù)從PC0口按位讀取出來，存放在AX寄存器內。2.2 溫度轉換及顯示模塊本模塊將數(shù)據(jù)采集模塊得到的溫度數(shù)值首先轉換為BCD碼，提取溫度數(shù)據(jù)，轉換為非壓縮型BCD碼。具體轉換過程可參考附錄II的核心代碼的BCD轉換部分。轉換完后調用Display8在八段數(shù)碼管上顯示溫度。32.3 LED顯示控制模塊根據(jù)此次課程設計的目的與要求，

5、當溫度超過30時，紅色發(fā)光二極管閃爍。 用8255的PA端口來控制紅燈亮，中間再調用一個延時，可以從視覺上 看出紅燈閃爍。具體過程可參考附錄中的程度代碼。2.4蜂鳴器控制模塊根據(jù)此次課程設計的目的與要求，當溫度值大于30時，要控制蜂鳴器做出報警。本程序是利用8255PC端口（PC1）來控制蜂鳴器發(fā)出報警聲音。2.5直流電機控制模塊根據(jù)此次課程設計的目的與要求，當溫度超過20小于25時，要控制風機低速轉動。當溫度超過25小于30時，要控制風機中速轉動，當溫度超過30時，要控制風機高速轉動。設計中通過不同區(qū)間數(shù)據(jù)的比較，給低、中、高三種不同的轉速賦予不同的電壓值傳送給DA0832，利用DA0832

6、控制直流電機轉動，由于輸出高電平功率較小，導致無法自動驅動電機轉動，所以在輸出之后接試驗箱的功放模塊，放大功率后，輸出高電平可自動驅動直流電機轉動。4三、課程設計過程3.1硬件設計表1 硬件連線3.2軟件設計軟件部分利用實驗箱為運行平臺，運用匯編指令編寫?？刂瞥绦蛑饕?度數(shù)據(jù)采集模塊、溫度轉換及顯示模塊、LED顯示控制模塊、蜂鳴器控制模塊、風機控制模塊等。初始化程序包含：8255初始化程序、18B20初始化子程序。四、系統(tǒng)測試4.1系統(tǒng)調試按照硬件連線連接電路，為方便調試，將程序內的溫度區(qū)間作了調整。將原來設計要求里的<=10暫時設定為18到20，10到30設定為25到30。系統(tǒng)啟

7、動后，溫度傳感器得到當前室溫，但是溫度過低。之后給溫度采集模塊的Ctrl引腳一定的電壓，手動升溫，當溫度到20不超過25風機開始低速轉動，當溫度到了25但不超過30時，風機開始中速轉動，當溫度超過30時，此時蜂鳴器開始發(fā)出報警聲，紅色發(fā)光二極管開始閃爍，表示溫度過高。4.2過程調試在調試過程中，雖然遇到了很多的問題，程序代碼有錯誤，線路連接的不恰當?shù)?，通過老師和同學的幫助，出通過查一些資料，最終解決了這些問題。完成了設計。設計中，當溫度低于20或者溫度大于40時，需要控制蜂鳴器報警，設計初期想利用可編程并行接口8255的PC1口輸出低電平控制蜂鳴器，但是調試過程中發(fā)現(xiàn)，由于程序運行過程中需要對

8、8255不斷的進行初始化操作，導致PC1口的電平不穩(wěn)定，使蜂鳴器不能很好的控制，通過查資料，修改設計，利用PC1、PC2 、PC3輸出高電平，接74LS138譯碼器控制蜂鳴器報警，這樣就能很好的解決該問題。調試中，由于室內的溫度過低，在要求的溫度范圍內帶動風機不能轉動，所以決定加上一定的電壓使采集的溫度不至少于太低，經(jīng)過調試后，由于輸出的功率不高，帶動風機轉動不明顯，所以在DA0832的輸出端口OUT端連上了功放電6路，這時當溫度在某個區(qū)間時，風機就可以明顯地看出轉速的快慢。由此解決了電機的控制問題。設計中，利用可編程并行接口8255的PA口控制發(fā)光管。當需要某一顏色的發(fā)光管常亮時，其他的發(fā)光

9、管需要處于熄滅狀態(tài)，但通過調試發(fā)現(xiàn)，實際運行過程中，當某一顏色的發(fā)光管常亮時，其他發(fā)光管長時間處于熄滅狀態(tài)，但還會出現(xiàn)一個短暫的點亮的過程，導致其他發(fā)光管出現(xiàn)閃爍，后來經(jīng)過請教老師得知，由于程序運行過程中需要對8255不斷的進行初始化操作，每次初始化，8255的PA口會輸出高電平，導致某些發(fā)光管出現(xiàn)短暫的閃爍，解決方法是可以使用另外一個可編程并行接口8255，用這個8255的PA口來控制發(fā)光管，程序運行過程不會多次對這個8255初始化，所以不會再出現(xiàn)上一個問題。經(jīng)過測試，這樣做可以解決該問題。五、程序代碼清單.MODEL TINY;連線;8255 CS->CS1; A0->A0;

10、A1->A1CON_8255 EQU 0F003HPC_8255 EQU 0F002HPB_8255 EQU 0F001HPA_8255 EQU 0F000HDA0832 EQU 0D000HEXTRN DISPLAY8:NEAR.STACK 300.DATAVOLTAGE DB 0BUFFER DB 8 DUP(0) ;溫度臨時存放區(qū)7.CODESTART: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV ES,AXNOPCALL INIT8255MAIN: CALL START_TEMPERATURE ;向DS18B20發(fā)送讀溫度指令JB MAINCALL DELAYTIMECALL

11、 RD_TEMPERATURE ;讀出溫度值,并轉換為BCD碼CALL TEMPERATURE_CASECALL DELAYTIMECALL DAC0832CALL DIS_BCD ;提取溫度數(shù)據(jù)，轉換為非壓縮型BCD碼,并顯示JMP MAIN;判斷溫度控制電機速度TEMPERATURE_CASE PROC NEARPUSH AXMOV DX,PC_8255 ;蜂鳴器不響MOV AL,03HOUT DX,ALMOV BX,AXCMP BX,0120H ;18JB CASE1CMP BX,0140H ;20JB CASE2CMP BX,0190H ;25JB CASE3CMP BX,01E0H

12、;30JB CASE4MOV DX,PC_8255 ；超過30時，驅動蜂鳴器響MOV AL,02HOUT DX,AL8JMP CASE5RETURN: POP AXRETCASE1: MOV VOLTAGE,0FHJMP RETURNCASE2: MOV VOLTAGE,0FHJMP RETURNCASE3: MOV VOLTAGE,20H ;2025間風機開始低速轉動JMP RETURNCASE4: MOV VOLTAGE,55H ;2530間風機中速轉動 JMP RETURNcase5:MOV DX,PA_8255 ;超過30時風機高速轉動，此時紅燈閃爍MOV AL,0CCHOUT DX,

13、ALCALL DELAYTIMEMOV DX,PA_8255MOV AL,00HOUT DX,ALMOV VOLTAGE,99HJMP RETURNTEMPERATURE_CASE ENDPDAC0832 PROC NEARPUSH AXMOV DX,DA0832MOV AL,VOLTAGEOUT DX,ALPOP AXRETDAC0832 ENDP9;*;溫度轉換/顯示;*DIS_BCD PROC NEARMOV BX,AXLEA DI,BUFFER+7STDMOV AL,10H ;10H表示不需要顯示 STOSBSTOSBSTOSBSTOSBTESTJNZSTOSBJMPDIS_BCD1:

14、 MOVSTOSBNEGDIS_BCD2:SHLSHLSHLSHLMOVXCHGDIVCMPJNZ處理MOVXCHGSTOSBJMPDIS_BCD3: STOSBDIS_BCD4: MOVORSTOSBXORTESTJZMOVDIS_BCD5: TESTAH,08H DIS_BCD1 ;正數(shù) DIS_BCD2 AL,11H ;負數(shù) BX ;將溫度整數(shù)位轉換為ASCI BX,1 ;將溫度的個位與十位合在BH中 BX,1 BX,1 BX,1 AX,10 AL,BH BH AL,0 DIS_BCD3 ;判斷溫度的十位是否為0進行相應 AL,10H ;十位為0 AL,DI+1 DIS_BCD4 AL,

15、AH AL,80H ;小數(shù)點 AL,AL ;轉換小數(shù)部分 BL,10H DIS_BCD5 AL,6 BL,20H 10JZ DIS_BCD6 ADD AL,12H DAADIS_BCD6: TEST BL,40H JZ DIS_BCD7 ADD AL,25H DAADIS_BCD7: TEST BL,80H JZ DIS_BCD8 ADDDAADIS_BCD8: MOVRORANDSTOSBCLDLEACALLRETDIS_BCD ENDP;延時程序DELAYTIME PROCXORLOOPLOOPLOOPRETDELAYTIME ENDP;寫 0W_L PROCPUSHMOVMOVOUTPO

16、PRETW_L ENDP;寫 1W_H PROCPUSHMOVAL,50H CL,4 AL,CL AL,0FH SI,BUFFER ;顯示溫度DISPLAY8 NEAR CX,CX $ $ $ NEAR AX DX,CON_8255 AL,80H DX,AL AX NEAR AX DX,CON_8255 11MOV AL,01HOUT DX,ALPOP AXRETW_H ENDP;DS18B20復位初始化子程序INIT_18B20 PROC NEARCALL W_L ;主機發(fā)出501us復位低脈沖 MOV CX,136LOOP $MOV DX,CON_8255MOV AX,89HOUT DX,

17、AL ;PC輸入狀態(tài)DEC DXMOV CX,15INIT_18B20_1: IN AL,DXTEST AL,01HJZ INIT_18B20_2LOOP INIT_18B20_1STC ;置位標志位，表示DS18B20不存在 RETINIT_18B20_2: MOV CX,136LOOP $CLC ;復位標志位,表示DS18B20存在 RETINIT_18B20 ENDP;寫操作WRITE_18B20 PROC NEARMOV CX,8 ;一共8位數(shù)據(jù)WRI: CALL W_L ;0->PC0ROR AL,1JNB WRI1CALL W_HWRI2: PUSH CXMOV CX,12L

18、OOP $ ;延時55usPOP CXCALL W_HLOOP WRIRETWRI1: PUSH CXPOP CX12JMP WRI2WRITE_18B20 ENDP;讀操作READ_18B20 PROC NEARMOV CX,8 ;數(shù)據(jù)一共有8位 READ: MOV DX,CON_8255MOV AL,80HOUT DX,AL ;0->PC0MOV AL,89HOUT DX,AL ;輸入狀態(tài)NOPNOPNOPMOV DX,PC_8255IN AL,DXROR AL,1RCR BL,1MOV DX,CON_8255MOV AL,80HOUT DX,ALMOV AL,01HOUT DX,AL ;1->PC0LOOP READMOV AL,BLRETREAD_18B20 ENDP;*; 判斷DS18B20是否存在，啟動DS18B20 ;CY為判斷標志 ;*START_TEMPERATURE:CALL INIT_18B20 ;先復位DS18B20 JB GET_TMOV AL,0CCH ;跳過ROM匹配 CALL WRITE_18B20MOV AL