單片機(jī)溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）論文題目： 基于單片機(jī)溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教 學(xué) 點(diǎn)： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院指導(dǎo)老師： 孫 慶 玲 職 稱： 講 師 學(xué)生姓名： 李志明 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī) 電 一 體 化成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院制2012 年 3 月 1 日成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目： 基于單片機(jī)溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任務(wù)與要求： 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它是以單片 機(jī)STC89C52為設(shè)計(jì)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(shí)間： 2011 年12 月 15

2、 日 至 2012 年 3 月 15 日 共 12 周教 學(xué) 點(diǎn)： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院學(xué)生姓名： 李志明 專業(yè)： 機(jī) 電 一 體 化指導(dǎo)單位或教研室： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院 指導(dǎo)教師：孫 慶 玲 職 稱： 講 師成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院制畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃表日 期工 作 內(nèi) 容執(zhí) 行 情 況指導(dǎo)教師簽 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)備教師對進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況總評 簽名 年 月 日 本表作評定學(xué)生平時(shí)成績的依據(jù)之一。

3、摘 要本課題設(shè)計(jì)了溫濕度報(bào)警電路、M4QA045電機(jī)驅(qū)動電路、電熱器驅(qū)動電路，其中涉及到STC89C52單片機(jī)、DS-18B20數(shù)字溫度傳感器、繼電器和M4QA045電動機(jī)、ULN-2003A集成芯片、濕敏電阻，以及LCD1602顯示器等元件，從而實(shí)現(xiàn)了溫室大棚中溫度和濕度的控制和報(bào)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(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低等問題。該系統(tǒng)運(yùn)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(shí)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，帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞:STC89C52單

4、片機(jī)、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 chip, humidity resistance, and

5、 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 reliable and low cost. System thro

6、ugh 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 greenhouse, and bring good econo

7、mic and social benefits.Keywords: 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(jì)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第二節(jié) 單片機(jī)的選擇5一、單片機(jī)概述5二、STC89C52單片機(jī)的引腳說

8、明6三、STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)9第三節(jié) 溫濕度報(bào)警系統(tǒng)10一、IDS18B20簡介10二、DS18B20的性能特點(diǎn)10三、溫度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)12四、濕度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)14第三章 溫室大棚控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)15三、使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)16四、Keil C51單片機(jī)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(jì)17一、整體系統(tǒng)框架圖17二、LCD1602顯示模塊程序設(shè)計(jì)18三、PWM程序設(shè)計(jì)19第四章 調(diào)試中遇到的問題21結(jié) 論22謝 辭23參考文獻(xiàn)24第一章 緒 論第

9、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(shí)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(shí)現(xiàn)的，因此我們要另辟蹊徑，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(gè)好的方法。溫室大棚就是建立一個(gè)模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣

10、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(gè)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(jì)和濕度計(jì)，通過讀取溫度值和濕度值了解實(shí)際溫濕度，然后根據(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(fèi)了大量

11、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(jī)的小電腦在為我們服務(wù)。單片機(jī)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(dú)占鰲頭。時(shí)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靠單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。采用單片機(jī)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(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫濕度的技術(shù)指標(biāo)，

12、從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動化和各個(gè)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(jī)對溫濕度的控制問題是一個(gè)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(jī)的溫室大棚控制系統(tǒng)展開了應(yīng)用研究工作。第二節(jié) 選題意義隨著單片機(jī)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(jià)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(jī)等組

13、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(shí)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(diǎn)，本文參考了一種基于單片機(jī)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(jì)方案閉，根據(jù)實(shí)用者提出的問題進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的設(shè)計(jì)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(jī)處理，最后由單片機(jī)去控制液晶顯示器，顯示溫室大棚內(nèi)的實(shí)際

14、溫濕度，同時(shí)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(bào)警模塊將進(jìn)行報(bào)警。這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了溫濕度實(shí)時(shí)測量、顯示和控制。該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，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(jià)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(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)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。第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)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)

15、位模塊晶振模塊溫濕度報(bào)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2-2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(jī)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(shí)，M4QA045電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)溫室大于28時(shí)，M4QA045電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)溫度處于18和28之間時(shí)，通過PWM控制M4QA045電機(jī)轉(zhuǎn)速。由STC89C52單片機(jī)輸出高低電平控制濕度報(bào)警模塊，當(dāng)濕度大于65%RH或者小于45%RH時(shí)，STC89C52單片機(jī)輸出高電平，濕度報(bào)警

16、模塊報(bào)警，當(dāng)濕度處于45%RH和65%RH之間時(shí)，STC89C52單片機(jī)輸出低電平，濕度報(bào)警模塊關(guān)閉。第二節(jié) 單片機(jī)的選擇一、單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器葉數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)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(jì)算機(jī)(SCM)這一名稱?！拔⒖刂破鳌备芊从硢纹瑱C(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個(gè)名稱已經(jīng)為國內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用

17、“單片機(jī)”這一名稱。1、單片機(jī)的主要特點(diǎn)有:(1)具有優(yōu)異的性能價(jià)格比。(2)集成度高、體積小、可靠性高。(3)控制功能強(qiáng)。(4)低電壓，低功耗。2、單片機(jī)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(jì)算機(jī)外部設(shè)備(5)汽車和節(jié)能(6)制導(dǎo)和導(dǎo)航(7)商用產(chǎn)品(8)家用電器因此，在本課題設(shè)計(jì)的溫濕度測控系統(tǒng)中，采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在單片機(jī)選用方面，由于STC89系列單片機(jī)與MCS-51系列單片機(jī)兼容，所以，本系統(tǒng)中選用STC89C52單片機(jī)。二、STC89C52單片機(jī)的引腳說明圖2-3 STC89C52單片機(jī)引腳圖芯片引腳如圖2-3所示：VCC : 電源端；GND

18、: 接地端；P0口：P0口是一個(gè)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(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，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(shí)，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(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口： 是一個(gè)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(gè)TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，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

19、和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)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(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，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(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MO

20、VX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，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(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，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(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出

21、96個(gè)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(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，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(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，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(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)

22、ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）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(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，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(shí)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：

23、如果EA引腳接地，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(shí)，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(shí)器2：定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中

24、的C/T2位選擇（如表2所示）。定時(shí)器2有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計(jì)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(shí)器2有2個(gè)8位寄存器：TH2和TL2。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，TL2寄存器都會加1。由于一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)晶振周期構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。中斷：STC89C52有6個(gè)中斷源如表2-2所示：兩個(gè)外部中斷（INT0和INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、1、2）和一個(gè)串行中斷每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器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(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。定

25、時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)器1中斷允許控制位EX1IE.2外部中斷1允許控制位ET0IE.1定時(shí)器0中斷允許控制位EX0IE.0外部中斷1允許控制位三、STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖2-4 晶振電路圖2-5

26、復(fù)位電路如圖2-4、圖2-5所示，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以51單片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運(yùn)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(diǎn)，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(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為在實(shí)時(shí)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(bào)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

27、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(diǎn)，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(diǎn)(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(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；(3). DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)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(shí)

28、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(shí)現(xiàn)高精度測溫；(7). 在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms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(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力；(9). 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，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

29、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(shí)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(jì)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(shí)，電流經(jīng)Q1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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)PWM端輸入低電平時(shí)，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(jī)停止運(yùn)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

30、塊，當(dāng)PWM端輸入高電平時(shí)，電流經(jīng)Q4放大，常開端5閉合，M4QA045電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)PWM端輸入低電平時(shí)，常開端5斷開，M4QA045電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。3方案比較方案一采用光耦隔離強(qiáng)電，方案二采用繼電器隔離強(qiáng)電，但方案一沒有實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與直流源的隔離，且方案一環(huán)節(jié)復(fù)雜，計(jì)算難度大，過多的環(huán)節(jié)延長響應(yīng)時(shí)間，從而影響溫度調(diào)整模塊的性能，所以選擇方案二。圖2-11電熱器驅(qū)動電路基于以上兩個(gè)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(shí)，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(shí)，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

31、設(shè)計(jì)圖2-12 濕度報(bào)警模塊電路圖如圖2-12所示，由STC89C52單片機(jī)在BUZZER端輸入信號控制濕度報(bào)警模塊。當(dāng)濕度大于65%RH或者小于45%RH時(shí)，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和65%RH之間時(shí)，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(jì)第一節(jié) Keil C51軟件系統(tǒng)單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，隨著單片機(jī)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(jī)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(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支

32、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(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium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(jī)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(jī)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(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具

33、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(jī)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(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，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(shí)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。二.、Keil C51單

34、片機(jī)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for 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(gè)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

35、器如EPROM中。三、使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)（1）仿真器標(biāo)配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(shí)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(kuò)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(jī)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(gè)工程文件，點(diǎn)擊“Project->New

36、 Project”菜單。（3）、選擇工程文件要存放的路徑 ,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(diǎn)擊確定，彈出對話框。（6）、新建一個(gè)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

37、。（9）、在編輯框里輸入代碼。（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。第二節(jié) 溫室大棚控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)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(jī)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)行顯示，根

38、據(jù)溫度調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)濕度判斷是否報(bào)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(jì)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(shí)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(shí)等待，輸入需要顯示的數(shù)據(jù)。三、PWM程序設(shè)計(jì)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(shí)器T0中斷時(shí)間為1ms，中斷100次，即100ms作為一個(gè)脈沖周期，每中斷一次，由變量T0_number

39、進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)變量T0_number大于100時(shí)，給變量T0_number賦值0，重新開始計(jì)數(shù)，當(dāng)變量T0_number小于變量PWM_width_H時(shí)，輸出高電平，當(dāng)變量T0_number大于變量PWM_width_H時(shí)，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(gè)比較突出的問題進(jìn)行說明。1）在對Keil C的使用時(shí)不知道怎么才能讓它生成HEX文件，從而進(jìn)行仿真，因?yàn)橐郧皼]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2 ）因?yàn)橛玫氖荄HT11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(gè)溫

40、度范圍，建立一個(gè)溫度與電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過反復(fù)的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)才實(shí)現(xiàn)。3）因?yàn)榭紤]到經(jīng)濟(jì)實(shí)用方面，所以在進(jìn)行實(shí)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(dú)立按鍵總是不靈敏，這需要對延遲時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，而程序中設(shè)置的延遲時(shí)間總是不能夠很符合實(shí)際操作，所以在這方面浪費(fèi)了大量的時(shí)間進(jìn)行反復(fù)的操作和實(shí)驗(yàn)4）在仿真過程中，因?yàn)橛玫降氖荓CD1602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(shí)仿真過程中，電路要求相對寬松，不需加上拉電阻，而實(shí)際的電路調(diào)試過程需要加上拉電阻。結(jié) 論以上為畢業(yè)期間所設(shè)計(jì)的溫室大棚控制控制系統(tǒng)，它經(jīng)過多次修改和整理，

41、可以滿足設(shè)計(jì)的基本要求。采用STC89C52單片機(jī)、DHT11數(shù)字溫濕度傳感器、LCD1602液晶顯示模塊和M4QA045電機(jī)等器件設(shè)計(jì)溫室大棚控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫濕度采集、英文顯示；溫度自動調(diào)節(jié)，濕度越限報(bào)警功能。因?yàn)楸救怂接邢?，此設(shè)計(jì)存在一定的問題。譬如系統(tǒng)抗干擾能力差，且沒有實(shí)現(xiàn)自動自動復(fù)位。由于使用的是單片機(jī)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(qiáng)、性能可靠、電路簡單、成本低的特點(diǎn)，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，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)

42、習(xí)與不足有了較清晰的認(rèn)識。謝 辭經(jīng)過這段時(shí)間的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)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(gè)設(shè)計(jì)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(jì)的每個(gè)階段，從設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)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。 然后，還要感謝大學(xué)兩年多來所有的老師，為我們打下機(jī)電一體化專業(yè)知

43、識的基礎(chǔ)所教授的一切；同時(shí)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?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)及其應(yīng)用（第四版） M.南京：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.北京：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.北京：高等教育出版社，19994 石來德.機(jī)械參數(shù)電測技術(shù)M.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19815 Ernest O.Doebelin. Measurement Systems: Appli

44、cation and Design M.America: McGraw-HILL BOOK COMPANY,19766 曹繼松.測試電路M.上海：上海交通大學(xué)出版社，19957 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試M.武漢：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(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，20059 賴麒文.8051單片機(jī)C語言開發(fā)環(huán)境實(shí)務(wù)與設(shè)計(jì) M.北京：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(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004附 錄#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define

45、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);void LCD_write_command(unsigned char com);void LCD_display_char(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char dat);unsigned char rea

46、d_DHT11_char(void);void control_temperature_humidity(void);void delay_xms(unsigned int time_xms);void delay_x10us(unsigned int time_x10us);unsigned char stop_system = 0;unsigned char lineOne = “TS(0-50): C”;unsigned char lineTwo = “HS(20-90): %RH”;unsigned int T0_number = 0, T1_number, PWM_width_H;u

47、nsigned char temperature_ten, temperature_one, humidity_ten, humidity_one;unsigned char temperature_H, temperature_L, humidity_H, humidity_L, checkData;void initial(void)unsigned char i, j;TMOD = 0x11;/定時(shí)器0工作方式1，16位計(jì)數(shù)器；定時(shí)器1工作方式1，16位計(jì)數(shù)器TH1 = 0xFC;/定時(shí)器1溢出周期1ms，延時(shí)TH1 = 0x66;TH0 = 0xFC;/定時(shí)器0中斷周期1ms，PWM

48、TL0 = 0x66;EA = 1;ET1 = 1;ET0= 1;EX0 = 1;IT1 = 1;TR0 = 1;LCD_write_command(0x38);/設(shè)置8位格式，2行，5x7LCD_write_command(0x0c);/設(shè)置整體顯示，關(guān)閉光標(biāo)，且不閃爍LCD_write_command(0x06);/設(shè)置輸入方式，增量不移位LCD_write_command(0x01);/清屏for (i = 0; i < 16; i+)LCD_display_char(i, 1, lineOnei);for (j = 0; j < 16; j+)LCD_display_cha

49、r(j, 2, lineTwoj);LCD_display_char(14, 1, 0xDF);/顯示void read_DHT11(void)DQ = 0;delay_xms(18);DQ = 1;delay_x10us(2);if (DQ = 0) while (DQ = 0);while (DQ = 1);humidity_H = read_DHT11_char();humidity_L = read_DHT11_char();temperature_H = read_DHT11_char();temperature_L = read_DHT11_char(); unsigned char read_DHT11_char(void)unsigned char i, temp_one, temp_two; for (i = 0; i < 8; i+)while (DQ = 0);delay_x10us(3);if (DQ = 0)temp_one = 0;elsetemp_one = 1;temp_two <<= 1;temp_two |= temp_one;while(DQ =