溫室大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要本課題運(yùn)用STC89C52單片機(jī)、DS-18B20 數(shù)字溫度傳感器、繼電器和M4QA045電動(dòng)機(jī)、ULN-2003A集成芯片、濕敏電阻，以及四位八段數(shù)碼管等元器件，設(shè)計(jì)了溫濕度報(bào)警電路、M4QA045電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電熱器驅(qū)動(dòng)電路，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(cè)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(duì)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(duì)溫度和濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到了溫室大棚自動(dòng)控制的目的。促進(jìn)了農(nóng)作物的生長(zhǎng)，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(huì)效益。關(guān)鍵詞: S

2、TC89C52單片機(jī)、DS-18B20 數(shù)字溫度傳感器、ULN-2003A集成芯片、 溫室、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)目 錄第1章緒論§1.1選題背景§1.2選題的現(xiàn)實(shí)意義第2章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)§2.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成系統(tǒng)整體框圖§2.1.2系統(tǒng)整體電路圖§2.1.3系統(tǒng)工作原理§2.2溫度傳感器的選擇§2.2.1 DS18B20簡(jiǎn)介§2.2.2 DS18B20的性能特點(diǎn)§2.2.3 DS18B20的管腳排列§2.2.4 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)§2.2.5 DS18B20的控制方法

3、7;2.2.6 DS18B20的測(cè)溫原理§2.2.7 DS18B20的時(shí)序§2.2.8 DS18B20使用中的注意事項(xiàng)§2.3單片機(jī)的選擇§2.3.1單片機(jī)概述§2.3.2 AT89C2051芯片的主要性能§2.3.3 AT89C2051芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖§2.3.4 AT89C2051芯片的引腳說明§2.3.5使用AT89C2051芯片編程時(shí)的注意事項(xiàng)§2.4 RS-485通信設(shè)計(jì)§2.4.1串行通信的分類§2.4.2串行通信的制式§2.4.3串行通信的總線接口標(biāo)準(zhǔn)

4、7;2.4.4 RS-485的硬件設(shè)計(jì)§2.5小結(jié)第3章系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)§3.1系統(tǒng)主程序§3.2系統(tǒng)部分子程序§3.2.1 DS18B20初始化子程序§3.2.2 DS18B20讀子程序§3.2.3 DS18B20寫子程序(有具體的時(shí)序要求)§3.2.4 DS18B20定時(shí)顯示子程序§3.2.5 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換子程序§3.3 DS18B20的流程圖第4章總結(jié)參考文獻(xiàn)致謝專心-專注-專業(yè)第一章 緒論1.1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

5、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(duì)于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度的監(jiān)測(cè)與控制也有著十分重要的意義。我國(guó)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(zhǎng)的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來消除溫度對(duì)生物生長(zhǎng)的約束。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對(duì)生物生長(zhǎng)的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適

6、合生長(zhǎng)的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)不再產(chǎn)生過度影響，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對(duì)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)了大量的人力物力?，F(xiàn)在，隨著國(guó)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，

7、對(duì)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(duì)溫濕度檢測(cè)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(cè)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(duì)溫濕度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)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)，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

8、自動(dòng)化和各個(gè)測(cè)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(duì)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(huì)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。1.2選題的現(xiàn)實(shí)意義隨著單片機(jī)和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)溫電纜，才能把現(xiàn)場(chǎng)傳感器的信號(hào)送到

9、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(hào)，易受干擾和損耗，測(cè)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(cè)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(hào)。本文介紹的溫濕度測(cè)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)際溫濕度，同時(shí)通過與預(yù)設(shè)量比較，對(duì)大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行自動(dòng)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)

10、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(cè)量、顯示和控制。該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的測(cè)量精度，不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，安裝簡(jiǎn)單方便，性價(jià)比高，可維護(hù)性好。這種溫濕度測(cè)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(duì)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(zhǎng)，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(huì)效益。第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成及其測(cè)控原理2.1.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成系統(tǒng)整體框圖圖2-1 系統(tǒng)整體框圖2.1.2系統(tǒng)整體電路圖圖2-2 系統(tǒng)整體電路圖 2.1.3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

11、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。2.2 顯示模塊的選擇2.2.1DS18B20簡(jiǎn)介DS18B20數(shù)字溫度傳感器采用D

12、S18B20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(diǎn)，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 2.2.2 DS18B20的性能特點(diǎn) 2.2.2.1、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 2.2.2.2、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 2.2.2.3、 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(cè)溫 2.2.2.4、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

13、如一只三極管的集成電路內(nèi) 2.2.2.5、溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為±0.5 2.2.2.6、可編程 的分辨率為912位，對(duì)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(cè)溫 2.2.2.7、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 2.2.2.8、測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，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(cuò)能力 2.2.2.9、負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。2.

14、2.3 DS18B20的管腳排列2.2.3.1、DS18B20的外形及管腳排列如下圖：DS18B20引腳定義：（1）DQ為數(shù)字信號(hào)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）。 2.2.4 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：2.2.5 DS18B20的控制方法2.2單片機(jī)的選擇2.2.1單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)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(chǔ)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

15、應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國(guó)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。“微控制器”更能反映單片機(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個(gè)名稱已經(jīng)為國(guó)內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“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(dòng)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(cè)控系統(tǒng)中

16、，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)。2.2.2 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。GND: 地。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(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)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(chǔ)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

17、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(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)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(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高

18、，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(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)。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(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)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)，

19、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(hào)。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。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出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(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)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

20、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(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)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)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)STC89C52從外部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/V

21、PP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。對(duì)于89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲(chǔ)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(chǔ)器：STC89C52 有256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說

22、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(dòng)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(huì)加1。由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)晶振周

23、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2-2 中斷控制寄存器符號(hào)位地址功能EAIE.7中斷總允許控制位

24、。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2.2.3 STC89C52單片機(jī)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(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(cè)試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測(cè)試的技術(shù)指標(biāo)，從而能

25、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(cè)和自動(dòng)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。2.5 溫度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)1、方案一圖2-12 方案一電路圖 如圖2-12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2-13 方案二電路圖如圖2-13所示，

26、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)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(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間，從而影響溫度調(diào)整模塊的性能，所以選擇方案二5。圖2-14 電熱器驅(qū)動(dòng)電路基于以上兩個(gè)方案的分析，加熱器驅(qū)動(dòng)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，

27、電熱器不工作6。2.6 濕度報(bào)警模塊設(shè)計(jì)圖2-14 濕度報(bào)警模塊電路圖如圖2-14所示，由STC89C52單片機(jī)在BUZZER端輸入信號(hào)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7。第三章 溫室大棚控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 Keil C 軟件概述單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變

28、為機(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，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(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)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持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)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

29、使用對(duì)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(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)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(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)： 1. 系統(tǒng)概述 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)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(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語(yǔ)言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件

30、提供豐富的庫(kù)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(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)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(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 2. Keil C51單片機(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

31、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(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)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(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)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。 使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng): *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。 *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)。 *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，

32、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。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 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(duì)話框中選擇 CPU 廠商及型號(hào)。5、選擇好STC89C52芯片，接著點(diǎn)擊確定，彈出對(duì)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

33、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。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。3.2 溫室大棚控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.2.1整體系統(tǒng)框圖圖4-1 系統(tǒng)整體框圖首先，初始化單片機(jī)設(shè)置中斷，

34、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9。3.2.2 LCD1602顯示模塊程序設(shè)計(jì)圖4-2 顯示程序框圖如圖4-2，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)

35、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)。3.2.3 PWM程序設(shè)計(jì)圖4-3 PWM程序框圖如圖4-3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10。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

36、，下面就幾個(gè)比較突出的問題進(jìn)行說明。1）在對(duì)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(huì)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(duì)所測(cè)得溫度進(jìn)行處理，而且需要給定一個(gè)溫度范圍，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(duì)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(duì)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)

37、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(kù)，但事實(shí)仿真過程中，電路要求相對(duì)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，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(dòng)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(dòng)自動(dòng)復(fù)位。由于使用

38、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(jiǎn)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。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)本科生的畢業(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。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師費(fèi)繼友教授。費(fèi)教授平日里工作繁多，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

39、后的學(xué)習(xí)和工作。 然后，還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)以及研究生們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝母校大連交通大學(xué)四年來對(duì)我的大力栽培。參考文獻(xiàn) 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(cè)技術(shù)M.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，19815 Ernest O.Doebelin.

40、Measurement Systems: Application and Design M.America: McGraw-HILL BOOK COMPANY,19766 曹繼松.測(cè)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(cè)試M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，20008 馬靖善，秦玉平.C語(yǔ)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(yǔ)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(cè)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>#inclu

41、de <intrins.h>#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);void LCD_write_command(unsigned char com);void LCD_display_char(unsigned char x, unsigned char y, unsigned

42、 char dat);unsigned char read_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"unsign

43、ed int T0_number = 0, T1_number, PWM_width_H;unsigned 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

44、期1ms，延時(shí)TH1 = 0x66;TH0 = 0xFC;/定時(shí)器0中斷周期1ms，PWM 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, line

45、Onei);for (j = 0; j < 16; j+)LCD_display_char(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_ch

46、ar();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 = 1); return temp_two;void LCD_write_command(unsigned char com)LCD_DB = com;LCD_RS = 0;LCD_RW = 0;LCD_E = 1;delay_xms(1);