基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)

東北大學(xué)秦皇島分校自動(dòng)化工程系《自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫室溫度控制系統(tǒng)目錄引言……………3設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)……………………3前言……………4第2節(jié)系統(tǒng)硬件模塊化設(shè)計(jì)………52.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)…………………52.2信號(hào)采集模塊………………62.3顯示模塊………………62.4鍵盤(pán)模塊……………62.5轉(zhuǎn)換模塊……………………7第3節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)………………3.1系統(tǒng)控制流程圖………………73.2溫度控制系統(tǒng)程序……………8第4節(jié)結(jié)束語(yǔ)…………12第5節(jié)參考文獻(xiàn)……………12第1節(jié):引言《自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)*******學(xué)生姓名設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的溫室溫度控制系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)任務(wù)查找資料，確定蔬菜大棚溫室在植物生長(zhǎng)的不同階段所需的溫度范圍與控制精度，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)。要求：1．寫(xiě)出溫度控制過(guò)程，繪制控制系統(tǒng)組成框圖2．選擇性能、價(jià)格合適的器件，給出溫度檢測(cè)與控制電路3、編寫(xiě)溫度檢測(cè)與控制程序框圖三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）前言（緒論）(設(shè)計(jì)的目的、意義等)主體設(shè)計(jì)部分結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)四、設(shè)計(jì)時(shí)間與設(shè)計(jì)時(shí)間安排1、設(shè)計(jì)時(shí)間：2周2、設(shè)計(jì)時(shí)間安排：熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)、收集資料：3天設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制技術(shù)圖紙：3天編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：2天答辯：1天前言蔬菜是人民生活中不可缺少的副食品，人們要求周年不斷供應(yīng)新鮮、多樣的蔬菜產(chǎn)品，僅靠露地栽培是很難達(dá)到目的的，尤其是我國(guó)北方地區(qū)無(wú)霜期短，而長(zhǎng)江流域地區(qū)雖然冬季露地能生產(chǎn)一些耐寒蔬菜，但種類單調(diào)，且若遇冬季寒潮或夏秋暴雨，連綿陰雨等災(zāi)害性天氣，則早春育苗和秋冬蔬菜生產(chǎn)都可能會(huì)受到較大的損失，影響蔬菜的供應(yīng)。大棚栽培蔬菜可促進(jìn)早熟、豐產(chǎn)和延長(zhǎng)供應(yīng)期，是人類征服自然、擴(kuò)大蔬菜生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)周年供應(yīng)的一種有效途徑，是發(fā)展"三高"農(nóng)業(yè)、振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的組成部分，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標(biāo)志之一。而利用大棚進(jìn)行蔬菜栽培可利用保護(hù)設(shè)備在冬、春、秋進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，以獲得多樣化的蔬菜產(chǎn)品，可提早和延遲蔬菜的供應(yīng)期，能對(duì)調(diào)節(jié)蔬菜周年均衡供應(yīng)，滿足人們的需要起重要作用，隨著人們生活條件的不斷改善，人們更關(guān)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(duì)于和農(nóng)作物生長(zhǎng)密切相關(guān)的大棚溫度的控制，對(duì)大部分沒(méi)有專業(yè)知識(shí)的農(nóng)民來(lái)說(shuō)著實(shí)是一件頭疼的事?；趩纹瑱C(jī)的大棚種植的溫度控制系統(tǒng),能順利解決長(zhǎng)期以來(lái)困擾農(nóng)民的問(wèn)題，它不僅便于農(nóng)民操作,更重要的是，在無(wú)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(duì)大棚蔬菜的需求。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(yíng)養(yǎng)價(jià)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89S52單片機(jī)為主的溫度控制系統(tǒng)可對(duì)大棚內(nèi)部的溫度和蔬菜所需的正常溫度進(jìn)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89S52單片機(jī)為核心。大棚溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號(hào)，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號(hào)后送放大器，信號(hào)放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入的溫度得出結(jié)果，片提醒農(nóng)民作出適當(dāng)?shù)臏囟日{(diào)節(jié)。該系統(tǒng)成本低，操作方便，設(shè)計(jì)人性化，具有良好的推廣價(jià)值。第2節(jié)系統(tǒng)硬件模塊化設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)U1U2U3U4RP1RV1數(shù)據(jù)采集部分1234567890#SW1BUZ1D1Q1R12.2信號(hào)采集模塊信號(hào)發(fā)生采用的是直接從電源上得到可變的電壓.”可變”體現(xiàn)在滑動(dòng)變阻器上.滑動(dòng)變阻器一端接地,另一端接高電平,滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器,可輸出漸變的電壓,作為模擬電壓信號(hào).運(yùn)用于蔬菜大棚的溫度控制系統(tǒng),不需要信號(hào)發(fā)生裝置,可采用溫度檢測(cè)器檢測(cè)實(shí)際大棚內(nèi)溫度.將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送入單片機(jī),完成信號(hào)采集單元.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采用TLC549,它是8位串行A/D轉(zhuǎn)換芯片.可與通用微處理器、控制器通過(guò)CLK、CS、DATAOUT三條口線進(jìn)行串行接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)17μs，TLC549允許最高轉(zhuǎn)換速率為40000次/s?？偸д{(diào)誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于較小信號(hào)的采樣。TLC549芯片如下圖所示.2.3顯示模塊將AT89S52接到排阻上，然后接到74LS374上，最后連接到數(shù)碼管顯示器上。（1）RESPACK8一般接在89S52單片機(jī)的P0口，因?yàn)镻0口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，不能輸出高電平，所以要接上拉電阻。排阻就是好多電阻連載一起，他們有一個(gè)公共端。（2）74LS374具有三態(tài)輸出的邊沿觸發(fā)器，374輸出端O0……O7可直接與總線相連，當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平，O0……O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載總線。OE為高電平，O0……O7高阻態(tài)，不驅(qū)動(dòng)總線負(fù)載。當(dāng)時(shí)鐘端脈沖上升沒(méi)作用下，O隨數(shù)據(jù)D而變。本次試驗(yàn)，采用兩個(gè)74LS374芯片，一個(gè)用作段選U3，控制八位數(shù)碼管的各段顯示管，另一個(gè)用作片選U4。（3）數(shù)碼管顯示電路。2.4鍵盤(pán)模塊將鍵盤(pán)與AT89S52連接到一起，如硬件連接圖連接方式連接電路。鍵盤(pán)作為可輸入設(shè)定值，在之后的模塊中與檢測(cè)到的溫度值作比較。2.5轉(zhuǎn)換模塊當(dāng)SW接于高電平時(shí)，選擇數(shù)碼顯示模塊，當(dāng)SW接于低電平時(shí)，選擇鍵盤(pán)設(shè)定值模塊。硬件設(shè)施很簡(jiǎn)單，在AT89S52的P1.7口引出一條線，讓它控制選擇個(gè)模塊。第3節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)控制流程圖開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化鍵盤(pán)設(shè)定溫度值鍵盤(pán)設(shè)定溫度值顯示溫度顯示溫度采集模擬溫度采集模擬溫度A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換模擬量<設(shè)定值？模擬量<設(shè)定值？PWM控制加熱PWM控制加熱功率聲音報(bào)警聲音報(bào)警3.2溫度控制系統(tǒng)程序#include<REG51.H>#include"intrins.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineflfloatucharout0=0x7f;//賦初值ucharbuf[3]={0,0,0};//全局?jǐn)?shù)組ucharpr[]={0x57,0x6E,0x5E,0x3E,0x6D,0x5D,0x3D,0x6B,0x5B,0x3B};uchardiscode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uintAD; //轉(zhuǎn)換結(jié)果，十六進(jìn)制uintuuu,sc=0; //帶小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理結(jié)果intInt_result,float_result;//Int_result整數(shù)部分，float_result小數(shù)部分sbitDataout=P1^0; //數(shù)據(jù)線sbitcs=P1^1; //片選sbitsclk=P1^2; //io口時(shí)鐘sbitdx=P1^3; //段碼顯示控制鎖存sbitwx=P1^4; //位控控制鎖存sbitsw=P1^7;sbitPWM=P1^5;voiddelay1ms(ucharT) //單位時(shí)間1ms延時(shí){uchartime;while(T--)for(time=0;time<120;time++);}/***********顯示程序*************/voiddisplay(uintnum) {ucharqian,bai,shi,ge;qian=num/1000; //千，百，十，個(gè)處理bai=num/100%10;shi=num/10%10;ge=num%10;wx=0; P0=0xf7;wx=1;dx=0;P0=discode[ge];//顯示個(gè)位dx=1;delay1ms(1);if(num>0){wx=0;P0=0xfb;wx=1;dx=0;P0=discode[shi]|0x80;//顯示十位dx=1; delay1ms(1);wx=0;P0=0xfd;wx=1;dx=0;P0=discode[bai];//顯示百位，帶小數(shù)點(diǎn)dx=1; delay1ms(1);} }/*************AD轉(zhuǎn)換程序************/AD_val() //TLC549處理{uchari,temp=0;cs=1; //初始化，啟動(dòng)sclk=0;cs=0;_nop_(); for(i=0;i<8;i++) //讀取采集數(shù)據(jù)，讀取的是上一次采集數(shù)據(jù){ sclk=1; temp=temp<<1; if(Dataout)temp|=0x01; sclk=0; } cs=1;AD=temp;for(i=0;i<5;i++) //延時(shí)17us以上，進(jìn)行復(fù)位_nop_();Int_result=AD*5/256; //處理整數(shù)float_result=AD*5%256*100/256;//處理小數(shù)部分uuu=((Int_result*100)+(float_result));//整數(shù)部分和小數(shù)部分合成returnuuu;}/****************鍵盤(pán)掃描程序*************/voidKB_Scan1(){ uchartmp,line,i,j,flag,press; line=0x7E; for(i=1;i<=4;i++) { P3=line; tmp=P3; tmp&=0x70; if(tmp!=0x70) {tmp=P3;flag=1;break;} elseline=(line<<1)|0x01; } if(i==5){tmp=0xFF;flag=0; } for(j=0;j<10;j++) {if(tmp==pr[j]) press=j;} if(flag==1) { buf[2]=buf[1]; delay1ms(100); buf[1]=buf[0];delay1ms(100); buf[0]=press;delay1ms(100); sc=buf[2]*100+buf[1]*10+buf[0]; }}/***************PID服務(wù)程序*************/voidPID(){fle0,e1,e2;uchardu,out1;ucharkp=16,kd=0,ki=0;//ts=1;e0=e1;e1=e2;e2=(sc-uuu)/10;//設(shè)定值-采集量if(e2>=0){if(e2>=10)//測(cè)得偏差值與設(shè)定偏差值進(jìn)行比較，若不在設(shè)定范圍內(nèi)則滿功率加熱。{TR0=0;PWM=1;}else{du=25*e2;//(e2-e1)+ki*e2+kd*(e2-2*e1+e0);//PID算法out1=du;//+out0;TR0=1;//若到達(dá)設(shè)定范圍則調(diào)用PID程序，進(jìn)行有效功率加熱.}}else//測(cè)得值與設(shè)定值比較，測(cè)得值大于設(shè)定值，關(guān)閉加熱設(shè)備，停止加熱。{TR0=0;PWM=0;}out0=out1;}/*********************PWM輸出程序*********************//*********************************************************///定時(shí)器0中斷服務(wù)程序./*********************************************************/voidtimer0()interrupt1{TR0=0;TH0=0xff;TL0=0x66;TH1=0xff-out0;TR1=1;PWM=1;//啟動(dòng)輸出}/*********************************************************///定時(shí)器1中斷服務(wù)程序/*********************************************************/voidtimer1()interrupt3{TR1=0;PWM=0;//結(jié)束輸出 TR0=1;}/***************主函數(shù)**************************/ main() /