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摘要编号淮安信息职业技术学院毕业论文题目多功能温室检测控制系统设计学生姓名学号院系电子工程学院专业栽培生产班级指导教师顾问教师摘要摘要正文输入课题背景课题设计课题结果温室环境系统是一个多变量、非线性、时变和滞后的系统其中,温度和湿度的变化是最基本的因子,对农业作物影响最为显著本文以AT89C51单片机为核心,选用DS18B20温度传感器和Al2O3型湿度传感器,设计实现了温室大棚温、湿度测控系统系统由主程序、数据采集与显示、温湿度参数设置、执行机构控制、报警等模块组成与传统测试系统相比具有结构简单、体积小、成本低、通用性好、易于实现等特点关键词AT89C51;温度传感器;湿度传感器;A/D转换Abstract英文摘要正文输入【格式刷】ThissystemtakestheAT89C51singlechipasthecontrolcoreusingthetemperaturesensorAD590tocarryonreal-timegatheringandcontrollingtothegreenhouseofvegetablessoitcanrealizesauto-controlhttp://dict.cnki.net/dict_result.aspxr=1t=auto+-+controlsearchword=%e8%87%aa%e5%8a%a8%e6%8e%a7%e5%88%b6tothegreenhouse’stemperature.Thissystemcontainstheminiaturesinglechipsystemmodulethetemperaturegatheringmoduletheheatermodulethedrop-temperaturemodulethekeypressedmoduleandthedisplaymodule.Thegatheringtemperatureorthesettingtemperatureisdisplayedthroughtheseven-segLED.Itcanbeestablishednewtemperaturevalueinthegreenhousethroughpressingbuttonswhenthistemperaturevalueishigherthanthegatheringtemperaturevaluethenmakestheheaterworkinordertoachievethedefinedvalue;Otherwisetheheaterknocksoffandopenstheventilatorasfastastoachievethesupposedtemperature.Itwillbeeffectiveandreliabletoexamandcontrolthetemperatureofthegreenhousebyusingthissystemthusguarantsthecropgrowingfineunderthebesttemperatureconditionandenhancesthecrops’qualityandoutput.Keywords:Singlechip;Temperaturesensor;Temperaturecontrol;Temperaturedisplayhttp://dict.cnki.net/dict_result.aspxr=1t=temperature+displaysearchword=%e6%b8%a9%e5%ba%a6%e6%98%be%e7%a4%ba;Keyboardentryhttp://dict.cnki.net/dict_result.aspxr=1t=keyboard+entrysearchword=%e9%94%ae%e7%9b%98%e8%be%93%e5%85%a5;Greenhouse目录TOC\o1-3\h\z\u摘要IAbstractII第一章绪论
11.1课题研究背景
11.2课题设计要求1第二章系统硬件设计
32.1单片机最小系统设计
32.
1.1AT89S52芯片性能
32.
1.2AT89S51最小硬件系统
32.
1.3时钟
42.2液晶显示电路设计
42.3温度检测电路设计
52.
3.1温度传感器介绍56AD590其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点可广泛应用于各种冰箱、粮仓、空调、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域
62.
3.2温度传感器电路设计6第三章系统软件设计
83.1系统程序框图
83.2温度检测程序设计
83.
2.1DS18b20编程规则
83.
2.2温度检测程序框图9第四章系统调试
104.1温度检测
104.2湿度检测调试12第五章总结与展望
145.1总结
145.2展望14致谢16参考文献17附录1系统硬件电路19附录2程序源代码20第一章绪论
1.1课题研究背景温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一,不同种类观赏花卉对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同,为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境,以提早或延迟花期,最终将会给我们带来巨大的经济效益随着现代科技的发展,电子计算机、微控制器已用于控制温室环境系统可自动控制加热、降温、通风根据需要,通过按键将温度、湿度等信息输入MCU,根据情况可随时调节环境温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用,是设施栽培高新技术的体现【从选题表中复制,演示,第一章至少2页】
1.2课题设计要求正文部分【奇偶页演示】本设计主要是要完成对温室内温度、湿度等参数的自动检测、显示、控制以及存储、报警的过程先通过放置在温室内的温湿度传感器对温度、湿度进行定时巡回检测,然后把收集到的数据传送给微处理器(AT89C51),微处理器通过对采集到的信号进行分析比较若测量温湿度在给定的温湿度安全范围则表明所测环境温湿度正常,各工作器件可在此环境中继续工作;若测量温湿度不在给定的温湿度安全范围内,则相应报警系统工作,发出报警,说明所测环境温湿度需要调整,并通过按键控制温湿度参数的调整最后将采集的温湿度参数在液晶模块上显示或直接传到上位机显示、存储第二章系统硬件设计
2.1单片机最小系统设计本系统采用Atmel公司所生产的MCS—51系列中的AT89C51单片机
[4]AT89C51单片机小系统如图
3.1所示图
3.1单片机小系统
2.
1.1AT89S52芯片性能 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案
2.
1.2AT89S51最小硬件系统本系统采用Atmel公司所生产的MCS—51系列中的AT89C51单片机
[4]AT89C51单片机小系统如图
3.1所示图
3.1单片机小系统
2.
1.3时钟AT89C51内部已具备振荡电路,只要在接地引脚上面的两个引脚(即
19、18脚)连接简单的石英晶体即可AT89C51的时钟频率为12MHz
2.2液晶显示电路设计译码IC及温度显示的电路图如图
3.4所示显示部分的工作原理是,它将温度转换的数字量,即温度值,经由AT89C51的P1口由两个译码IC输出并分别送入两个七段数码管显示
[8],这两个LED都是共阳极的图
3.4译码IC及温度显示
2.
2.1译码IC7447BCD码转换成7段LED数码管的译码驱动IC,如图
3.5所示,首推7447系列,包括
7446、
7449、74LS49
[9]其中的7446及7447输出低电平驱动的显示码,用以推动共阳极7段LED数码管;而7448及74LS49输出高电平驱动显示码,用以推动共阴极7段LED数码管,
7446、7447与7448的引脚相同(双并排16pins)7447引脚说明
1、D、C、B、A BCD码输入引脚
2、a、b、c、……g7段数码管输出引脚
3、/LT本引脚为测试引脚,当接高电平时,所连接的7段LED数码管全亮正常显示下应接低电平
4、/RBI本引脚为涟波淹没输入引脚,正常显示下应接低电平
5、/BI和/RBO本引脚为淹没输入或涟波淹没输出引脚,正常显示下应接低电平图
3.5译码IC
74472.3温度检测电路设计
2.
3.1温度传感器介绍AD590电流输出型两端温度传感器 AD590是AD公司利用PN结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器.(热敏器件) AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源它的主要特性如下
1、流过器件的电流(mA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数,即mA/K式中 —流过器件(AD590)的电流,单位为mA; T—热力学温度,单位为K
2、AD590的测温范围为-55℃~+150℃
3、AD590的电源电压范围为4V~30V电源电压可在4V~6V范围变化,电流 变化1mA,相当于温度变化1KAD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会被损坏
4、输出电阻为710MW
5、精度高AD590共有I、J、K、L、M五档,其中M档精度最高,在-55℃~+150℃范围内,非线性误差为±
0.3℃ AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器它会将温度转换为电流在8051的各种课本中常看到它相当常用到图3-5-1AD590管脚与电路符号AD590是电流型温度传感器,通过对电流的测量可得到需要的温度值,根据特性分档,AD590的后缀以I、J、K、L、M表示AD590L、AD590M一般用于精密温度测量电路,其电路外形如上图1所示,它采用金属壳3脚封装,其中1脚为电源正端V+,2脚为电流输出端I,3脚为管壳,一般不用如图3-5-1所示 在被测温度一定时,AD590相当于一个恒流源,把它和5~30V的直流电源相连,并在输出端中接一个1K的恒值电阻,那么,此电阻上流过的电流将和被测温度成正比,此时电阻两端将会有1mv/K的电压信号,数字显示温度计的设计AD590其有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点可广泛应用于各种冰箱、粮仓、空调、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域AD590的输出电流值说明如下其输出电流是以绝对温度零度(-273℃)为基准,每增加1℃,它会增加1μA输出电流,因此在室温25℃时,其输出电流IOUT=(273+25)=298μA
2.
3.2温度传感器电路设计【演示每章开头都是从奇数页开始,奇数页页眉设置】
2.4按键扫描电路图
3.6是键盘扫描的电路图,其中74922
[10]是键盘扫描IC键盘扫描电路的原理是,将键盘接在一个键盘扫描IC74922上,当在键盘上按下键时,相关的键码将通过74922的A、B、C、D口线传递给AT89C51单片机图
3.6键盘扫描电路
2.
4.1键盘本键盘采用电话式键盘,其结构如图
3.7所示键盘是接在键盘扫描IC74922(上图
3.6所示)上面的,键盘的输入通过74922的X1——X4和Y1——Y4输入X1X2X3123456789*0#图
3.7电话式键盘但鉴于键盘扫描IC为4*4形式,以下键盘编码每行后面都有0FFH,以配合硬件使用按键及分别对应的键盘编码如表3所示表3键盘编码按键123456对应编码01H02H03H04H05H06H按键789*0#对应编码07H08H09H0AH00HOBH
2.
4.2键盘扫描芯片键盘扫描芯片74922的图形如图
3.6所示键盘扫描IC74922的工作过程是这样的X1——X4接键盘的行,Y1——Y4接键盘的列,按键信息由这几个口输入,由A、B、C、D四个口输出到P3口的低四位,再通过P1口经过译码IC显示在LED上键盘扫描芯片不断查询是否有按键输入,当查询到有按键时,DA置1,同时执行相应的程序,比较温度是否超出上、下限,进而决定是加热还是降温第三章系统软件设计
3.1系统程序框图正文部分(有图有解释)本温度控制系统的总体设计思路见图
3.8的主程序流程图,系统采用温度传感器AD590采集温度数据,再由ADC0804模数转换器将温度转化为单片机可以处理的数据本系统将温度总体控制在20℃到30℃之间,并且可以通过键盘输入要设定的温度值,并通过7段数码管显示出来在整个系统的运行期间,有一个定时器T0中断每隔20ms扫描一次,用于当前温度与设定温度的比较,然后发出加温或降温的命令
3.2温度检测程序设计
3.
2.1DS18b20编程规则正文部分
3.
2.2温度检测程序框图第四章系统调试
4.1温度检测正文部分测试步骤或框图;测试结果(有图);可以仿真结果,也可以实物测量结果;程序代码如下ORG00HJMPSTARTORG0BHJMPTIM0;定时器T0中断子程序START:MOVTMOD#01H;选择TIMER0,MODE1MOVTH0#60MOVTL0#76SETBTR0;启动定时器T0MOVIE#82HMOVR4#09H;30H--38H寄存器MOVR0#30HCLEAR:MOV@R0#00H;清除RAM30H--38HDJNZR4CLEARMOVA#00HMOVDPTR#TABLE1MOVCA@A+DPTRMOV34HA;34H为上限温度--30度MOVA#01HMOVDPTR#TABLE1MOVCA@A+DPTRMOV35HA;35H为下限温度--20度MOV36H#0FFH;36H为存储的旧温度值START0:MOVX@R0A;/WR=0ADC0804开始转换WAIT:JBP
3.4KEYIN;P
3.4=1表示有按键,转往按键子程序JBP
2.0ADC;检测ADC0804转换完成否?P
2.0=1,;则完成JMPWAITADC:MOVXA@R0;将转换好的数据送入累加器MOV37HA;温度的比较将现温度值存入37HCLRCSUBBA36H;现温度值减去旧温度寄存器的值JCTDOWNTUP:MOVA37H;将现温度值存入ACLRCSUBBA34H;与上限温度作比较JNCPOFF;C=0表示比上限温度大,必须停止加热JMPLOOPPON:CLRP
2.1JMPSTART0POFF:SETBP
2.1;继电器不动作,即停止加热JMPLOOPTDOWN:MOVA37H;将现温度值存入ACLRCSUBBA35H;与下限温度作比较JCPON;C=1表示比下限温度小,须加热JMPLOOPLOOP:MOV36H37H;将现温度值存入36H中CLRAMOVR4#0FFH;延迟DJNZR4$CALLL1;二--十进制转换程序MOV21H#10H;显示延迟NOVR1#30HDISP1:CALLDISP;温度值的显示DJNZ21HDISP1JMPSTART0正文部分通过编译器编译,观察各个寄存器和输出端口的值,发现程序能够完成既定的各项功能温室结构的参数为屋脊高
5.2m,檐高3m,单跨度
6.5m,长为20m,地面面积为130平方米这个薄膜温室的特点是
1.能在可见光
0.4-
0.7微米范围内得到最大光照
2.薄膜内表面的涂层处理能够有效地解决温室结露
3.三层共挤技术使薄膜外层表面形成光滑表面,有效防止灰尘堆积
4.采用双层充气膜,可大大提高温室保温性能,节省运行成本要求温度的上限为30℃,下限为20℃通过对温室运行时的实际观测,摘录一组数据如表1所示表1测试数据温度提升区间℃20℃→22℃22℃→25℃25℃→27℃27℃→30℃所需时间(s)60906090实际达到的温度值℃21.624.727.230.3绝对误差(℃)0.40.30.20.3从运行结果来看,控制后的温度误差范围小于等于
0.5℃控制后的温室温度能够达到作物生长环境的要求第五章总结与展望
5.1总结老师提供(至少2页)【第六章的格式有错误,学生修改】
5.2展望老师提供致谢在论文完成之际,我首先向关心帮助和指导我的指导老师****(副教授)表示衷心的感谢并致以崇高的敬意!在论文工作中,遇到了,一直得到****老师的亲切关怀和悉心指导,使我****老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象,我将终生难忘再一次向他表示衷心的感谢,感谢他为学生营造的浓郁学术氛围,以及学习、生活上的无私帮助!值此论文完成之际,谨向****老师致以最崇高的谢意!在学校的学习生活即将结束,回顾两年多来的学习经历,面对现在的收获,我感到无限欣慰为此,我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!特别感谢我的师兄****、****、****,以及师姐****、****对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!还要感谢一直关心帮助我成长的室友****、****!在我即将完成学业之际,我深深地感谢我的家人给予我的全力支持!最后,衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!参考文献学术期刊格式【老师提供】序号第一作者,第二作者,第三作者等题名学术期刊刊名出版年份卷号(期号)起页—止页例
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2.html1998—08—16注请毕业生在论文书写完成后,将所有论文格式要求删除掉附录1系统硬件电路附硬件总电路附录2程序源代码附部分程序代码【字体格式、间距不对,请学生修改】A/D转换完成否?判断有无按键?A/D转换系统初始化开始显示按键程序A/D转换Y1Y2Y3Y414。