小型溫室大棚控制系統(tǒng)電子設(shè)計報告綜述

1、重慶交通大學(xué)信息學(xué)院電子設(shè)計實踐報告設(shè)計項目名稱：小型溫室大棚控制系統(tǒng)設(shè)計項印性質(zhì)：設(shè) 計性設(shè)計所屬課程：電子設(shè)計實踐姓名：11111學(xué)號:11111班級：電子信息工程專業(yè)1111指導(dǎo)教師：11111設(shè)計完成時間：1111年 1月 1 日、設(shè)計要求（1）通過按鍵人為設(shè)計適宜溫度；（2）通過單片機將溫室大棚的溫度控制在預(yù)設(shè)的溫度范圍；（3）超過預(yù)設(shè)范圍時會報警通知二、設(shè)計分析設(shè)計主要是基于單片機控制的小型溫室大棚的設(shè)計。首先使用 DS18B20 溫 度傳感器進(jìn)行對大棚實時溫度的檢測， 通過單片機控制， 使 LCD12864 顯示大棚 溫度及狀態(tài)， 同時與按鍵設(shè)置的溫度進(jìn)行比對， 如果超過最高溫度

2、， 則啟動風(fēng)扇 進(jìn)行降溫， 如果低于最低溫度， 則點亮白熾燈進(jìn)行加熱， 同時這兩種狀態(tài)都會使 蜂鳴器響、 led 燈閃爍來進(jìn)行報警。三、系統(tǒng)方案設(shè)計1、系統(tǒng)功能（1）四個按鍵實現(xiàn)人為設(shè)計適宜溫度；（2）LCD12864 顯示實時溫度以及溫度狀態(tài)；（3）不在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，通過蜂鳴器和 led 燈進(jìn)行報警；（4）溫度超過最高溫度，風(fēng)扇工作，低于最低溫度，白熾燈工作。2、系統(tǒng)設(shè)計方案（1）溫度部分的設(shè)計用 DS18B20 溫度傳感器進(jìn)行檢測，單片機進(jìn)行控制溫度的數(shù)字轉(zhuǎn)換，并通 過 LCD12864 進(jìn)行顯示。（2）按鍵部分的設(shè)計設(shè)計四個按鍵，分別實現(xiàn)溫度的上限 +和，溫度下限的 +和-。（3）控制

3、部分的設(shè)計單片機進(jìn)行控制， 首先將傳感器檢測到的溫度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字， 然后與預(yù) 設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，由比較結(jié)果控制后續(xù)（蜂鳴器、 led、風(fēng)扇、白熾燈）。四、系統(tǒng)硬件設(shè)計1、設(shè)計總框圖總框圖如下圖所示， 按其箭頭指示， 第一步按鍵設(shè)置， 第二步進(jìn)行溫度采集， 輸入到單片機， 第三步單片機控制顯示， ，第四步單片機控制溫室大棚和報警裝2、系統(tǒng)主要硬件模塊概述根據(jù)總框圖可以看出，系統(tǒng)由七個主要模塊構(gòu)成，分別是按鍵設(shè)置模塊、溫 度采集模塊、顯示模塊、控制模塊、報警模塊、制冷模塊、制熱模塊。（1）鍵盤設(shè)置模塊系統(tǒng)的主函數(shù)中有初始的默認(rèn)溫度范圍， 按鍵模塊由四個按鍵組成，分別為 上限溫度+,上限溫度-

4、，下限溫度+,下限溫度-，并將設(shè)置的溫度范圍送入單 片機，是后續(xù)步驟的基礎(chǔ)。（2）溫度采集模塊溫度采集模塊采用DS18B20傳感器，主要功能是將大棚溫度實時檢測出來 并將采集到的溫度數(shù)據(jù)送入單片機，此模塊和按鍵設(shè)置模塊是兩個將數(shù)據(jù)傳送進(jìn) 單片機的模塊。（3）顯示模塊此模塊采用LCD12864，是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種 接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，可以顯示8M 行16X16點陣的漢字.；其顯示分辨率為128X64,利用該模塊靈 活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。且 電壓低功耗低。（4）控制模塊此模塊采用S

5、TC12C5A60S2單片機，是整個系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處 理，控制顯示模塊、報警模塊、制冷模塊、制熱模塊 .。TC12C5A60S2高速、低 功耗、超強抗干擾，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機控制， 強干擾場合.采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的 性價比。( 5) 報警模塊采用蜂鳴器和 led 燈來實現(xiàn)，可以直接由單片機控制實現(xiàn)，操作簡單，報警 現(xiàn)象明顯。( 6) 制冷模塊采用風(fēng)扇，單片機雖可以輸出 5V 電壓，但電流只有幾十 mA ，所以用 MOS 管作為驅(qū)動

6、電路。( 7) 制熱模塊采用白熾燈， 想要快速將溫度提高， 就要采用大功率的裝置， 直流電一般不 容易實現(xiàn)，所以采用 220V 的交流電， 用光耦和可控硅實現(xiàn)弱電(單片機)控 制強電( 220V 的交流電)。五、系統(tǒng)軟件設(shè)計1)系統(tǒng)主程序void delay() ; / 延時函數(shù)void keysca n();按鍵查詢void WriteByteToLcm(uchar dat) ; /HB12864 液晶并行顯示void Strplay(uchar Command,uchar X, uchar Y, uchar *s); /并行顯示漢字void Numplay(uchar Command,uc

7、har X, uchar Y, uchar Z); /并行顯示數(shù)字void ds18b20_Reset(void)；/ DS18B20 初始化uchar ds18b20_ReadByte(void) /從/ DS18B20 讀一個字節(jié)數(shù)據(jù)void ds18b20_WriteByte(unsigned char dat); /向 DS18B20 寫 1 字節(jié)數(shù)據(jù)uchar ReadTemperature(void); /讀/ 取溫度 返回溫度值void warn(); /報警void deal(uchar t); /溫度控制處理2)流程圖 軟件設(shè)計的算法主要是將按鍵設(shè)置的溫度數(shù)據(jù)與實時溫度數(shù)據(jù)進(jìn)

8、行比較， 從 而實現(xiàn)控制溫度。主要有按鍵查詢算法，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換算法，LD12864溫度顯示算法，報警算法，溫度處理算法。主程序的流程圖如圖所示：六、仿真測試結(jié)果及分析我是直接用硬件來測試的，沒有仿真。(總體硬件圖)七、實際結(jié)果及分析實物圖：a：溫度正常bl, b2:溫度過高c3, c3:溫度過低(1)測試結(jié)果(a)顯示正常(bl)顯示溫度高(b2)風(fēng)扇工作，蜂鳴器響，led燈閃爍(cl)顯示溫度低(c2 )白熾燈亮，蜂鳴器響，led燈閃爍(2)測試結(jié)果分析a:溫度正常時，即大棚溫度處于人為設(shè)定溫度的范圍內(nèi)， P1A1輸出1,光耦 不產(chǎn)生光電流，可控硅處于關(guān)的狀態(tài)，白熾燈不亮； P1A

9、2輸出0，MOSi于截止 狀態(tài)，風(fēng)扇不工作；卩3八6輸出1,蜂鳴器不響；卩3八5輸出1，led燈不閃爍。b1,b2:溫度過高時，單片機P1A1將輸出0,使光耦產(chǎn)生光電流，使可控硅 處于開狀態(tài)，白熾燈亮，進(jìn)行加熱；P1A2輸出0，MOS于截止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)扇不工 作；P3A6輸出0,蜂鳴器0響；P3A5輸出0，led燈0閃爍，進(jìn)行報警。c1,c2:溫度過低時，單片機P1A1將輸出1,光耦不產(chǎn)生光電流，可控硅處 于關(guān)狀態(tài)，白熾燈不亮；P1A2輸出1,驅(qū)動MOST,風(fēng)扇工作進(jìn)行降溫；P3A6 輸出0,蜂鳴器響；P3A5輸出0, led燈0閃爍，進(jìn)行報警。八、總結(jié)（1）設(shè)計總結(jié)經(jīng)過連續(xù)八周的設(shè)計實踐， 由最

10、初的設(shè)想變?yōu)樽约菏种泻附拥碾娐钒澹?并且 此電路板可以完成自己想要實現(xiàn)的功能，終于完成了這次課程設(shè)計。（2）心得體會本次實踐我感觸頗多， 首先， 在設(shè)想是就要考慮到實際的可行性， 但同時又 不能太過錮囿于自己完全會做的一些東西， 要想著不斷的擴展， 這樣在實際的動 手過程中就會不斷的為實現(xiàn)自己想要的功能去搜索各種書本外的知識， 并且這些 新學(xué)的知識立刻轉(zhuǎn)化為實際， 加強了所學(xué)的知識， 同時也加強了已學(xué)過的理論性 知識的應(yīng)用，做到了學(xué)以致用。 然后就是將自己的設(shè)計付諸于動手實現(xiàn)， 這一點 最難，因為硬件電路會受到各種因素干擾， 并不是按照你想象的焊接這一起就可 以工作了。我最開始想著把所有的都直

11、接焊在一塊板子上， ，這樣外觀好看且容 易直接放入自己做的溫室大棚中， 后來因為這樣做如果不成功的話， 不容易檢查 出問題究竟出在哪一部分，所以我采用了分塊進(jìn)行焊接，先是LCD12864，這是顯示模塊，先把這部分確認(rèn)無誤，下面才方便檢測，接下來是溫度傳感器，雖然 我之前了解了其工作原理及引腳的接法， 但在檢測中不小心把電源和地的引腳接 反了，傳感器直接就壞了，但是當(dāng)時不知道，以為換過來就好，結(jié)果一直顯示 85 度，最后又認(rèn)真查資料，確認(rèn)是壞了，同時我也意識到做實驗一定要認(rèn)真嚴(yán) 謹(jǐn)，尤其是我們電子專業(yè)的，有一些芯片是非常脆弱的。接著是降溫控制，我最 剛開始想到制冷片，但速度太慢，最后采用風(fēng)扇，但

12、直接用單片機不能驅(qū)動，于 是用了 MOS 管作為驅(qū)動電路；最后是加熱控制，最初想到加熱片，問了學(xué)長， 學(xué)長建議我用白熾燈，要用到交流電，要實現(xiàn)弱電控制強電，我查了資料，最后 使用了光耦來實現(xiàn)電光電的轉(zhuǎn)換，再用可控硅（相當(dāng)于開關(guān)）接到交流電中。這 一點我感觸最深，我看到了電子元器件這么神奇， 頓時增加了做實驗的極大興趣。 以前總覺得自己的動手能力差，通過這次實踐使我對自己的動手能力有了信心， 雖然反復(fù)弄了好幾遍才成功，我認(rèn)為過程的艱辛與收獲是呈正比的。通過這次實踐看到在課本上學(xué)的東西轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用， 在這過程中自己認(rèn)識 到了熟練掌握電子元器件和理論要聯(lián)系實際的重要性， 真的很感謝自己的刻苦努 力

13、，同時也感謝張老師對我的嚴(yán)格要求。附1 （各模塊硬件電路） d:控制模塊和顯示模塊 e按鍵設(shè)置模塊 f：數(shù)據(jù)采集模塊 g：制冷模塊h：制熱模塊i :報警模塊(d)(e)(f)(g)(h)(i)附2#include #include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define DB P2 /8 位并口方式數(shù)據(jù)口/0XB9 顯示 12X12 中文和 6X12ASCII 混合字符串命令 uchar dat,date,temph=25,templ=15;sbit BUSY=P0A6;/查忙LCD 接口引腳定義sbit REQ=

14、P0A5;/響應(yīng)sbit hot = P1A1;/ hot deng 0 enablesbit cold = P1A2;/ cold fengshan1 enablesbit DQ = P1A3;/溫度傳感器數(shù)據(jù)線sbit beep=P3A6;/蜂鳴器sbit LED= P3A5;/閃爍燈sbit keyh1=P3A4;/ 上限溫度鍵 +sbit keyh2=P3A3;/ 上限溫度鍵 -sbit keyl1=P3A2;/ 下限溫度鍵 +sbit keyl2=P3A1;/ 下限溫度鍵 -void delay()unsigned char i; for(i=250;i0;i-);/按鍵查詢void

15、 keyscan()if(keyh1=0)delay();if(keyh1=0)temph+;if(keyh2=0)delay();if(keyh2=0)temph-;if(keyl1=0)delay();if(keyl1=0)templ+;if(keyl2=0)delay();if(keyl2=0)templ-;/HB12864 液晶并行顯示 /void WriteByteToLcm(uchar dat)while( BUSY = 1 );/等待 LCM 空閑 (BUSY 為低 )DB=dat;/向總線送數(shù)_nop_();_nop_();REQ = 0;REQ=O,向LCD發(fā)請求命令whil

16、e( BUSY = 0 );/等待 LCM 相應(yīng)請求 (BUSY 為高)REQ = 1;/復(fù)原請求信號void Strplay(uchar Command,uchar X, uchar Y, uchar *s)WriteByteToLcm(Command);WriteByteToLcm(X);WriteByteToLcm(Y);while (*s)WriteByteToLcm(*s);/ 顯示字符s+;WriteByteToLcm(0x00);/結(jié)束符 void Numplay(uchar Command,uchar X, uchar Y, uchar Z) WriteByteToLcm(Co

17、mmand); WriteByteToLcm(X); WriteByteToLcm(Y);WriteByteToLcm(Z);WriteByteToLcm(0x00);/*void delayxus(unsigned int n)while(n -)_nop_();_nop_();/*復(fù)位 DS18B20 初始化*/void ds18b20_Reset(void)unsigned char x = 0;DQ = 1;delayxus(60);DQ = 0;delayxus(240);delayxus(240);DQ = 1;delayxus(80);x = DQ;delayxus(120);/

18、*從 DS18B20 讀一個字節(jié)數(shù)據(jù)*uchar ds18b20_ReadByte(void)unsigned char i = 0;unsigned char dat = 0;for(i = 0;i = 1;delayxus(1);DQ = 1;delayxus(1);if(DQ)dat |= 0x80;delayxus(60);return (dat);/*向DS18B20寫1字節(jié)數(shù)據(jù)*/void ds18b20_WriteByte(unsigned char dat) unsigned char i = 0;for(i = 0;i = 1;delayxus(1);/* 讀取溫度 返回溫度

19、值 */ uchar ReadTemperature(void) unsigned int a = 0;unsigned int b = 0;unsigned int t = 0; ds18b20_Reset();ds18b20_WriteByte(0xCC); ds18b20_WriteByte(0x44); ds18b20_Reset();ds18b20_WriteByte(0xCC); ds18b20_WriteByte(0xBE); a = ds18b20_ReadByte(); b = ds18b20_ReadByte(); b4 ;t=b;return (t);報警延時*void delayy(uchar y) unsigned char i; while(y-); for(i=250;i0;i-);void warn()uchar count;for(count=200;count0;count-) beep=beep;delayy(2);LED=LED;溫度void deal(uchar t)if(ttemph)Strplay(0xb9,0x02,0x00, A little hot! );cold=1;warn(