基于單片機的花房溫度、光照控制系統(tǒng)設計

1、 基于單片機的花房溫度、光照度控制系統(tǒng)設計摘要：隨著科技的迅速發(fā)展，我們的生活質量快速提高，花房在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。根據(jù)中國的花房設施要求的發(fā)展現(xiàn)狀，本文設計了一種適用于花房的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，以DS18B20為溫度采集單元，以HA2003為光照度強弱采集單元，整個系統(tǒng)由溫度檢測、照度檢測等電路組成，通過溫度傳感器、光照度傳感器對花房的溫度、光照強度進行數(shù)據(jù)采集，如果采集的數(shù)據(jù)超出我們預先設定的溫度、光照強度的范圍，報警模塊將報警，從而實現(xiàn)對花房環(huán)境的監(jiān)測和調控。關鍵詞：STC89C52單片機；溫度傳感器；光照強度傳感器Designofthetemper

2、atureandilluminationcontrolsystembasedonsingleshipcomputerAbstract:Withtherapiddevelopmentoftechnology,thequalityofourliveshasincreasedrapidly,thegreenhouseoccupiesanimportantpositioninmodernagriculturalproduction.AccordingtothedevelopmentsituationofChinagreenhousefacilityrequirements,thispaperdesig

3、nsasuitableforgreenhousemonitoringsystem,thesystemusesSTC89C52microcontrollerasthecore,takeDS18B20asthetemperatureacquisitionunit,usingHA2003asthelightintensityoracquisitionunit,theentiresystembythetemperaturedetection,illuminationdetectioncircuit,throughthetemperaturesensor,lightilluminancesensoron

4、thegreenhousetemperature,lightintensitydataacquisition,ifdatabeyondourpresettemperature,intensityofilluminationrange,alarmmodulewillalarm,soastorealizethemonitoringandregulationofgreenhouseenvironment.Keywords:singlechipmicrocomputer;temperaturesensor;lightsensor 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark

5、10 第一章緒論1 HYPERLINK l bookmark12 1.1引言11.2課題研究內(nèi)容及意義1 HYPERLINK l bookmark20 第二章控制系統(tǒng)總體設計2 HYPERLINK l bookmark22 2.1總體設計2 HYPERLINK l bookmark24 2.2控制系統(tǒng)硬件設計22.2.1溫度采集電路2A/D轉換電路3復位電路4晶振電路52.2.6鍵盤電路6 HYPERLINK l bookmark44 花房溫度測控模塊6溫度傳感器6花房的溫度控制7花房光照度的測控模塊72.4.1人工補光光源7光敏電阻7 HYPERLINK l bookmark48 LCD16

6、02液晶顯示8 HYPERLINK l bookmark56 2.5通信模塊9 HYPERLINK l bookmark68 2.6報警模塊10 HYPERLINK l bookmark70 繼電器控制電路模塊10 HYPERLINK l bookmark72 控制系統(tǒng)的軟件設計112.8.1系統(tǒng)總流程圖112.8.2溫度控制流程圖12光照度控制流程圖13鍵盤掃描流程圖14 HYPERLINK l bookmark74 第三章系統(tǒng)實驗與功能調試16第四章結束語參考文獻錯誤!未定義書簽。19附錄：程序清單21 第一章緒論1.1引言隨著我國科技的快速發(fā)展，國民經(jīng)濟日益提高，鮮花市場漸漸擴大。目前，

7、我國大部分地區(qū)使用簡易的花房控制大多數(shù)采用手動操作，生產(chǎn)率不但低，并且生產(chǎn)成本高。眾所周知，鮮花的生長與空氣的溫濕度、光照度、二氧化碳含量等因素有密切關系，對鮮花的檢測和中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的動態(tài)技術有很大的影響。1.2課題研究內(nèi)容及意義我國的花房目前現(xiàn)狀大多數(shù)主要依靠手動控制、管理溫室的環(huán)境，在對植物的栽培技術方面，沒有系統(tǒng)的科學的技術，花房的一些生長的環(huán)境因素不能被調節(jié)，同時也不能保證花房的環(huán)境被實時控制。以免以上的因素出現(xiàn)，現(xiàn)在利用計算機、傳感器技術2的迅速發(fā)展，實現(xiàn)了花房治理自動化、科學化，綜合各種花卉、苗圃的生長規(guī)律，節(jié)制它們的生長條件，使植物在不適應生長的氣候，培養(yǎng)出高產(chǎn)量、高質量的鮮花

8、。該體系是一種經(jīng)濟、科學的程序設計，促進花卉、苗木的生長，能夠帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益給予咱們花農(nóng)。第二章控制系統(tǒng)總體設計2.1總體設計本系統(tǒng)設計的核心控制元器件是STC89C52單片機，采用溫度、光照度測量和檢測以及控制技術，測量元件為溫度傳感器和光敏電阻，實現(xiàn)了溫度、光照度測量和控制系統(tǒng)的自動化。在此設計的系統(tǒng)里面，單片機會把處理出來的結果顯示在液晶顯示器上。當溫度和光照度不在設定值的時候，單片機會控制報警系統(tǒng)，并向溫度光照度調節(jié)器發(fā)送信號，自動調整使其回到設定值?；ǚ績?nèi)溫度高于所設定值時，其控制電路會采取一定的措施來進行降溫；花房內(nèi)溫度低于設定值時，單片機將自動打開加熱設備使其溫度值

9、升高到設定值；光照強度高于設定值時，花房頂部的遮陽網(wǎng)被光照度控制電路自動打開，減少光照，避免作物被強光直接照射，影響作物的生長；光照強度低與設定值時，控制電路自動關閉遮陽網(wǎng)以增加光照度，使光照度保持在設定值內(nèi)5。2.2控制系統(tǒng)硬件設計2.2.1溫度采集電路單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20有兩種供電方式:寄生電源和外接電源。寄生電源的缺點：（1）僅靠4.7kQ的上拉電阻提供電源不可能使DS18B20的工作電流達到1mA；（2）當溫度較高時，由于DS18B20的漏電流比較大，會導致數(shù)據(jù)傳輸無法進行。外接電源法可以很好地解決這些問題，總線控制器不需要在溫度轉換期間總保持高電平，可在溫度轉換期間允

10、許其它數(shù)據(jù)交換。因此，本設計中采用外接電源法。DS18B20的數(shù)據(jù)輸入輸出腳（DQ）與單片機STC89C52的P2.7口相連，進行數(shù)據(jù)和時鐘的傳輸。單總線通常要求外接一個大約4.7kQ的上拉電阻，這樣，當總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。溫度采集電路如圖2-1所示。VCCVCC5VU3DC1SE20圖2-1溫度采集電路P2.72.2.2A/D轉換電路1.ADC0804的引腳功能CSL5F2.711L2P&.5尸巳刁1巧FEi.工7P2.O18S1OCSRE=WRZNTRZJB7DBI1E4ZJB3IEBEDELDBOAGNDUGNDCLKRCLKNVINa衛(wèi)衛(wèi)&PB5珂斗TiB3VINH”，LED1

11、亮，LED2熄滅，模擬通風窗啟動工作，同時蜂鳴器發(fā)聲報警。當溫度采集值低于設定下限時，LCD1602顯示“DS18B20OK”“TEMP:15CvL”，LED1熄滅，LED2亮，模擬加熱器啟動工作，同時蜂鳴器發(fā)聲報警。圖3-4即為當溫度高于上限時的顯示。圖3-4溫度高于設定的溫度上限時的顯示將LCD-1602上顯示的溫度值，與測溫范圍為-30C100C、分度值為0.1C的水銀溫度計進行比對，LCD顯示的溫度測量值與水銀溫度計的顯示變化量相差不大，說明DS18B20能很好的跟蹤室內(nèi)溫度的變化。整個調試結果表明溫度采集、顯示、設置溫度限以及報警模塊電路工作正常。第四章結束語本系統(tǒng)圍繞STC89C5

12、2單片機，綜合使用了單片機、傳感器、數(shù)字電子、A/D轉換和LCD1602液晶顯示等知識，研究開發(fā)了一種集監(jiān)、控、管于一體的經(jīng)濟型花房智能化監(jiān)控體系，完成了基于單片機的花房溫度、光照度控制系統(tǒng)設計，實現(xiàn)了對鮮花生長環(huán)境的智能化控制、資源的科學管理和優(yōu)化配置。系統(tǒng)簡單介紹了硬件的組成和設計方法，并利用單片機（STC89C52）C語言2完成了系統(tǒng)軟件的設計，得出以下結論：數(shù)據(jù)采集與處理的實時化。為了能夠及時地檢測花房內(nèi)環(huán)境的變化，采集數(shù)據(jù)及處理需要一定的時間，以便能準確的做出處理。檢測信號的多元化和連續(xù)化。鮮花在花房內(nèi)多種因素的檢測是一個動態(tài)的連續(xù)過程，要實時保持花房內(nèi)氣候的相對穩(wěn)定性，必須對它進行

13、連續(xù)控制。軟件可隨時修改，所以實用性強。系統(tǒng)的設計采用模塊化結構，在不需要對系統(tǒng)結構更改的情況下，方便添加新模塊，系統(tǒng)易于擴展功能?？刂葡到y(tǒng)簡單、靈活、價廉、實用，可滿足不同用戶的需求，具有很大的實用價值。參考文獻韓九強，周杏鵬.傳感器與檢測技術M.北京:清華大學出版社,2010:233251.劉瑞新單片機原理及應用工程M北京：機械工程出版社，2005:228-229.柳桂國，應義斌傳感器技術在溫室環(huán)境檢測與控制中的應用J.浙江大學學報,2003,29(3):329-334.AmeurS,LaghroucheM,AdaneA.Monitoringagreen-houseusingamicroc

14、ontroller-basedmeteorologicaldataacquisitionsystemJ.RenewableEnergy,2001,24(1):19-30.劉篤仁，韓保君傳感器原理及應用技術M北京:機械工業(yè)出版社.2003:5062.DALLASSEMICONDUCTOR.DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometerZ.丁元杰.單片微機原理及應用.北京:機械工業(yè)出版社,2000:120159.李朝青(編)單片機原理及接口電路M:北京航空航天大學出版社,2007:27_53.來清民.傳感器與單片機接口及實例.北京:北京航

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16、.王海燕，高之圣基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的智能溫度控制器的設計J.科技信息,2007,13:33-34.童詩白模擬電路基礎M北京:高等教育出版社,2001:78119.DALLASSEMICONDUCTOR.DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometerZ.劉鳴,蔣新穎,姚雪峰.基于DS18B20多點溫度采集和無線傳輸J.電子元件與材料,2005,2:54-57.AdvancedMonoliThicSysTems.AMS1117800mALOWDROPOUTVOLTAGEREGULATORZ.21何立民單片機應用系統(tǒng)設計M.北

17、京:北京航天航空出版社,1990:149170.22張慧萍多路溫控系統(tǒng)中溫度檢測環(huán)節(jié)的設計J.山東農(nóng)業(yè)大學學報,2003:112.李廣弟單片機基礎M北京:北京航空航天出版社,2001:23100.趙亮，侯國瑞.單片機C語言編程與實例.北京:人民郵電出版社,2003:8190.嚴天峰.單片機應用系統(tǒng)設計與仿真調試.北京:北京航空航天大學出版社,2005:78102.王建校.51系列單片機及C51程序設計M.北京:科學出版社,2002:3861.；溫度低字節(jié)存放單元；溫度高字節(jié)存放單元；DS18B20是否存在標記GET_TEMP:CLREACALLRESETMOVA,#0CCHCALLWRITEM

18、OVA,#44HCALLWRITECALLRESETMOVA,#0CCHCALLWRITEMOVA,#0BEHCALLWRITESETBDATA_LINENOPCLRDATA_LINEMOVR0,#6BHMOVR1,#04HTSR1:DJNZR0,$MOVR0,#6BHDJNZR1,TSR1SETBDATA_LINENOPNOPNOPMOVR0,#32HTSR2:JNBDATA_LINE,TSR3DJNZR0,TSR2；主機發(fā)出延時復位低脈沖；然后拉高數(shù)據(jù)線；等待DS18B20回應附錄：程序清單溫度信號采集程序清單TEMPLDATA25HTEMPHDATA26HFLAG1EQU20H.0DAT

19、A_LINEEQUP2.7；數(shù)據(jù)線.#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*9；讀取DS18B20內(nèi)部溫度子程序.#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j

20、*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*9；使用DS18B20定要禁止任何中斷產(chǎn)生；跳過ROM匹配；發(fā)出溫度轉換命令；溫度轉換完成，再次初始化DS18B20；跳過ROM匹配；發(fā)出讀溫度命令RET#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

21、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*5；DS18B20初始化子程序.#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*RESET:CLREA；使用DS18B20時一定要禁止任何中斷產(chǎn)

22、生JMPTSR4TSR3:SETBFLAG1JMPTSR5TSR4:CLRFLAG1JMPTSR7TSR5:MOVR0,#06BHTSR6:DJNZR0,$TSR7:SETBDATA_LINERET；延時；置標志位,表示DS1820存在；清標志位,表示DS1820不存在；時序要求延時一段時間.#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

23、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*3;向DS18B20寫操作命令子程序；#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*WRITE:CLREAMOVR2,#8CLRCWR1:CLRDATA_LINE；使用DS18B20時一定要禁止任何中斷產(chǎn)生；寫入DS18B20的BIT數(shù)，一個字節(jié)8個BIT；MOVR3,#07DJNZR3,$RRCAMOVDATA_LINE,CMOVR3,#3CHDJNZR3,$SETBDATA_LINE；總線復位保持16微秒以上;把一個字節(jié)DATA分成8個BIT環(huán)移給C；寫入一個BIT；等待100微妙；重新釋放