大棚温度控制系统设计报告

目录
第一章 序言
1Hale Waihona Puke Baidu
第二章 总体设计及个人分工
2
第三章 传感器设计及应用
4
第四章 总结
8
第一章 序言
随着人口的增长， 农业生产不得不采取新的方法和途径满足人们
生活的需要， 大棚技术的出现改善了农业生产的窘迫现状。 塑料大棚
技术就是模拟生物生长的条件， 创造人工的气象环境， 消除温度对农
作物生长的限制， 使农作物在不适宜的季节也能满足市场的需求。 随
强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部 数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。
P3 口 P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p3 输出缓冲器 能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第 二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时， P3 口也接收 一些控制信号。
引脚号第二功能：
P1.0 T2 （定时器 / 计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器 / 计数器 T2 的捕捉 / 重载触发信号和方向控制）
P1.5 MOSI （在系统编程用）
P1.6 MISO （在系统编程用）
P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口
P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓 冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写 “ 1时”，内部上拉电阻 把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部 拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL ）。 在访问外部 程序存储器或用 16 位地址读取外部数据 存储器（例如执行 MOVX @DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中， P2 口使用很
设计基于 AT89C52 单片机的蔬菜大棚温度控制系统， 用于自动调节 大棚内部的温度。大棚内部温度始终控制在 10℃-30℃之间。 2.3 系统基本方案
根据任务要求，该系统模块可以划分为以下几个部分： 键盘模块， 温度测量模块，显示电路模块，报警模块。根据各个模块不同的功能 特点，分别做了几种不同的设计方案并且进行了相关方面的论证。 2.3.1 各模块电路的方案选择及论证
单片机系统中，一般数据显示有终端两大类一是 LED 数码管显 示，而是 LCD 液晶显示。 LED 显示亮度高但显示数据位数多时就需 要较多的数码管，引脚多， 接线麻烦，并且显示的字符代表不同的信 息因此选用 LCD 液晶显示。 2.4.6 报警模块
报警模块由三极管和小型扬声器组成， 当温度超过设定范围时扬 声器发出报警声，报警音由程序产生，通过不同长度的延时，形成音 频信号。 2.5 系统软件设计
系统主程序首先对系统进行初始化，定义端口， DS18B20 初始 化，LCD 初始化，显示开机画面，键盘处理等，键盘处理程序中调用 子程序完成温度的检测和调控， 键盘处理循环执行， 系统不断显示新 的温度信息。
2.6 个人分工 吴灵智（组长）：单片机的选择及编程 赵美玲：传感器的选择及应用 汪栋翔：温度测量及控制的编程 王江涛：发热制冷装置及电路设计 张博文： LCD 选择及编程
此外， P3 口还接收一些用于 FLASH闪存 编程和程序校验的控 制信号。
RST
复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高 电平将是单片机复位。
ALE/PROG
当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许） 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振 荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号， 因此它可对外输出时钟或用于定 时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 FLASH 存储器 编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲 （PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片 机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。
AT89S52-24PU 脚图 DI 封装
AT89S52 引
P0 口
P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能 驱动 8 个 TTL 逻 辑电平。对 P0 端口写 “ 1时”，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8 位地址 / 数据复 用。在这种模式下， P0 不具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节； 在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时， 需要外部上拉电阻。
2.3.2 系统的设计指标 (1) 温度控制范围： 0℃~+50 ℃； (2) 温度测量精度：± 2℃； (3) 显示分辨率： 0.1 ℃； (4) 工作电压： 220V/50Hz ±10％; 2.4 系统各模块的硬件设计
电路系统框图
2.4.1 单片机模块 单片机选用 AT89S52，是一种低功耗高性能的微控制器，片上
本温度控制系统由 AT89C52 单片机及其外围电路共同完成，独 立键盘作为人机接口， 通过单片机 I/O 口输入， 从而实现手动控制与 人工调节， DS18B20 将检测到的温度值转换为数字量输入到单片机 中，通过单片机处理实现相应的温度控制功能， 强电控制与驱动电路 来控制热风机与通风机的启停， 报警电路在温度超过设定范围时发出 报警声，显示模块由液晶显示器实现， 使人们比较直观的进行温度设 置，了解受控温度温度信息。
三．个人任务
单片机篇
1. 单片机型号选择
由于 s52 单片机的价位与 c51 单片机价位相差不大， 且与 c51 完全兼容， 比 c51 功能更加强大， 所以这次设计中我选择的单片机型 号为 AT89S52 单片机。
2. 引脚说明
AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器 技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上 Flash 允 许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥 有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多 嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM， 32 位 I/O 口 线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器 / 计数器，一 个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另 外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节 电模式。空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 / 计数 AT89S52 引脚图 DIP 封装 器、串口、中断继续工 作。掉电保护方 式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直 到下一个中断或硬件复位为止。
该模块电路采用过零触发的光电耦合器件 MOC3061，将弱电与 强电控制分开，实现前后级电路的电气隔离，如图所示，为热风机控 制电路。当温室内的温度超过设定温度上限时，单片机 p3-3 脚输出 低电平，经驱动门 7407 驱动 MOC3061 内部光电二极管发光，在其 输出端 4 与 6 之间得到输出电压，触发双向可控硅 KS 导通，使热风 机、通风机的交流接触器获得 220V/380V 的工作电压。 2.4.5 数据显示模块
域的理论和方法，结合温室作物种植的特点，不断创新，逐步完善，
从而使温室种植业实现真正意义上的现代化， 产业化。温度计算机控
制及管理技术便函先在发达国家得到广泛应用， 后来各发展中国家也
都纷纷引进， 开发出适合自己的系统。 这在给各国带来了巨大的经济
效益的同时，也极大地推动了各国农业的现代化进程。
本系统以
电源模块采用 LM78M05 获得 +5V 稳定电压，输入电压为 +12V ， 通过一个 220V-12V 的小型变压器提供。 如图电容 c6 和 c8 用作低频 滤波，使输入和输出电压更加平滑稳定； 电容 c7 和 c9 用于滤除高频 信号成分，以降低高频信号对工作电路稳定性的影响。同时， LM78M05 必须加装散热片。 2.4.4 强电驱动与控制模块
AT89S52 单片机为控制核心，主要是为了对蔬菜大棚内的温度进行
检测与控制而设计的。该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较 低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。
第二章总体设计及个人分工 2.1 设计任务
设计出一个蔬菜大棚温度控制系统。 该系统的温度上下限报警值 可以通过人工设定， 并能够在外界温度高于设置温度上限时实现排风 扇自动运转通风降温， 在外界温度低于设置温度下限时实现热风机自 动加热升温， 以保持大棚内部的温度始终处于适合蔬菜生长的温度范 围内。 2.2 任务要求
P1 口
P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓 冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。
此外， P1.0 和 P1.1 分别作定时器 / 计数器 2 的外部计数输入 （P1.0/T2 ）和定时器 / 计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX ）。 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8 位地址字节。
制转化为自动化的机械控制成为必然。 目前现代化的温度控制已经发
展的很完备了， 通过传感器检测基本上可以实现对各个执行机构的自
动控制，应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，
是农业现代化的重要标志之一。 近年来电子技术和信息技术的飞速发
展，温度计算机控制与管理系统正在不断吸收自动控制和信息管理领
着大棚技术的普及， 对大棚温度的控制成为了一个重要课题。 早期的
温度控制是简单的通过温度计测量， 然后进行升温或降温的处理， 进
行的是人工测量， 耗费大量的人力物力， 温度控制成为一项复杂的程
序。
大多数的蔬菜大棚以单个家庭作业为主， 种植户为蔬菜大棚配备
多参数的智能设备， 经济成本很高， 因此将温度控制由复杂的人为控
端口引脚第二功能： P3.0 RXD(串行输入口 ) P3.1 TXD( 串行输出口 ) P3.2 INTO( 外中断 0) P3.3 INT1( 外中断 1) P3.4 TO( 定时 / 计数器 0) P3.5 T1( 定时 / 计数器 1) P3.6 WR( 外部数据 存储器写选通 ) P3.7 RD(外部数据 存储器读选通 )
课程设计主要任务 基于 AT89S52 单片机的温度测量控制系统， 数字温度传感器 DS18B20 通过单总线与单片机 连接，实现温度测量控制，主要性能为： （1）通过该系统实现对大棚温度的采集和显示； （2）对大棚所需适宜温度进行设定； （3）当大棚内温度参数超过设定值时控制通风机进行降温，当温度低于设定值时利用热风 机进行升温控制； （4）通过显示装置实时监测大棚内温度变化，便于记录和研究； 系统的设计指标 （1）温度控制范围： 0℃ ~+50℃； （2）温度测量精度：± 2℃； （3）显示分辨率： 0.1℃； （4）工作电压： 220V/50Hz ± 10％
Flash 允许程序存储器在系统可编程，在单芯片上拥有灵巧的八位 CPU和系统可编程 Flash，使得 AT89S52 成为众多嵌入式控制应用系 统提供高灵活的有效解决方案。 2.4.2 温度采集模块
我们的大棚控制系统所采用的温度传感器为 DS18B20，在温度
测量系统中， 采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问 题的最有效方案，新型数字温度传感器 DS18B20 具有体积更小、精 度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用 中取得了良好的测温效果。 DS18B20 可以程序设定 9～12 位的分辨 率，精度为± 0.5 °C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分 辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然 保存。 DS18B20 的性能是新一代产品中最好的因此选用 DS18B20 传 感器。 2.4.3 电源模块