单片机温室大棚温度监控系统的设计方案

1/44基于单片机温室大棚温度监控系统的设计摘要：本系统以AT89C51单片机为控制核心，利用温度传感器AD590对蔬菜大棚内的温度进行实时采集与控制，实现温室温度的自动控制。本系统以单片机小系统模块,温度采集模块，加热模块，降温模块，按键以及显示模块六个部分组成。可以通过按键设定温室的温度值，采集的温度和设定的温度通过LED数码管显示。当所设定的温度值比采集的温度值打时，通过加热器加热，以达到设定值；反之，开启降温风扇，以快速达到降温效果。通过该系统对蔬菜大棚内的温度进行有效可靠地检测与控制。从而保证大棚内的作物在最佳温度条下生长，提高质量和产量。.关键词：单片机温室大棚温度控制Abstract:thesystemtoAT89C51SCMascontrolcore,real-timedataacquisitionandcontrolusingthetemperaturesensorAD590temperatureofthegreenhouse,realizetheautomaticcontrolofthegreenhousetemperature.Thesystemiscomposedofsinglechipmicroprocessorsystemmodule,thetemperatureacquisitionmodule,aheatingmodule,temperaturemodule,keyboardanddisplaymodulesixparts.Youcansetthekeygreenhousetemperaturevalue,thecollectionoftemperatureand2/44settemperaturebyLEDdigitaltubedisplay.Whenthesettemperaturevaluethantheacquisitionoftemperatureishigh,throughheating,inordertoreachthesetvalue。otherwise,openthecoolingfan,toachievecoolingeffect.Throughthesystem,effective,reliabledetectionandcontrolofthegreenhousetemperature.Inordertoensurethegreenhousecropattheoptimumtemperatureofgrowth,improvequalityandyield.Keywords:singlechipmicrocomputer,greenhouse,temperaturecontrol目录ABSTRACT第一章绪论1.1课题的背景和意义……………………………………...11.2单片机的前景与未来…………………………………...11.3温度测控技术的应用…………………………………3第二章温度传感器的介绍2.1传感器原理及前景简介……………………….….…83/442.2温度一体化传感器的发展和应用……………..…92.3温度传感器AD590.......................................102.3.1AD590简介.................................................112.3.2AD590的应用.........................................12第三章硬件设计3.1设计目的.............................................133.2设计思路..................................................133.3基于AT89C51的单片机小系统................143.4温度采集模块..............................153.5显示模块.................................163.6键盘扫描.................................173.7WP型温室加热器...............................183.8降温模块.......................................................................18第四章软件部分设计4.1软件设计4.1.1主程序........................................................................4.1.2定时器TO中断........................................................4.1.3现实模块........................................................................4/444.1.4按键扫描...........................................................................4.1.5源程序..............................................................................致谢………………………………………….…..………35参考文献…………………………………………….……………36第一章绪论1.1选题背景和意义现在的精密测量和精密加工中，环境因素是影响精度的主要因素之一，其中的温度是环境的主要指标。当前，已经开发了很多的温度测量系统，一些高精度温度传感器的精度可达到±0.01℃，然而价格非常昂贵一般只作为高分辨力的精度测量和用作测温仪器的标准。而对于生产应用中的较低精度温度测量系统，现有的系统多采用了与计算机直接结合的工作模式，增加了系统的成本。鉴于目前的情况，我们提出以价格低廉的单片机作为控制核心，以多个温度传感器作为测量元件，构成了低成本的智能温度测量系统。在该系统中，根据测量空间或设备的实际需要，由多路温度传感器对关键温度点进行测量，由安装于仪器内的单片机对各路数据进行循环检测、存储，实现温度的智能测量。该系统具有与计算机的通讯功能，在长时间数据采集完成后，可以将数据在传送到计算机进行相关的研究分析。因此，该系统即具有现有的计算机控制的智能测量功能，又节省硬件成本。另外，我们所设计的智能温度测量系统外形尺寸小，即可用于实验室环境温度的测量，又可用于仪器、大型设备等的内部环境测量。5/441.2单片机的前景与未来单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：1）低功耗CMOS化随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点。2）微型单片化现在常规的单片机普遍都是将CPU、RAM、ROM、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路、WDT(看门狗、有些单片机将LCD(液晶驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。3）主流与多品种共存现在单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的系列单片机。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。6/44以前没有单片机时，只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。1.3温度测控技术的应用温度自动测控系统借助于温度传感器，测量大楼内的温度数据，并对大楼实现温度控制。系统采用以可编程序控制器为核心，配置以各类温度传感器，外围接口电路，由可编程序控制器检测个传感器的信号，完成实时数据采集，开关量处理，超限报警信号检测与输出等，并根据采集的信号来控制前端设备的运转。可编程序控制器是一种工业环境下应用的智能控制器件。可用于执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术操作等指令，并通过数字或模拟的输入输出方式控制各种类型的仪器设备。可编程序控制器还具有通信，联网等功能，它的应用范围大致介于继电器控制装置与过程控制的计算机之间，它也可在一个大型的集散控制系统中，作为前端控制装置，在上位机的统一调度下工作。测量温度时，温度传感器把温度信号转变为电量，为与可编程序控制器连接，测量的电信号应转化为工业标准信号0-5V或4-20mA。当有多个传感器时，传感器信号之间最好不要共地，否则可编程序控制器的模拟量模块可能会工作不正常。输出信号通过中间继电器控制强电信号，驱动空调运转，系统自动根据测量的温度值，确定是否开启或关闭空调。例如，当温度度大于设定值30度时，开启空调，直至温度接近设定值20度时，切断电源。为保证系统具有良好7/44的测量精度，并能准确地对空调进行控制，必须在前端测量信号转换时具有较好的线性。第二章温度传感器的介绍2.1传感器原理及前景简介传感器是能感受或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成。传感器有很多种类，包括电阻应变式传感器，压阻式传感器，热电阻传感器，温度传感器，光敏传感器等。传感器的前景可以从以下几方面来看：采用新原理，开发新型传感器；大力开发物性型传感器；传感器的集成化；传感器的多功能化；传感器的智能化(SmartSensor。2.2温度一体化传感器的发展和应用温度一体化的传感器，适应于多种环境的温度测量。采用专用温度补偿电路和线性化处理电路。这种传感器性能可靠，使用寿命长，响应速度快，测量范围宽，目前已广泛应用。适用于通讯机房，办公室，厂矿，车间，仓库，医院，档案馆，博物馆，暖通空调，楼宇自控等环境的温度测量。温度一体的传感器节省资源，便于温度的测量和对湿度补偿，同时为保证结果真实可靠。2.3温度传感器AD5902.3.1AD590简介8/44AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。具有线性优良、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、空调器、粮仓、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域。特点：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1K。AD590可以承受4