基于單片機(jī)的溫室大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-04 15:26 本頁(yè)面
【正文】 基于單片機(jī)溫室大棚溫度控制設(shè)計(jì)摘要：本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，利用溫度傳感器AD590對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與控制，實(shí)現(xiàn)溫室溫度的自動(dòng)控制。本系統(tǒng)由單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、加熱模塊、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個(gè)部分組成?？梢酝ㄟ^(guò)按鍵設(shè)定溫室的溫度值，采集的溫度和設(shè)定的溫度通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時(shí)，通過(guò)加熱器加熱，以達(dá)到設(shè)定值；反之，開(kāi)啟降溫風(fēng)扇，以快速達(dá)到降溫效果。通過(guò)該系統(tǒng)，對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效、可靠地檢測(cè)與控制。從而保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長(zhǎng)，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、溫室大棚、溫度控制一、 硬件設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)目標(biāo) 本系統(tǒng)要控制的對(duì)象為這樣一個(gè)規(guī)模的溫室。溫室結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：，檐高3m，長(zhǎng)為20m，地面面積為130平方米。要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持在20℃——30℃之間，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。（二）設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。本系統(tǒng)由單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、WP型溫室加熱器、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個(gè)部分組成。通過(guò)按鍵設(shè)定溫度值，設(shè)定的溫度值和采集的溫度值都可以通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時(shí)，通過(guò)加熱器加熱，以達(dá)到設(shè)定值；反之，開(kāi)啟降溫風(fēng)扇，以快速達(dá)到降溫效果。該系統(tǒng)對(duì)溫度的控制范圍在20℃——30℃，℃。通過(guò)使用該系統(tǒng)，對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效、可靠地檢測(cè)與控制,保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長(zhǎng)，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。AT89C51控制系統(tǒng)溫度采集鍵盤掃描WP型溫室加熱器顯示降溫模塊圖1系統(tǒng)原理框圖 該系統(tǒng)分為六個(gè)模塊，分別是單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、鍵盤掃描模塊、加熱模塊和降溫模塊。（三）基于AT89C51的單片機(jī)小系統(tǒng)本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)小系統(tǒng)如圖2所示：圖2 單片機(jī)小系統(tǒng)這個(gè)小系統(tǒng)由時(shí)鐘脈沖和復(fù)位電路組成， AT89C51內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個(gè)引腳（即118腳）連接簡(jiǎn)單的石英晶體即可。AT89C51的時(shí)鐘頻率為12MHz。AT89C51的復(fù)位引腳為第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期（一個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)時(shí)鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。以12MHz的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖1μs,兩個(gè)機(jī)器周期為12μs,因此，在第9腳上連接一個(gè)12μs以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。對(duì)于上電復(fù)位，復(fù)位引腳上串接了一個(gè)電容，當(dāng)復(fù)位引腳接 +5V電壓時(shí)，電容相當(dāng)于短路，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（在這段時(shí)間內(nèi)完成復(fù)位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當(dāng)于斷開(kāi)。還有一種是手動(dòng)復(fù)位,它的接法是在AT89C51復(fù)位引腳所串連的電容上并聯(lián)接一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)。當(dāng)按鈕沒(méi)按下時(shí)，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)按鈕按下時(shí)，電容對(duì)復(fù)位引腳放電，從而在這個(gè)引腳上產(chǎn)生高電平，達(dá)到復(fù)位的目的。（四）溫度采集模塊 本系統(tǒng)的溫度采集和轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖3所示，它的工作過(guò)程為：系統(tǒng)通過(guò)AD590采集外界的溫度參數(shù)，并通過(guò)三個(gè)放大器的作用將溫度轉(zhuǎn)化為電流模擬量；此模擬量通過(guò)ADC0804的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，以便單片機(jī)辨認(rèn)接收。圖3 AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖根據(jù)電路圖，說(shuō)明各個(gè)器件的功能如下：OPA1：以0℃為標(biāo)準(zhǔn)。OPA2：，并反相。OPA3：放大5倍并反相。例如：，則其溫度為：（OPA3）+（OPA2）=；；=30微安培→30℃。溫度值OPA1OPA2OPA3ADC VINADC輸出值0℃0V0V0V00H10℃19H20℃1V1V32H30℃4BH40℃2V2V64H50℃7DH60℃3V3V96H70℃AFH80℃4V4VC8H90℃E1H100℃1V5V5VFAH表1 各溫度與3個(gè)OPA及ADC0804的輸入與輸出關(guān)系圖4 ADC0804 如圖4，A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)輸入端的信號(hào)可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而ADC輸出的數(shù)字信號(hào)可以提供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。 ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：十六進(jìn)制二進(jìn)制碼 二與滿刻度的比率相對(duì)電壓值VREF=高四位字節(jié)低四位字節(jié)高四位字節(jié)電壓低四位字節(jié)電壓F111115/1615/256E111014/1614/256D110113/1613/256C110012/1612/256B101111/1611/256A101010/1610/256910019/169/256810008/168/256701117/167/256601106/166/256501015/165/256401004/164/256300113/163/256200102/162/256100011/161/
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