單片機(jī)溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-wenkub
2023-05-07 23:12:21 本頁面
【正文】 具有通信，聯(lián)網(wǎng)等功能，它的應(yīng)用范圍大致介于繼電器控制裝置與過程控制的計(jì)算機(jī)之間，它也可在一個(gè)大型的集散控制系統(tǒng)中，作為前端控制裝置，在上位機(jī)的統(tǒng)一調(diào)度下工作。例如，當(dāng)溫度度大于設(shè)定值30度時(shí)，開啟空調(diào)，直至溫度接近設(shè)定值20度時(shí)，切斷電源。傳感器有很多種類，包括電阻應(yīng)變式傳感器，壓阻式傳感器，熱電阻傳感器，溫度傳感器，光敏傳感器等。這種傳感器性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，測(cè)量范圍寬，目前已廣泛應(yīng)用。具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn)。AD590的電源電壓范圍為4V～30V。精度高。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。其中TT2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；TT4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1μA／K的I值。TT12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管。而C1和R4則可用來防止寄生振蕩?！ 「鶕?jù)上式不難看出，要想改變?chǔ)BE，可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6，而增大R5的效果和減小R6是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使ΔUBE減小，不過，改變R5對(duì)ΔUBE的影響更為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。當(dāng)AD590的電流通過一個(gè) 10kΩ的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV，即轉(zhuǎn)換成10mV／K，為了使此電阻精確0．1％），可用一個(gè)9．6kΩ的電阻與一個(gè)1kΩ電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的10kΩ?！ D590放入0℃的冰水混合溶液中，A1同相輸入端的電壓應(yīng)為2．73V，同樣使A2的輸出電壓也為2．73V，因此A1與A2兩輸出端之間的電壓： 2．73－2．73＝0V即對(duì)應(yīng)于0℃。此電路的作用是通過A／D轉(zhuǎn)換器MC14433將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以控制顯示電路。圖6 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示電路框圖 2）用ICL7106來實(shí)現(xiàn) 采用ICL7106的A／D轉(zhuǎn)換及LCD顯示電路框圖如圖7所示。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。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時(shí)，通過加熱器加熱，以達(dá)到設(shè)定值；反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達(dá)到降溫效果。本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。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。本系統(tǒng)的溫度采集和轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖3所示，它的工作過程為：系統(tǒng)通過AD590采集外界的溫度參數(shù)，并通過三個(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ADC0804的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，以便單片機(jī)辨認(rèn)接收。例如：，則其溫度為：OPA3）+OPA2）=；；=30微安培→30℃。AD590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V——30V，檢測(cè)的溫度范圍為55℃——+150℃，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1℃，其電流增加1微安培。溫度采集和AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖為圖3。其中的7446及7447輸出低電平驅(qū)動(dòng)的顯示碼，用以推動(dòng)共陽極7段LED數(shù)碼管；而7448及74LS49輸出高電平驅(qū)動(dòng)顯示碼，用以推動(dòng)共陰極7段LED數(shù)碼管，7447447與7448的引腳相同雙并排16pins）。正常顯示下應(yīng)接低電平。當(dāng)要顯示多個(gè)數(shù)碼管，可分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)數(shù)碼管；當(dāng)要利用人類的視覺暫留現(xiàn)象，則可以采用快速掃描的方式，只要一組驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到顯示多個(gè)數(shù)碼管的目的。鍵盤采用電話式鍵盤，結(jié)構(gòu)如圖8所示。鍵盤掃描芯片不斷查詢是否有按鍵輸入，當(dāng)查詢到有按鍵時(shí)，DA置1，同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的程序，比較溫度是否超出上、下限，進(jìn)而決定是加熱還是降溫。需要降溫時(shí)，使之置1，進(jìn)而控制降溫風(fēng)扇降溫。此程序流程包括4個(gè)部分。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行期間，有一個(gè)定時(shí)器T0中斷每隔20ms掃描一次，用于當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度的比較，然后發(fā)出加溫或降溫的命令。程序代碼如下：TIM0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,60 MOV TL0,76 MOV A,33H CJNE A,31H,T MOV A,32H CJNE A,30H,T JMP OFFT: JC OFF CLR RETURN: POP PSW POP ACC RETIOFF: SETB JMP RETURNDELAY: MOV R7,06D1: MOV R6,248 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RET顯示子程序流程圖如圖11所示:說明：30H用于暫時(shí)存放要顯示溫度的高四位，31H用于暫時(shí)存放要顯示溫度的低四位，38H用于存放最終要顯示在7段數(shù)碼管上的溫度值；DD2分別表示兩個(gè)7段數(shù)碼管的存儲(chǔ)地址。如果要設(shè)定新的溫度值，操作流程為：按“*”→要設(shè)定的溫度值→按“*”，這樣就完成了溫度的設(shè)定。當(dāng)設(shè)定溫度大于測(cè)定溫度時(shí)，則使加熱器工作；當(dāng)設(shè)定溫度小于測(cè)定溫度時(shí)，則開啟降溫風(fēng)扇?！跋ば摹倍郑^非可有可無。X老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、做事認(rèn)真，大到結(jié)構(gòu)，小至標(biāo)點(diǎn)，一一從嚴(yán)要求，決不允許敷衍；X老師為人真誠(chéng)、待人熱情，從選題至成文，說來慚愧，應(yīng)該說是在X老師的推動(dòng)下，才得以如期完成。每每看到論文上細(xì)密的紅色批語，深感暖意陣陣！也突然明白魯迅對(duì)藤野先生認(rèn)真修改他的筆記的那種感動(dòng)。我曾做出過不少選擇，但事后令自己深感得意的，并不是很多?！蔽以俅蚊靼琢恕袄蠋煛倍值暮裰貎?nèi)涵!人生的各個(gè)階段，要面臨很多選擇。從選定題目、到現(xiàn)在定稿完成，X老師的關(guān)懷幫助始終如一，這讓我在感動(dòng)的同時(shí)，又深感慚愧!X老師很忙，教案、科研任務(wù)繁重?？梢哉f，沒有X老師的指導(dǎo)，就沒有今天的順利成文。第一部分是主程序，它描述的是程序的總體結(jié)構(gòu)；第二部分是定時(shí)器T0的描述，它的功能是將實(shí)際溫度和設(shè)定的溫度比較，再作出相應(yīng)的動(dòng)作；第三部分是鍵盤掃描部分；第四部分是顯示部分，用于顯示溫度值。程序中各寄存器說明如下：30H、31H：所測(cè)得的實(shí)際溫度32H、33H：鍵盤設(shè)定的溫度34H：系統(tǒng)的上限溫度值30℃）35H：系統(tǒng)的下限溫度值20℃）36H：舊溫度值的存放地址源程序如下:ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIM0START: MOV TMOD,01H MOV TH0,60 MOV TL0,76 SETB TR0 MOV IE,82H MOV R4,09H MOV R0,30HCLEAR: MOV R0,00H DJNZ R4,CLEAR MOV A,00H MOV DPTR,TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV 34H,A MOV A,01H MOV DPTR,TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV 35H,A MOV 36H,0FFHSTART0: MOVX R0,AWAIT: JB ,KEYIN JB ,ADC JMP WAITADC: MOVX A,R0 MOV 37H,A CLR C SUBB A,36H JC TDOWNTUP: MOV A,37H CLR C SUBB A,34H JNC POFF JMP LOOPPON: CLR JMP START0POFF: SETB JMP LOOPTDOWN: MOV A,37H CLR C SUBB A,35H JC PON JMP LOOPLOOP: MOV 36H,37H CLR A MOV R4,0FFH DJNZ R4,$ C
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