【正文】 況 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工 農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常測量的物 理量，也是人類研究最早測量方法最多的物理量之一。這在給各國帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時，也極大地推動了各國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。目前，荷蘭、以色列、美國、日本等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家，在設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控、肥水管理、品種選育等方面進(jìn)行了全面深入的研究，具有技術(shù)成套、設(shè)施設(shè)備完善、生產(chǎn)比較規(guī)范，產(chǎn)量穩(wěn)定、質(zhì)量保證性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以根據(jù)動植物生長的最適宜生態(tài)條件，在現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi)進(jìn)行四季恒定的環(huán)境 自動控制，而不受氣候條件的影響，實(shí)現(xiàn)了周年生產(chǎn)、均衡上市，并向高度自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，形成較為完整的擺脫自然的全新設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。日本是世界上果樹設(shè)施栽培面積最大、技術(shù)最先進(jìn)的國家，也 是世界上最先采用工業(yè)成套設(shè)備從事魚類養(yǎng)殖的國家之一，其先進(jìn)的溫室配套設(shè)施和綜合環(huán)境調(diào)控技術(shù)居世界先進(jìn)行列，通過計(jì)算機(jī)可將溫度、濕度、二氧化碳濃度、肥料等控制在最適合植物生長發(fā)育的水平上，產(chǎn)后清選、分級、包裝、預(yù)冷等作業(yè)自動化或半自動化程度較高。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。 自 20世紀(jì) 70年代以來，我國溫室生產(chǎn)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但這些溫室都是在充分利用高產(chǎn)栽培技術(shù)和屏障技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其經(jīng)濟(jì)效益很難再有大的提高。溫室可以不受地點(diǎn)和氣候的影響，設(shè)臵在氣候惡劣的各種地區(qū)。因此如何在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的不同地區(qū)、不同氣候的特點(diǎn)，進(jìn)行再創(chuàng)造，開發(fā)出適合國情、面向整套溫室栽培環(huán)境、價格低廉的微機(jī)或單片機(jī)控制系統(tǒng)，是我國當(dāng)今溫室生產(chǎn)與控制中一項(xiàng)亟待解決的問題 。 根據(jù)整個構(gòu)思設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電路原理圖，然后進(jìn)行系統(tǒng)主程序及模塊子程序的編寫，以此實(shí)現(xiàn)各個功能，進(jìn)而達(dá)到控制溫度的效果。組成圖如圖 21。馬達(dá)：主要用于帶動風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動。 AT89C52 的工作原理 CPU 的結(jié)構(gòu) CPU 是單片機(jī)內(nèi)部的核心部分，是單片機(jī)的指揮和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。每個端口都包括一個鎖存器，一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器，作輸出時數(shù)據(jù)可以鎖存，作輸入時數(shù)據(jù)可以緩沖，溫度檢測 裝置 AT89C52 顯示設(shè)備 馬達(dá)控制 復(fù)位電路 電源 電路 5 但是這四個通道的功能完全不同。這似的能在 6K地址空間內(nèi)任意尋址，但沒有指令使程序能控制從程序存儲器空間轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)存儲空間。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器最大可以尋址 256 個單元，片外最大可擴(kuò)展 64K 字節(jié) RAM，并且片內(nèi)使用的是 MOV 指令，片外 64K ROM 空間專門為 MOVX 指令所用。定時器 T0的核心是一個加 1計(jì)數(shù)器，它由 8 位寄存器 TH0和 TH1 組成，可被變成為 13 位、 16 位、兩個分開的 8 位等不同的結(jié)構(gòu)。不管是定時工作方式還是計(jì)數(shù)方式，定時器 T0 和 T1 在對內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠繒r間計(jì)數(shù)時，不占用 CPU 時間，除非定時器 /計(jì)數(shù)器溢出，才可能中斷 CPU 的當(dāng)前操作。其中，兩個外部中斷源；兩個片內(nèi)定時器 /計(jì)數(shù)器的溢出中斷源 TE0和 TF1；一個片內(nèi)串行口接受或發(fā)送中斷源 RI 或 TI。這里采用 DALLAS公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20作為測溫元件。被測溫度用符號擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個 DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。可編程的分辨率7 為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給CPU，同時可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20的測溫原理，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 ,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入，還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時， DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量 .計(jì)數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃所對應(yīng)的基數(shù)分別臵入減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)臵在 55 ℃所對應(yīng)的一個基 數(shù)值 [4]。系統(tǒng)對 DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 8： DDRAM地址設(shè)臵。 LCD 讀寫時序如表 21所示。 電流進(jìn)入線圈產(chǎn)生磁場，利用 電流的磁效應(yīng) ，使電磁鐵在固定的磁鐵內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動的裝臵，可以將電能轉(zhuǎn)換成力學(xué)能。 集電環(huán) :線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環(huán)，隨線圈轉(zhuǎn)動 ， 可供改變電流方向的變向器。定子在空間中靜止不動，轉(zhuǎn)子則可繞軸轉(zhuǎn)動，由軸承支撐。, 和 P0 口控制液晶 LCD1602 的顯示，定義端口 。通過 LCD1602 液晶顯示屏顯示當(dāng)前溫度，當(dāng)檢測到溫度高于系統(tǒng)設(shè)定溫度值，馬達(dá)將帶動風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)自動控制降大棚里的溫度。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。 //初始化 p1 口，全設(shè)為 1 x24c02_init()。 hour=x24c02_read(8)。 //時鐘定時器 0 初始化 Init_DS18B20( ) 。 //按鍵掃描 ReadTemperature()。 //正常工作顯示 大于設(shè)定值？ 開始 初始化 DS18B20 溫度檢測 LCD1602 顯示 電機(jī)帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動 13 case 1:displayfun2()。delay_LCM(1000)。break。OUT=0。} } } else{outflag=0。 //在 24c08 的地址 2 中寫入數(shù)據(jù) hour delay_LCM(11)。 delay_LCM(11)。 DS18B20 采集溫度的流程圖如圖 33所示。 unsigned char b=0。 // 跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0x44)。 //跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE)。 //讀取溫度值高位 temp1=b4。0x0f。小數(shù)部分進(jìn)行四舍五入處理：大于 ℃的話，向個位進(jìn) 1；小于 ℃的時候，舍去不要。溫度高字節(jié)高 5 位是用來保存溫度的正負(fù)，高字節(jié)低 3 位和低字節(jié)來保存溫度值。溫度數(shù)據(jù)處理流程圖 如圖 34所示 。 //個位溫度 ,帶小數(shù)點(diǎn) str[3]=TempL。 //負(fù)號標(biāo)志 temp=~temp。 TempL=tempamp。 馬達(dá)的控制 當(dāng)被測溫度低于系統(tǒng)設(shè)定溫度值時， 角的輸出信號為 1，馬達(dá)不轉(zhuǎn)動。OUT=0。} } } else{outflag=0。 //讀 /寫選擇端 sbit LCM_EN=P2^2。 DisplayOneChar(3,0,hour/10+0x30)。 DisplayOneChar(9,0,seconde/10+0x30)。 DisplayOneChar(11,1,temp1/10+0x30)。 //液晶上顯示不控溫的標(biāo)志 DisplayOneChar(15,0,0x46)。 else DisplayOneChar(0,0,0xef)。 DisplayOneChar(6,0,minite/10+0x30)。 DisplayOneChar(4,1,K/10+0x30)。 DisplayOneChar(14,1,temp2/10+0x30)。 } /**************液晶顯示子函數(shù) 3*****************/ void displayfun3(void) { WriteCommandLCM(0x0c,1)。 DisplayOneChar(4,0,hour%10+0x30)。 DisplayOneChar(5,1,K%10+0x30)。 WriteCommandLCM(0x0f,1)。 //顯示屏打開，光標(biāo)不顯示，不閃爍，檢測忙信號 DisplayListChar(0,0,str0)。 DisplayOneChar(6,0,minite/10+0x30)。 DisplayOneChar(11,1,temp1/10+0x30)。 //顯示屏打開，光標(biāo)顯示，閃爍，檢測忙信號 DisplayOneChar(4,1,K/10+0x30)。幸好有幾個星期的時間來準(zhǔn)備。因?yàn)槌龅胶茈y解決的問題，所以要堅(jiān)持不懈。對我來說，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是非常有意義的。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)相當(dāng)于 把以前的小課程設(shè)計(jì)綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任 務(wù)也就不難了。在此謹(jǐn)向 王燕芳老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！ 在 設(shè)計(jì) 即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到 設(shè)計(jì) 的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 ! 最后我還要感謝 機(jī)電工程 學(xué)院和我的母校四年來對我的栽培。 俗話說的好，“磨刀不誤砍柴工” ，當(dāng)每次遇到不懂的 問題時，我都會第一時間 記在本子上面，然后等答疑的時候問指導(dǎo) 老師，老師對于我提出來的問題都一一解答，從來都不會因?yàn)槲业膯栴}稍過簡單加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計(jì)該注意的地方，從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。其次我要感謝同組同學(xué)對我的幫助和指點(diǎn)，沒有他們的幫助和提供資料，沒有他們的鼓勵和加油，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會如此的順利進(jìn)行。這次設(shè)計(jì)是一個鞏固加深所學(xué)課本理論知識的過程，它培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用知識的能力，獨(dú)立思考和解決問題的能力。常常有解決不了的問題，就上網(wǎng)查詢，或者閱覽資料書。 } 22 第 4 章 總結(jié) 通過這次對大棚溫度自動控制的設(shè)計(jì)與制作，讓我自主完成了一個完整的設(shè)計(jì)，雖然這次的實(shí)習(xí)做的溫度顯示以及馬達(dá)的控制都相對比較簡單，但是也給將來進(jìn)入硬件開發(fā)有了一個起點(diǎn)的基礎(chǔ)。 DisplayOneChar(14,1,temp2/10+0x30)。 DisplayOneChar(9,0,seconde/10+0x30)。 DisplayOneC