【正文】 從論文選題到課題難點的解決，都給予了本人悉心地指導(dǎo)。在論文完成過程中，主要做的工作有：(l) 以ATMEL公司的AT89C51單片機為核心進行系統(tǒng)硬件設(shè)計，輸入通道采用Pt100鉑電阻溫度傳感器，AD7705作為A/D轉(zhuǎn)換器；輸出通道采用可控硅作為輸出單元，大大地簡化了系統(tǒng)硬件電路。其它子程序的調(diào)試同理；(2)程序流程的調(diào)試程序流程的調(diào)試主要是查看程序運行的步驟是否正確，在某時刻程序運行所處的位置是否正確，是否能正確運行各個中斷服務(wù)程序。通過測試硬件電路系統(tǒng)中的幾個測試點，確保關(guān)鍵的電壓信號滿足要求，確保系統(tǒng)正常運行。硬件電路系統(tǒng)測試首先是保證各個元件之間以及各個模塊之間的連接正確并且接觸良好，這是整個硬件電路系統(tǒng)正常工作的前提。調(diào)試器包括一個高速模擬器，可以使用它模擬整個80C51系統(tǒng)包括片上外圍器件和外部硬件；(6)Vision2 硬件調(diào)試器Vision2 調(diào)試器向您提供了幾種在實際目標硬件上測試程序的方法。尤其它的C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準確性和效率方面達到了很高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時非常理想。在本系統(tǒng)軟件設(shè)計調(diào)試的過程中使用的是TKS58型仿真器。 可控硅輸出電路4 系統(tǒng)調(diào)試 TKS仿真器與集成開發(fā)環(huán)境KEIL TKS仿真器仿真的概念其實使用非常廣，最終的含義就是使用可控的手段來模仿真實的情況。它分為單向可控硅和雙向可控硅，在微機控制系統(tǒng)中，可作為功率驅(qū)動器件。三者之間的比較如圖3—11所示。 AD7705引腳圖AD7705引腳功能描述如下：(1)SCLK串行時鐘，將一個外部的串行時鐘加于這一輸入端口，以訪問AD7705的串行數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的電路設(shè)計方法是在A/D轉(zhuǎn)換前增加一級高精度的測量放大器，這樣就增加了成本，電路也較為復(fù)雜。 A/D轉(zhuǎn)換在單片機控制系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關(guān)變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移、速度等物理量。鉑電阻溫度傳感器采樣電路如圖3—8所示。由于在本系統(tǒng)中，測溫范圍較大(在室溫到600℃之間)，且要求檢測精度高、穩(wěn)定性好，因此選用Pt100鉑電阻作為本溫度控制系統(tǒng)的溫度傳感器。 輸入通道的設(shè)計系統(tǒng)輸入通道的作用是將溫控箱的溫度(非電量)通過傳感器電路轉(zhuǎn)化為電量(電壓或電流)輸出，本系統(tǒng)就是將溫度轉(zhuǎn)化為電壓的輸出。3)控制功能強。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，DS18B20的I/0口線要接5K見左右的上拉電阻。但此時芯片無法正常工作。(4)測溫范圍：55—+l25℃。DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55℃—+125℃，在10—+85℃范圍內(nèi)，℃。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。某些增強型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。由圖3—4可見，芯片內(nèi)還含有收、發(fā)控制和電源電路，其耗電量都很小，從總線上獲得一點電量存儲在大電容中就可以正常工作了，故一般不需要另附電源?；?作為控制碼信息，去勝制報警設(shè)備、通風(fēng)機執(zhí)行機構(gòu)(空調(diào))等的開啟與關(guān)閉。該系統(tǒng)只要一條雙絞線(一根為信號線，一根為地線)從單片機拉向監(jiān)控現(xiàn)場，然后將各種監(jiān)控對象(傳感器)掛接在一根總線上就可以了。而RS485串行通訊是一種多發(fā)送器的電路新標準，它采用了差分平衡的電氣接口，利用平衡驅(qū)動、差分接收的方法，從根本上消除了地線信號。并且DSl8B20只有一個數(shù)據(jù)輸入/輸出口，因此，多個DSl8B20可以并聯(lián)到3或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20進行通信，而它們只需簡單的通信協(xié)議就能加以識別，這樣就節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。在這個系統(tǒng)中單片機部分采用語言為匯編和C語言混合編程，計算機部分采用VC++。 單片機溫度測量系統(tǒng)的組成與工作原理以單片機為控制核心，采用溫濕度測量，通信技術(shù)，誤差修正等關(guān)鍵技術(shù)，以溫濕度傳感器作為測量元件，構(gòu)成智能溫濕度測量系統(tǒng)。l、可靠性高可靠性是單片機系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計準則。2 單片機溫度測量系統(tǒng)總體設(shè)計 單片機溫度測量系統(tǒng)的功能設(shè)計系統(tǒng)要完成的設(shè)計功能如下：◆實現(xiàn)對溫室溫濕度參數(shù)的實時采集，測量空間多點的溫度和濕度：根據(jù)測量空間或設(shè)備的實際需要，由多路溫度、濕度傳感器對關(guān)鍵溫、濕度敏感點進行測量，由單片機對各路數(shù)據(jù)進行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、存儲，實現(xiàn)溫濕度的智能、多空間點的測量。總之，隨著計算機技術(shù)、農(nóng)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)、傳感器智能化技術(shù)、機械電子一體化技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的發(fā)展，溫室技術(shù)體系己經(jīng)成為各個國家為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、保護生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品在國際市場競爭力的前沿性研究領(lǐng)域。智能化的控制技術(shù)將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)與溫室自動控制技術(shù)有機結(jié)合，以溫室綜合環(huán)境因子作為采集與分析對象，通過專家系統(tǒng)的咨詢與決策，給出不同時期作物生長所需要的最佳環(huán)境參數(shù)，并且依據(jù)此最佳參數(shù)對實時測得的數(shù)據(jù)進行模糊處理，自動選擇合理、優(yōu)化的調(diào)整方案，控制執(zhí)行機構(gòu)的相應(yīng)動作，實現(xiàn)溫室的智能化管理與生產(chǎn)。通過對溫室內(nèi)外的氣候狀況和對作物生長狀況的觀測，憑借長期積累的經(jīng)驗和直覺推測及判斷，手動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。 國內(nèi)溫室控制技術(shù)我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀80年代。這種溫度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對溫度的實時控制，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，適于大力推廣，以便促進農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的畝產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。這些測控對象所用的芯片都由該公司提供?；诖耍菊n題圍繞應(yīng)用于溫室大棚的基于單片機的溫度測控系統(tǒng)展開應(yīng)用研究工作。現(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法?；趩纹瑱C的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計方案1 緒論 單片機溫度測量系統(tǒng)的選題背景 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的約束。大型溫室大棚的建設(shè)對溫度檢測技術(shù)也提出了越來越高的要求。 單片機溫度測量系統(tǒng)選題的現(xiàn)實意義隨著單片機和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進展，并且必將以其優(yōu)異的性能價格比，逐步取代傳統(tǒng)的溫度控制措施。采用單總線協(xié)議后，可在檢測點將模擬信號數(shù)字化。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 國外溫室環(huán)境控制國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀70年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項環(huán)境因子的控制。但這種控制方式的勞動生產(chǎn)率較低，不適合工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。這種控制方式既能體現(xiàn)作物生長的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)揮農(nóng)業(yè)專家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用，又可充分利用計算機技術(shù)的優(yōu)勢，使系統(tǒng)的調(diào)控非常方便和有效，實現(xiàn)溫室的完全智能化控制。 單片機溫度測量系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容本設(shè)計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)的總體功能設(shè)計方案；二是進行智能傳感器的硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計：三是單片機及通信接口的硬件電路及軟件系統(tǒng)設(shè)計；四是對連接單片機的上位管理計算機軟件系統(tǒng)的設(shè)計思路、工作原理和實現(xiàn)方法進行了闡述?！魧崿F(xiàn)超限數(shù)據(jù)的及時報警。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進行軟硬件濾波：系統(tǒng)自診斷功能等。該系統(tǒng)，可分為溫度測量電路，濕度測量電路，A/D轉(zhuǎn)換及濾波電路，數(shù)據(jù)存儲及顯示電路，語音報警電路。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成及測量原理由于系統(tǒng)要對大棚內(nèi)部的溫度進行測量和控制，因此采用單片機對單總線系統(tǒng)進行現(xiàn)場長期監(jiān)控是非常經(jīng)濟實惠的方案，其硬件連接非常簡單，可用單片機并口PPP3中的任一位端口與單總線連接來實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，而且還可通過RS232/485轉(zhuǎn)換器串行口使單片機與上位計算機(PC機)連接，以便在WINDOWS平臺上進行高級的軟件管理。用戶還可自設(shè)定非易失性溫度報警上下限值，并可用報警搜索命令識別溫度超限的DS18B20。因此，RS485可用于距離 1200m，速度為100kb/s的高速通訊。本系統(tǒng)通過單總線可以掛接很多個智能溫度傳感器DS18B20，用于溫室大棚內(nèi)不同地方的溫度測量和控制。當(dāng)單片機發(fā)現(xiàn)溫度傳感器 DS18B20采集到大棚內(nèi)的實際溫度超過溫度限制時，便讓控制開關(guān)DS2405去開啟聲光報警器報警，同時開啟空調(diào)機工作。不用外接電源。 收、發(fā)控制和入口示意圖 系統(tǒng)主要技術(shù)指標 ①測量范圍：55℃— +125℃，②測量精度：℃，③反應(yīng)時間≤500ms。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。智能溫度傳感器DS18B20正是朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性?！?。(9)DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高。DS18B20有六條控制命令，如表3—5所示：