【正文】 從論文選題到課題難點(diǎn)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(jī)為核心進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，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(yùn)行的步驟是否正確，在某時(shí)刻程序運(yùn)行所處的位置是否正確，是否能正確運(yùn)行各個(gè)中斷服務(wù)程序。通過測(cè)試硬件電路系統(tǒng)中的幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)，確保關(guān)鍵的電壓信號(hào)滿足要求，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。硬件電路系統(tǒng)測(cè)試首先是保證各個(gè)元件之間以及各個(gè)模塊之間的連接正確并且接觸良好，這是整個(gè)硬件電路系統(tǒng)正常工作的前提。調(diào)試器包括一個(gè)高速模擬器，可以使用它模擬整個(gè)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(shí)際目標(biāo)硬件上測(cè)試程序的方法。尤其它的C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了很高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。在本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(shí)使用非常廣，最終的含義就是使用可控的手段來模仿真實(shí)的情況。它分為單向可控硅和雙向可控硅，在微機(jī)控制系統(tǒng)中，可作為功率驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘，將一個(gè)外部的串行時(shí)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(jì)方法是在A/D轉(zhuǎn)換前增加一級(jí)高精度的測(cè)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(jī)控制系統(tǒng)中，控制或測(cè)量對(duì)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(cè)溫范圍較大(在室溫到600℃之間)，且要求檢測(cè)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(jì)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(qiáng)。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)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(shí)芯片無法正常工作。(4)測(cè)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(cè)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(qiáng)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(diǎn)電量存儲(chǔ)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(bào)警設(shè)備、通風(fēng)機(jī)執(zhí)行機(jī)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(hào)線，一根為地線)從單片機(jī)拉向監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，然后將各種監(jiān)控對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，它采用了差分平衡的電氣接口，利用平衡驅(qū)動(dòng)、差分接收的方法，從根本上消除了地線信號(hào)。并且DSl8B20只有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出口，因此，多個(gè)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(jìn)行通信，而它們只需簡單的通信協(xié)議就能加以識(shí)別，這樣就節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。在這個(gè)系統(tǒng)中單片機(jī)部分采用語言為匯編和C語言混合編程，計(jì)算機(jī)部分采用VC++。 單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)的組成與工作原理以單片機(jī)為控制核心，采用溫濕度測(cè)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(cè)量元件，構(gòu)成智能溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。l、可靠性高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。2 單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能如下：◆實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測(cè)量空間多點(diǎn)的溫度和濕度：根據(jù)測(cè)量空間或設(shè)備的實(shí)際需要，由多路溫度、濕度傳感器對(duì)關(guān)鍵溫、濕度敏感點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能、多空間點(diǎn)的測(cè)量?？傊?，隨著計(jì)算機(jī)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(jī)械電子一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(gè)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(hù)生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品在國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以溫室綜合環(huán)境因子作為采集與分析對(duì)象，通過專家系統(tǒng)的咨詢與決策，給出不同時(shí)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(duì)實(shí)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理，自動(dòng)選擇合理、優(yōu)化的調(diào)整方案，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)溫室的智能化管理與生產(chǎn)。通過對(duì)溫室內(nèi)外的氣候狀況和對(duì)作物生長狀況的觀測(cè)，憑借長期積累的經(jīng)驗(yàn)和直覺推測(cè)及判斷，手動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。 國內(nèi)溫室控制技術(shù)我國對(duì)于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。這種溫度測(cè)控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)控制，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣，以便促進(jìn)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(jì)效益和社會(huì)效益。這些測(cè)控對(duì)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(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)展開應(yīng)用研究工作?，F(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟(jì)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(duì)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(gè)好的方法。基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1 緒論 單片機(jī)溫度測(cè)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(gè)模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來消除溫度對(duì)生物生長的約束。大型溫室大棚的建設(shè)對(duì)溫度檢測(cè)技術(shù)也提出了越來越高的要求。 單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)選題的現(xiàn)實(shí)意義隨著單片機(jī)和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能價(jià)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(cè)點(diǎn)將模擬信號(hào)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(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)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(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。但這種控制方式的勞動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)的調(diào)控非常方便和有效，實(shí)現(xiàn)溫室的完全智能化控制。 單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)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(jì)方案；二是進(jìn)行智能傳感器的硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：三是單片機(jī)及通信接口的硬件電路及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；四是對(duì)連接單片機(jī)的上位管理計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了闡述?！魧?shí)現(xiàn)超限數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對(duì)供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)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(cè)量電路，濕度測(cè)量電路，A/D轉(zhuǎn)換及濾波電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示電路，語音報(bào)警電路。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成及測(cè)量原理由于系統(tǒng)要對(duì)大棚內(nèi)部的溫度進(jìn)行測(cè)量和控制，因此采用單片機(jī)對(duì)單總線系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)長期監(jiān)控是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方案，其硬件連接非常簡單，可用單片機(jī)并口PPP3中的任一位端口與單總線連接來實(shí)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(jī)與上位計(jì)算機(jī)(PC機(jī))連接，以便在WINDOWS平臺(tái)上進(jìn)行高級(jí)的軟件管理。用戶還可自設(shè)定非易失性溫度報(bào)警上下限值，并可用報(bào)警搜索命令識(shí)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(gè)智能溫度傳感器DS18B20，用于溫室大棚內(nèi)不同地方的溫度測(cè)量和控制。當(dāng)單片機(jī)發(fā)現(xiàn)溫度傳感器 DS18B20采集到大棚內(nèi)的實(shí)際溫度超過溫度限制時(shí)，便讓控制開關(guān)DS2405去開啟聲光報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)開啟空調(diào)機(jī)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(biāo) ①測(cè)量范圍：55℃— +125℃，②測(cè)量精度：℃，③反應(yīng)時(shí)間≤500ms。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，用符號(hào)擴(kuò)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：