【文章內(nèi)容簡介】 DS18B20 初始化時(shí)序及程序 錯誤 !未定義書簽。 DS18B20 寫時(shí)序及程序 錯誤 !未定義書簽。 DS18B20 讀時(shí)序及程序 錯誤 !未定義書簽。 循環(huán)檢測溫度子程序流程圖 錯誤 !未定義書簽。 第 5 章 總結(jié)與展望 錯誤 !未定義書簽。 總結(jié) 錯誤 !未定義書簽。 展望 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 26 II 致謝 27 附錄 28 附錄 A 外文資料 28 附錄 B 電路圖 46 附錄 C 程序 48 石家莊 鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 研究的背景及意義 近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，蔬菜大棚技術(shù)得到了廣泛的普及應(yīng)用，溫室大棚數(shù)量日漸增多。對于這些蔬菜大棚來說，溫度是衡量溫室大棚的重要指標(biāo)，它直接影響到栽培作物的生長和產(chǎn)量。 為了實(shí)現(xiàn)大棚蔬菜生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)，加強(qiáng)溫室內(nèi)的溫度檢測是十分有必要的，但是傳統(tǒng)的方法是用雙金屬式測量計(jì)等測試器材進(jìn)行測量，通過 人工進(jìn)行檢測，對不符合溫度要求的大棚進(jìn)行升溫和降溫等工作。這種人工測試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測量的溫度誤差大，隨機(jī)性大?，F(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。 因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測量準(zhǔn)確的溫度測量儀。該設(shè)計(jì)即是針對這一問題，設(shè)計(jì)出了能夠?qū)崿F(xiàn)溫度自動檢測、顯示、上下限報(bào)警等多功能的溫度檢測系統(tǒng)。它以先進(jìn)的技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)施，人為控制作物生長的環(huán)境條件，使作物生長不受自然氣候的影響，做到常年工廠化，進(jìn)行高效率，高產(chǎn)值和高效益的生產(chǎn)。 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 從國內(nèi)外蔬菜大棚溫度檢測技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，蔬菜大棚溫度檢測技術(shù)大致經(jīng)歷了 2 個(gè)發(fā)展階段： 人工測量階段 在人工測量階段，是溫室控制技術(shù)發(fā)展初期所采取的控制手段，其實(shí)并沒有真正意義上的控制系統(tǒng)。主要采用兩種測量方法。第一種是原始的檢測方法，生產(chǎn)一線的種植者即是蔬菜大棚溫度檢測系統(tǒng)的傳感器，他們通過對蔬菜大棚內(nèi)外的氣候狀況和對作物的生長狀況進(jìn)行觀測，憑借長期積累的經(jīng)驗(yàn)和身體感知推測并判斷，并通過手動調(diào)節(jié)蔬菜大棚內(nèi)的溫度。種植者憑借自己的經(jīng)驗(yàn)和直覺對蔬菜的生長環(huán)境溫度進(jìn)行測量，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn) 規(guī)律。這種測量方法勞動生產(chǎn)率較低、誤差較大，不符合工業(yè)化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)需要，而且對種植者的素質(zhì)要求較高。第二種是傳統(tǒng)的檢測方式，常采用雙金屬式測量計(jì)等測試器材進(jìn)行測量，人工檢測。雙金屬溫度計(jì)等原始溫度計(jì)的石家莊 鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 缺點(diǎn)為測溫范圍較小、精度相對不高，從而誤差較大，而且這種測試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低。不符合工業(yè)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。 自動測量階段 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，蔬菜大棚溫度檢測系統(tǒng)的自動化、智能化程度也在日益增強(qiáng)。第一種是與單片機(jī)組成的溫度檢測系統(tǒng)，種植者輸入蔬菜大棚的生產(chǎn)作物所需環(huán)境的目的參數(shù)，單片機(jī)根據(jù)傳感器 實(shí)際的測量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較，對蔬菜大棚環(huán)境溫度測量，并進(jìn)行報(bào)警，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱、降溫等動作。具有測量精度高、穩(wěn)定性好、配置靈活、成本低廉、容易擴(kuò)展、傳輸距離遠(yuǎn)且抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。但不適宜規(guī)模化生產(chǎn)，自動化、智能化有待提高。第二種，是與計(jì)算機(jī)組成的自動控制的溫度檢測系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)輸入溫度控制的目的參數(shù)，此目的參數(shù)是根據(jù)蔬菜大棚內(nèi)作物的生長狀態(tài)的最優(yōu)化目的參數(shù)，可以自動的進(jìn)行溫室內(nèi)環(huán)境氣候調(diào)節(jié)，能使植物在每個(gè)時(shí)間都處在最佳的生產(chǎn)狀態(tài)。使種植者能得到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的作物，也提高了生產(chǎn)的自動化、智能 化，但只適用于單個(gè)蔬菜大棚溫度的控制。第三種是由上位機(jī)下位機(jī)組成的組網(wǎng)。系統(tǒng)能對大棚環(huán)境溫度進(jìn)行采集和顯示，能通過上位機(jī)端遠(yuǎn)程設(shè)定蔬菜的生長期適宜溫度，當(dāng)蔬菜大棚的環(huán)境溫度參數(shù)超過設(shè)定的下限值時(shí)控制電熱棒加熱，當(dāng)溫度參數(shù)超過設(shè)定的上限時(shí)，則控制風(fēng)扇工作降低溫度。每隔一定的時(shí)間控制器需要將溫度信息發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)軟件將溫度數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。管理人員可以隨時(shí)查詢采集過來的溫度歷史記錄，另外一臺上位機(jī)可控制多個(gè)大棚通過改變溫室環(huán)境設(shè)定的目標(biāo)值，可以自動的進(jìn)行溫室內(nèi)環(huán)境氣候調(diào)節(jié)。使溫度檢測控制系統(tǒng)的自動化、 智能化程度大大增強(qiáng)，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著越來越先進(jìn)越來越完備的方向發(fā)展。 石家莊 鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 用單片機(jī)的一個(gè) I/O 口實(shí)現(xiàn) 10 個(gè) DS18B20 溫度傳感器溫度的讀取，四個(gè)數(shù)碼管顯示地點(diǎn)編號及溫度，三個(gè)指示燈（報(bào)警燈，設(shè)定指示燈，工作狀態(tài)燈），由四個(gè)按鍵控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)處在正常工作狀態(tài)時(shí)，間隔 3 秒循環(huán)顯示各點(diǎn)溫度，工作狀態(tài)燈閃爍，固定顯示某點(diǎn)溫度，工作狀態(tài)燈常亮。系統(tǒng)處在報(bào)警狀態(tài)時(shí)，報(bào)警燈閃爍，蜂鳴器響，數(shù)碼 管 顯示報(bào)警地點(diǎn)編號和溫度，若是有多點(diǎn)報(bào)警則間隔 2 秒循環(huán)顯示 。系統(tǒng)處在設(shè)定狀態(tài)時(shí)，可以設(shè)定各點(diǎn)報(bào)警溫度值，系統(tǒng)供電電 壓 DC5V，檢測精度 1 度。 系統(tǒng)的基本組成 此系統(tǒng)可應(yīng)用于對環(huán)境溫度檢測要求比較高的場合，如家庭溫度檢測，糧倉溫度檢測、蔬菜大棚等。用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn) 10 點(diǎn)以上環(huán)境溫度檢測，單片機(jī)分析各點(diǎn)數(shù)據(jù)，顯示出各溫度點(diǎn)數(shù)值，并能實(shí)現(xiàn)溫度超限報(bào)警。系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖 2?1 所示。具體電路圖見附錄 B 圖 21 系統(tǒng)的基本架構(gòu) 單片機(jī) 溫度點(diǎn) 18b20 溫度點(diǎn) 18b20 溫度點(diǎn) 18b20 其他溫度點(diǎn) 按鍵 數(shù)碼管 聲光報(bào)警 石家莊 鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)各部分的主要作用如下： 單片機(jī)：實(shí)施控制的核心單元 ,采集 DS18B20 的 溫度 ,對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ,數(shù)據(jù)處理完畢 ,通過 I/O 口輸出啟動相應(yīng)的顯示電路和報(bào)警電路 。對按鍵進(jìn)行掃描 ,控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)選取的是 AT89C51 單片機(jī)，由于系統(tǒng)不需要特殊 的 A/D 轉(zhuǎn)換、 PWM輸出等功能，所以 AT89C51 足以滿足系統(tǒng)需求。 按鍵：用來控制單片機(jī)的工作狀態(tài)，可控制兩種工作狀態(tài)，溫度顯示工作狀態(tài)和對工作狀態(tài)進(jìn)行上下限的設(shè)置設(shè)定狀態(tài)。本設(shè)計(jì)共有四個(gè)按鍵，低電平有效。開機(jī)后循環(huán)檢測各點(diǎn)的溫度， SET(S1)鍵進(jìn)入報(bào)警溫度值設(shè)置。 ENTER(S2)鍵 確定退出報(bào)警值設(shè)置狀態(tài)， ADD(S3)報(bào)警 值加， DEC(S4)報(bào)警值減。 數(shù)碼管：用來顯示地址編號和溫度，在進(jìn)行溫度上下限設(shè)置的時(shí)候顯示相應(yīng)的溫度上下限。本設(shè)計(jì)采用四位八段數(shù)碼管，共陰極連接。 聲光報(bào)警電路：指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，在超限的時(shí)候報(bào)警燈亮、蜂鳴器發(fā)出響聲，進(jìn)行報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用三個(gè)發(fā)光二極管作為指示燈，分別為報(bào)警燈、設(shè)定指示燈、工作狀態(tài)燈，一個(gè)蜂鳴器，溫度超限時(shí)，發(fā)出聲響進(jìn)行報(bào)警。 系統(tǒng)的工作原理 每個(gè) DS18B20 芯片有唯一編碼， 系統(tǒng)首先讀取 DS18B20 的序列號，根據(jù)序列號對每一個(gè) DS18B20 進(jìn)行編號，在對 DS18B20 進(jìn)行溫度采 集時(shí)，首先通過 I178。C 總線對DS18B20 進(jìn)行自身 ROM 序列號的匹配，系統(tǒng)只對序列號匹配成功的 DS18B20 進(jìn)行操作， DS18B20 具有 A/D 轉(zhuǎn)換功能 [1]。只有地址編碼完全匹配的 DS18B20，將 A/D轉(zhuǎn)換完畢的溫度值發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過 I178。C 總線接收到 DS18B20 發(fā)送的溫度。單片機(jī)判斷是否超限，通過 I/O口送數(shù)碼管進(jìn)行顯示并確定是否啟動相應(yīng)的聲光報(bào)警。上電開機(jī) 后單片機(jī)進(jìn)入循環(huán)顯示各點(diǎn)溫度的正常工作狀態(tài)，通過 SET 鍵使單片機(jī)進(jìn)入 報(bào)警值 設(shè)定狀態(tài)， ADD、 DEC 鍵 可對 DS18B20 的溫度上下限進(jìn)行調(diào)整， ENTER鍵可確定跳出 報(bào)警值設(shè)定 狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)溫度上下限可變的溫度報(bào)警系統(tǒng)。 石家莊 鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件主要包括單片機(jī)、 DS18B20 溫度采集模塊、聲光報(bào)警模塊、按鍵控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊。 單片機(jī) AT89C51 AT89C51 美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K BytesISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦 寫 1000次的 Fl