【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)由單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、WP型溫室加熱器、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個(gè)部分組成。通過(guò)按鍵設(shè)定溫度值，設(shè)定的溫度值和采集的溫度值都可以通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時(shí)，通過(guò)加熱器加熱，以達(dá)到設(shè)定值；反之，開(kāi)啟降溫風(fēng)扇，以快速達(dá)到降溫效果。該系統(tǒng)對(duì)溫度的控制范圍在20℃——30℃，℃。通過(guò)使用該系統(tǒng)，對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效、可靠地檢測(cè)與控制,保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長(zhǎng)，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。AT89C51控制系統(tǒng)溫度采集鍵盤(pán)掃描WP型溫室加熱器顯示降溫模塊圖1系統(tǒng)原理框圖 該系統(tǒng)分為六個(gè)模塊，分別是單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)掃描模塊、加熱模塊和降溫模塊。本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)小系統(tǒng)如圖2所示：圖2 單片機(jī)小系統(tǒng)這個(gè)小系統(tǒng)由時(shí)鐘脈沖和復(fù)位電路組成， AT89C51內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個(gè)引腳（即118腳）連接簡(jiǎn)單的石英晶體即可。AT89C51的時(shí)鐘頻率為12MHz。AT89C51的復(fù)位引腳為第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期（一個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)時(shí)鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。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。對(duì)于上電復(fù)位，復(fù)位引腳上串接了一個(gè)電容，當(dāng)復(fù)位引腳接 +5V電壓時(shí)，電容相當(dāng)于短路，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（在這段時(shí)間內(nèi)完成復(fù)位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當(dāng)于斷開(kāi)。還有一種是手動(dòng)復(fù)位,它的接法是在AT89C51復(fù)位引腳所串連的電容上并聯(lián)接一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)。當(dāng)按鈕沒(méi)按下時(shí)，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)按鈕按下時(shí)，電容對(duì)復(fù)位引腳放電，從而在這個(gè)引腳上產(chǎn)生高電平，達(dá)到復(fù)位的目的。 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(guò)程為：系統(tǒng)通過(guò)AD590采集外界的溫度參數(shù)，并通過(guò)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(guò)ADC0804的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，以便單片機(jī)辨認(rèn)接收。圖3 AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖根據(jù)電路圖，說(shuō)明各個(gè)器件的功能如下：OPA1：以0℃為標(biāo)準(zhǔn)。OPA2：，并反相。OPA3：放大5倍并反相。例如：，則其溫度為：（OPA3）+（OPA2）=；；=30微安培→30℃。溫度值OPA1OPA2OPA3ADC VINADC輸出值0℃0V0V0V00H10℃19H20℃1V1V32H30℃4BH40℃2V2V64H50℃7DH60℃3V3V96H70℃AFH80℃4V4VC8H90℃E1H100℃1V5V5VFAH表1 各溫度與3個(gè)OPA及ADC0804的輸入與輸出關(guān)系圖4 ADC0804 如圖4，A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)輸入端的信號(hào)可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而ADC輸出的數(shù)字信號(hào)可以提供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。 ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：十六進(jìn)制二進(jìn)制碼 二與滿刻度的比率相對(duì)電壓值VREF=高四位字節(jié)低四位字節(jié)高四位字節(jié)電壓低四位字節(jié)電壓F111115/1615/256E111014/1614/256D110113/1613/256C110012/1612/256B101111/1611/256A101010/1610/256910019/169/256810008/168/256701117/167/256601106/166/256501015/165/256401004/164/256300113/163/256200102/162/256100011/161/2560000000表2 ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系例如：VIN=3V，+=3V，為10010110B=96H。 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。當(dāng)攝氏溫度為0℃時(shí)。余者依上述方法類(lèi)推。 利用AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳送給AT89C51處理。 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。譯碼IC及溫度顯示的電路圖如圖5所示。顯示部分的工作原理是，它將溫度轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即溫度值，經(jīng)由AT89C51的P1口由兩個(gè)譯碼IC輸出并分別送入兩個(gè)七段數(shù)碼管顯示，這兩個(gè)LED都是共陽(yáng)極的。圖5 譯碼IC及溫度顯示BCD碼轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)IC，如圖6所示，首推7447系列，包括74474474LS49。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(yáng)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）。圖6 譯碼IC 7447D、C、B、A：BCD碼輸入引腳。a、b、c、……g：7段數(shù)碼管輸出引腳。LT：本引腳為測(cè)試引腳，當(dāng)接高電平時(shí)，所連接的7段LED數(shù)碼管全亮。正常顯示下應(yīng)接低電平。RBI：本引腳為漣波淹沒(méi)輸入引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。BI和RBO：本引腳為淹沒(méi)輸入或漣波淹沒(méi)輸出引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。7段LED數(shù)碼管是利用7個(gè)LED組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示0到9共10個(gè)數(shù)字。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(lèi)的視覺(jué)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。一般來(lái)說(shuō)，7段LED數(shù)碼管可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種，共陽(yáng)極就是把所有LED的陽(yáng)極連接到共同的接點(diǎn)，而每個(gè)LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)）；同樣的，共陰極就是把所有LED的陰極連接到共同的接點(diǎn)，而每個(gè)LED的陽(yáng)極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)）。 鍵盤(pán)掃描圖7 鍵盤(pán)掃描電路圖7是鍵盤(pán)掃描的電路圖，其中74922是鍵盤(pán)掃描IC。鍵盤(pán)掃描電路的原理是，將鍵盤(pán)接在一個(gè)鍵盤(pán)掃描IC 74922上，當(dāng)在鍵盤(pán)上按下鍵時(shí)，相關(guān)的鍵碼將通過(guò)74922的A、B、C、D口線傳遞給AT89C51單片機(jī)。鍵盤(pán)采用電話式鍵盤(pán)，結(jié)構(gòu)如圖8所示。鍵盤(pán)是接在鍵盤(pán)掃描IC 74922（上圖6所示）上面的，鍵盤(pán)的輸入通過(guò)74922的X1——X3和Y1——Y4輸入。 X1 X2 X3123456789*0Y1 Y2 Y3 Y4 圖8 電話式鍵盤(pán) 鑒于鍵盤(pán)掃描IC為4*4形式，以下鍵盤(pán)編碼每行后面都有0FFH，以配合硬件使用。按鍵123456對(duì)應(yīng)編碼01H02H03H04H05H06H按鍵789*0對(duì)應(yīng)編碼07H08H09H0AH00HOBH表3 鍵盤(pán)編碼 鍵盤(pán)掃描IC74922的工作過(guò)程：X1—X3接鍵盤(pán)的行，Y1——Y4接鍵盤(pán)的列，按鍵信息由這幾個(gè)口輸入，由A、B、C、D四個(gè)口輸出到P3口的低四位，再通過(guò)P1口經(jīng)過(guò)譯碼IC顯示在LED上。鍵盤(pán)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。 WP型溫室加熱器 如圖7所示，將加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時(shí)，使之置1，進(jìn)而控制加熱器加熱。 降溫模塊如圖7所示，,將降溫風(fēng)扇接在此繼電器上。需要降溫時(shí)，使之置1，進(jìn)而控制降溫風(fēng)扇降溫。 第五章 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的工作流程是，操作人員可以從鍵盤(pán)上輸入要設(shè)定的溫度值。當(dāng)此溫度值與當(dāng)前溫度不同時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)