【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 天需要存儲(chǔ) 144 條記錄。擴(kuò)展 32K 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ) 7 天的數(shù)據(jù)。完全可以滿(mǎn)足本控制系統(tǒng)的需要。 4. 能夠根據(jù)季節(jié)、地區(qū)和作物的不同，設(shè)置不同的控制參數(shù)。 操作人員可 以根據(jù)不同的季節(jié)、地區(qū)和作物，來(lái)設(shè)置不同的環(huán)境控制參數(shù)，以滿(mǎn)足不同的需要達(dá)到最佳效益。 5. 自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。 當(dāng)強(qiáng)電柜的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)都放在“自動(dòng)”檔位時(shí)，控制系統(tǒng)能夠完全自動(dòng)的控制溫室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將溫室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到操作人員設(shè)定的參數(shù)值附近。 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示，溫室溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)總體電路圖見(jiàn)附錄一。本系統(tǒng)由單片機(jī)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℃ ，溫度控制的誤差小于等于 ℃ 。 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。 河北 聯(lián)合 大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 1系統(tǒng)原理框圖 溫度采集 鍵盤(pán)掃描 降溫模塊 WP 型溫室加熱器 AT89C51控制系統(tǒng) 顯示 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 第 3 章 溫室控制系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)分為六個(gè)模塊，分別是單片機(jī)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?，F(xiàn)分別介紹如下： 3. 1 基于 AT89C51 的單片機(jī) 系統(tǒng) 本系統(tǒng)采用 Atmel 公司所生產(chǎn)的 MCS—51 系列中的 AT89C51 單片機(jī) [4]。 主芯片的功能： AT89C51 單片機(jī) 系統(tǒng)如圖 2 所示： 圖 2 單片機(jī) 系統(tǒng) 這個(gè)系統(tǒng)由兩部分組成，現(xiàn)介紹如下： AT89C51 的內(nèi)容： 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 時(shí)鐘脈沖 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 1 18 腳）連接簡(jiǎn)單的石英晶體即可。 AT89C51 的時(shí)鐘頻率為 12MHz。 復(fù)位電路 AT89C51 的復(fù)位引腳（ Reset） [5]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 1us,兩個(gè)機(jī)器周期為 12us,因此，在第 9 腳上連接一個(gè) 12us 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 +5 伏 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。 溫度采集模塊 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[6]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[7]的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量 ， 以便單片機(jī)辨認(rèn)接收。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 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： 溫度傳感器 AD590 的 功能 ： 如上圖 3 所示： OPA1：以 0℃ 為標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可變電阻 R10 使其輸出電壓為 伏特。 OPA2：減 伏特，并反相。 OPA3：放大 5 倍并反相。 例如： AD590 輸出電壓為 伏特，則其溫度為： （ OPA3） +（ OPA2=伏特； ； =30 微安培 →30 ℃ 。 注意： ADC0804 的 VREF=。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 41 頁(yè) 表 1 各溫度與 3個(gè) OPA及 ADC0804的輸入與輸出關(guān)系 溫度值 OPA1 OPA2 OPA3 ADC VIN ADC 輸出值 0℃ 0V 0V 0V 00H 10℃ 19H 20℃ 1V 1V 32H 30℃ 4BH 40℃ 2V 2V 64H 50℃ 7DH 60℃ 3V 3V 96H 70℃ AFH 80℃ 4V 4V C8H 90℃ E1H 100℃ 1V 5V 5V FAH AD 轉(zhuǎn)換器 ADC0804 的功能 圖 4 ADC0804 （ 1）如圖 4 所示，所謂 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)河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 41 頁(yè) 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。 （ 2） ADC0804 電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表 2 所示： 表 2 ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系 十 六進(jìn)制 二進(jìn)制碼 二 與滿(mǎn)刻度的比率 相對(duì)電壓值 VREF= 伏 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 F 1111 15/16 15/256 E 1110 14/16 14/256 D 1101 13/16 13/256 C 1100 12/16 12/256 B 1011 11/16 11/256 A 1010 10/16 10/256 9 1001 9/16 9/256 8 1000 8/16 8/256 7 0111 7/16 7/256 6 0110 6/16 6/256 5 0101 5/16 5/256 4 0100 4/16 4/256 3 0011 3/16 3/256 2 0010 2/16 2/256 1 0001 1/16 1/256 0 0000 0 0 例如： VIN=3V，由上表可知 +=3V，為 10010110B=96H。 （ 3） 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(xiàn)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)， AD590 的電流為 微安培，經(jīng) 10千歐姆電阻后其電壓為 伏特。余者依上述方法類(lèi)推。 （ 4）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。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 41 頁(yè) （ 5）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 。 顯示模塊 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 [8]，這兩個(gè) LED 都是共陽(yáng)極的。 圖 5 譯碼 IC及溫度顯示 譯碼 IC 7447 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，河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 41 頁(yè) 包括 744 744 74LS49[9]。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， 744 7447 與 7448 的引腳相同（雙并排 16pins）。 7447引腳說(shuō)明： D、 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。 圖 6 譯碼 IC 7447 七段 LED 數(shù)碼管 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) 暫留河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè) 共 41 頁(yè) 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 是鍵盤(pán)掃描的電路圖 ， 其中 74922[10]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(xiàn)傳遞給 AT89C51 單片機(jī)。 圖 7鍵盤(pán)掃描電路 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 41 頁(yè) 鍵盤(pán) 本鍵盤(pán)采用電話(huà)式鍵盤(pán)，其結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。鍵盤(pán)是接在鍵盤(pán)掃描 IC 74922（上圖 7 所示）上面的，鍵盤(pán)的輸入通過(guò) 74922 的 X1——X4 和 Y1——Y4 輸入。 X1 X2 X3 圖 8 電話(huà)式鍵盤(pán) 但鑒于鍵盤(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 及分別對(duì)應(yīng)的 鍵盤(pán)編碼如 表 3 所示： 表 3 鍵盤(pán)編碼 按鍵 1 2 3 4 5 6 對(duì)應(yīng) 編碼 01H 02H 03H 04H 05H 06H 按鍵 7 8 9 * 0 對(duì)應(yīng) 編碼 07H 08H 09H 0AH 00H OBH 鍵盤(pán)掃描芯片 鍵盤(pán)掃描芯片 74922 的圖形如圖 7 所示。鍵盤(pán)掃描 IC 74922 的工作過(guò)程是這樣的： X1——X4 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(xún)是否有按鍵輸入，當(dāng)查詢(xún)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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 Y1 Y2 Y3 Y4 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè) 共 41 頁(yè) WP 型溫室加熱器 如圖 所示， 在 AT89C51 的 口上接一個(gè)繼電器 ， 將 AD590 加熱器接在此 繼電器上。需要 提高溫度 時(shí)，單片機(jī)控制 口，使之置 1， 進(jìn)而 控制加熱器加熱 。