【文章內(nèi)容簡介】 天需要存儲 144 條記錄。擴展 32K 數(shù)據(jù)存儲器可以存儲 7 天的數(shù)據(jù)。完全可以滿足本控制系統(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，來設置不同的環(huán)境控制參數(shù)，以滿足不同的需要達到最佳效益。 5. 自動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。 當強電柜的轉(zhuǎn)換開關都放在“自動”檔位時，控制系統(tǒng)能夠完全自動的控制溫室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，將溫室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到操作人員設定的參數(shù)值附近。 控制系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示，溫室溫度自動控制系統(tǒng)總體電路圖見附錄一。本系統(tǒng)由單片機系統(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部分組成。通過按鍵設定溫度值，設定的溫度值和采集的溫度值都可以通過 LED 數(shù)碼管顯示 。 當所設定的溫度值比采集的溫度大時，通過加熱器加熱，以達到設定值； 反之，開啟降溫風扇，以快速達到降溫效果。該系統(tǒng)對溫度的控制范圍在 20℃ ——30℃ ，溫度控制的誤差小于等于 ℃ 。 通過使用該系統(tǒng)， 對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進行有效、可靠地檢測與控制 ,保證大棚內(nèi) 作物在最佳的溫度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。 河北 聯(lián)合 大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 11 頁 共 41 頁 圖 1系統(tǒng)原理框圖 溫度采集 鍵盤掃描 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 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 12 頁 共 41 頁 第 3 章 溫室控制系統(tǒng) 硬件設計 該系統(tǒng)分為六個模塊，分別是單片機系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、顯示模塊 、鍵盤掃描模塊、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 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 [4]。 主芯片的功能： AT89C51 單片機 系統(tǒng)如圖 2 所示： 圖 2 單片機 系統(tǒng) 這個系統(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 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 13 頁 共 41 頁 時鐘脈沖 AT89C51 內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個引腳（即 1 18 腳）連接簡單的石英晶體即可。 AT89C51 的時鐘頻率為 12MHz。 復位電路 AT89C51 的復位引腳（ Reset） [5]為第 9 腳，當此引腳連接高電平超過 2 個機器周期（一個機器周期為 6 個時鐘脈沖），即可產(chǎn)生復位的動作。以 12MHz 的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖 1us,兩個機器周期為 12us,因此，在第 9 腳上連接一個 12us 以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復位的動作 。對于 上電復位 ，復位引腳上串接了一個電容，當復位引腳 接 +5 伏 電壓時，電容相當于短路，經(jīng)過一段時間（在這段時間內(nèi)完成復位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當于斷開。 還有一種是手動復位 ,它的接法是在AT89C51 復位 引 腳所串連的電容上并聯(lián)接一個 按鈕開關。當按鈕沒按下時，電容 處于 充電 狀態(tài) ；當按鈕按下時，電容對復位 引 腳放電，從而在這個引腳上產(chǎn)生高電平，達到復位的目的。 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，它的工作過程為：系統(tǒng)通過AD590[6]采集外界的溫度參數(shù) ， 并通過三個放大器的作用將溫度轉(zhuǎn)化為電流模擬量；此模擬量通過 ADC0804[7]的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量 ， 以便單片機辨認接收。 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 41 頁 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，說明各個器件的功能如下： 溫度傳感器 AD590 的 功能 ： 如上圖 3 所示： OPA1：以 0℃ 為標準，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 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 41 頁 表 1 各溫度與 3個 OPA及 ADC0804的輸入與輸出關系 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轉(zhuǎn)河北 聯(lián)合 大學 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 41 頁 換成數(shù)字信號。信號輸入端的信號可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而 ADC 輸出的數(shù)字信號可以提供給微處理器，以便更廣泛地應用。 （ 2） ADC0804 電壓輸入與數(shù)字輸出關系如下表 2 所示： 表 2 ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關系 十 六進制 二進制碼 二 與滿刻度的比率 相對電壓值 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)生的電流與絕對溫度成正比，它可接收的工作電壓為 4V—— 30V，檢測的溫度范圍為 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。當攝氏溫度為 0℃時， 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)字信號后傳送給 AT89C51 處理。 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 17 頁 共 41 頁 （ 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 口由兩個譯碼 IC 輸出并分別送入兩個七段數(shù)碼管顯示 [8]，這兩個 LED 都是共陽極的。 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 IC，如圖 6 所示，首推 7447 系列，河北 聯(lián)合 大學 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 18 頁 共 41 頁 包括 744 744 74LS49[9]。其中的 7446 及 7447 輸出低電平驅(qū)動的顯示 碼，用以推動共陽極 7 段 LED 數(shù)碼管；而 7448 及 74LS49 輸出高電平驅(qū)動顯示碼，用以推動共陰極 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：本引腳為測試引腳，當接高電平時，所連接的 7 段 LED 數(shù)碼管全亮。正常顯示下應接低電平。 /RBI：本引腳為漣波淹沒輸入引腳，正常顯示下應接低電平。 /BI 和 /RBO：本引腳為淹沒輸入或漣波淹沒輸出引腳，正常顯示下 應接低電平。 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 LED 組合而成的顯示設備，可以顯示 0 到 9 共 10個數(shù)字。當要顯示多個數(shù)碼管，可分別驅(qū)動每個數(shù)碼管；當要利用人類的視覺 暫留河北 聯(lián)合 大學 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 共 41 頁 現(xiàn)象，則可以采用快速掃描的方式，只要一組驅(qū)動電路即可達到顯示多個數(shù)碼管的目的。 一般來說 ， 7 段 LED 數(shù)碼管可分為共陽極和共陰極兩種 ， 共陽極就是把所有 LED的陽極連接到共同的接點 ，而每個 LED 的陰極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 及dp（小數(shù)點）；同樣的，共陰極就是把所有 LED 的陰極連接到 共同的接點 ，而每個 LED 的陽極分別為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 及 dp（小數(shù)點） 。 鍵盤掃描 圖 7 是鍵盤掃描的電路圖 ， 其中 74922[10]是鍵盤掃描 IC。 鍵盤掃描電路的原理是，將鍵盤接在一個鍵盤掃描 IC 74922 上，當在鍵盤上按下鍵時，相關的鍵碼將通過 74922 的 A、 B、 C、 D 口線傳遞給 AT89C51 單片機。 圖 7鍵盤掃描電路 河北 聯(lián)合 大學 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 共 41 頁 鍵盤 本鍵盤采用電話式鍵盤，其結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。鍵盤是接在鍵盤掃描 IC 74922（上圖 7 所示）上面的，鍵盤的輸入通過 74922 的 X1——X4 和 Y1——Y4 輸入。 X1 X2 X3 圖 8 電話式鍵盤 但鑒于鍵盤掃描 IC 為 4*4 形式，以下鍵盤編碼每行后面都有 0FFH，以配合硬件使用。 按鍵 及分別對應的 鍵盤編碼如 表 3 所示： 表 3 鍵盤編碼 按鍵 1 2 3 4 5 6 對應 編碼 01H 02H 03H 04H 05H 06H 按鍵 7 8 9 * 0 對應 編碼 07H 08H 09H 0AH 00H OBH 鍵盤掃描芯片 鍵盤掃描芯片 74922 的圖形如圖 7 所示。鍵盤掃描 IC 74922 的工作過程是這樣的： X1——X4 接鍵盤的行， Y1——Y4 接鍵盤的列，按鍵信息由這幾個口輸入，由A、 B、 C、 D 四個口輸出到 P3 口 的低四位，再通過 P1 口經(jīng)過譯碼 IC 顯示在 LED上。 鍵盤掃描芯片不斷查詢是否有按鍵輸入，當查詢到有按鍵時， DA 置 1， 同時執(zhí)行相應的程序，比較溫度是否超出上、下限，進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 輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 41 頁 WP 型溫室加熱器 如圖 所示， 在 AT89C51 的 口上接一個繼電器 ， 將 AD590 加熱器接在此 繼電器上。需要 提高溫度 時，單片機控制 口，使之置 1， 進而 控制加熱器加熱 。