1、. . . . 東北大學(xué)分校自動(dòng)化工程系自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫室溫度控制系統(tǒng)目 錄第1節(jié) 引 言31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)31.2 前言4第2節(jié) 系統(tǒng)硬件模塊化設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)52.2 信號(hào)采集模塊62.3 顯示模塊62.4 鍵盤(pán)模塊62.5 轉(zhuǎn)換模塊7第3節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)控制流程圖73.2 溫度控制系統(tǒng)程序8第4節(jié) 結(jié)束語(yǔ)12第5節(jié) 參考文獻(xiàn)12第1節(jié):引言自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí) * 學(xué)生設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的溫室溫度控制系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)任務(wù)查找資料，確定蔬菜大棚溫室在植物生長(zhǎng)的不同階段所需的溫度圍與控

2、制精度，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)。要求：1寫(xiě)出溫度控制過(guò)程，繪制控制系統(tǒng)組成框圖2選擇性能、價(jià)格合適的器件，給出溫度檢測(cè)與控制電路3、編寫(xiě)溫度檢測(cè)與控制程序框圖三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的容1、 設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）2、 前言（緒論）(設(shè)計(jì)的目的、意義等)3、 主體設(shè)計(jì)部分4、 結(jié)束語(yǔ)5、 參考文獻(xiàn)四、設(shè)計(jì)時(shí)間與設(shè)計(jì)時(shí)間安排1、設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2 周2、設(shè)計(jì)時(shí)間安排： 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)、收集資料： 3 天 設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制技術(shù)圖紙： 3 天編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)： 2 天答辯： 1 天前言蔬菜是人民生活中不可缺少的副食品，人們要求周年不斷供應(yīng)新鮮、多樣的蔬菜產(chǎn)品，僅靠露地栽培是很

3、難達(dá)到目的的，尤其是我國(guó)北方地區(qū)無(wú)霜期短，而長(zhǎng)江流域地區(qū)雖然冬季露地能生產(chǎn)一些耐寒蔬菜，但種類(lèi)單調(diào)，且若遇冬季寒潮或夏秋暴雨，連綿陰雨等災(zāi)害性天氣，則早春育苗和秋冬蔬菜生產(chǎn)都可能會(huì)受到較大的損失，影響蔬菜的供應(yīng)。大棚栽培蔬菜可促進(jìn)早熟、豐產(chǎn)和延長(zhǎng)供應(yīng)期，是人類(lèi)征服自然、擴(kuò)大蔬菜生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)周年供應(yīng)的一種有效途徑，是發(fā)展"三高"農(nóng)業(yè)、振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的組成部分，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標(biāo)志之一。 而利用大棚進(jìn)行蔬菜栽培可利用保護(hù)設(shè)備在冬、春、秋進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，以獲得多樣化的蔬菜產(chǎn)品，可提早和延遲蔬菜的供應(yīng)期，能對(duì)調(diào)節(jié)蔬菜周年均衡供應(yīng)，滿(mǎn)足人們的需要起重要作用，隨著人們生活條件的不斷改善，人們更關(guān)

4、注自身的健康，綠色蔬菜尤其受到重視。大棚種植充分滿(mǎn)足了人們的需求，但對(duì)于和農(nóng)作物生長(zhǎng)密切相關(guān)的大棚溫度的控制，對(duì)大部分沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的農(nóng)民來(lái)說(shuō)著實(shí)是一件頭疼的事?；趩纹瑱C(jī)的大棚種植的溫度控制系統(tǒng),能順利解決長(zhǎng)期以來(lái)困擾農(nóng)民的問(wèn)題，它不僅便于農(nóng)民操作,更重要的是，在無(wú)形之中提高了作物的產(chǎn)量，增加了農(nóng)民的收入，滿(mǎn)足了人們對(duì)大棚蔬菜的需求。大棚蔬菜滿(mǎn)足了人民能一年四季吃到新鮮蔬菜的愿望，為提供更多量、更有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的蔬菜，智能的大棚溫度控制系統(tǒng)已成為農(nóng)民的迫切需要。以89S52單片機(jī)為主的溫度控制系統(tǒng)可對(duì)大棚部的溫度和蔬菜所需的正常溫度進(jìn)行比較，以人性化的方式向大棚管理人員提供溫度調(diào)節(jié)的信息，幫助農(nóng)民

5、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，減少農(nóng)民的工作量。溫度控制系統(tǒng)采用89S52單片機(jī)為核心。大棚溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號(hào)，經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號(hào)后送放大器，信號(hào)放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入的溫度得出結(jié)果，片提醒農(nóng)民作出適當(dāng)?shù)臏囟日{(diào)節(jié)。該系統(tǒng)成本低，操作方便，設(shè)計(jì)人性化，具有良好的推廣價(jià)值。第2節(jié) 系統(tǒng)硬件模塊化設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)P10P11P12P10P11P12P13P13P14P14l1l2l3r1r2r3r4r1r2r3r4l1l2l3XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/A

6、D237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51AIN2REF+1REF-3SDO6CS5SCLK7U2TLC549+5vD03Q02

7、D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U374LS374D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1CLK11U474LS374234567891RP1RESPACK-8+5v16%RV11kRV1(3)數(shù)據(jù)采集部分1234567890#123ABCDSW1SW-SPDTBUZ1BUZZERD1LED-REDQ1FMMTH10R1PULLUPABCD2.2信號(hào)采集模塊信號(hào)發(fā)生采用的是直接從電源上得到可變的電壓.”可變”體現(xiàn)在滑動(dòng)變阻器上.滑動(dòng)變

8、阻器一端接地,另一端接高電平,滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器,可輸出漸變的電壓,作為模擬電壓信號(hào).運(yùn)用于蔬菜大棚的溫度控制系統(tǒng),不需要信號(hào)發(fā)生裝置,可采用溫度檢測(cè)器檢測(cè)實(shí)際大棚溫度.將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送入單片機(jī),完成信號(hào)采集單元.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采用TLC549,它是8位串行A/D轉(zhuǎn)換芯片.可與通用微處理器、控制器通過(guò)CLK、CS、DATA OUT三條口線(xiàn)進(jìn)行串行接口。具有4MHz片系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)17s，TLC549允許最高轉(zhuǎn)換速率為40 000次/s?？偸д{(diào)誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換圍，VR

9、EF-接地，VREF+VREF-1V，可用于較小信號(hào)的采樣。TLC549芯片如下圖所示.2.3 顯示模塊將AT89S52接到排阻上，然后接到74LS374上，最后連接到數(shù)碼管顯示器上。（1）RESPACK8一般接在89S52單片機(jī)的P0口，因?yàn)镻0口部沒(méi)有上拉電阻，不能輸出高電平，所以要接上拉電阻。排阻就是好多電阻連載一起，他們有一個(gè)公共端。（2）74LS374具有三態(tài)輸出的邊沿觸發(fā)器，374輸出端O0O7可直接與總線(xiàn)相連，當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平，O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載總線(xiàn)。OE為高電平，O0O7高阻態(tài)，不驅(qū)動(dòng)總線(xiàn)負(fù)載。當(dāng)時(shí)鐘端脈沖上升沒(méi)作用下，O隨數(shù)據(jù)D而變。本次試驗(yàn)，

10、采用兩個(gè)74LS374芯片，一個(gè)用作段選U3，控制八位數(shù)碼管的各段顯示管，另一個(gè)用作片選U4。（3）數(shù)碼管顯示電路。2.4鍵盤(pán)模塊將鍵盤(pán)與AT89S52連接到一起，如硬件連接圖連接方式連接電路。鍵盤(pán)作為可輸入設(shè)定值，在之后的模塊中與檢測(cè)到的溫度值作比較。2.5轉(zhuǎn)換模塊當(dāng)SW 接于高電平時(shí)，選擇數(shù)碼顯示模塊，當(dāng)SW接于低電平時(shí)，選擇鍵盤(pán)設(shè)定值模塊。硬件設(shè)施很簡(jiǎn)單，在AT89S52的P1.7口引出一條線(xiàn)，讓它控制選擇個(gè)模塊。第3節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)控制流程圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化鍵盤(pán)設(shè)定溫度值顯示溫度采集模擬溫度A/D轉(zhuǎn)換模擬量<設(shè)定值？PWM控制加熱功率聲音報(bào)警3.2 溫度控制系統(tǒng)程序#

11、include <REG51.H>#include "intrins.h"#define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define fl floatuchar out0=0x7f ; /賦初值uchar buf3=0,0,0;/全局?jǐn)?shù)組uchar pr=0x57,0x6E,0x5E,0x3E,0x6D,0x5D,0x3D,0x6B,0x5B,0x3B;uchar discode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uint AD; /

12、轉(zhuǎn)換結(jié)果，十六進(jìn)制uint uuu,sc=0; /帶小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理結(jié)果int Int_result,float_result; /Int_result 整數(shù)部分，float_result 小數(shù)部分sbit Dataout=P10; /數(shù)據(jù)線(xiàn)sbit cs=P11; /片選sbit sclk=P12; /io口時(shí)鐘sbit dx=P13; /段碼顯示控制鎖存sbit wx=P14; /位控控制鎖存sbit sw=P17;sbit PWM=P15;void delay1ms(uchar T) /單位時(shí)間1ms延時(shí) uchar time; while(T-) for(time=0;time<

13、120;time+);/*顯示程序*/void display(uint num) uchar qian,bai,shi,ge; qian=num/1000; /千，百，十，個(gè)處理 bai=num/100%10; shi=num/10%10; ge=num%10; wx=0; P0=0xf7; wx=1; dx=0; P0=discodege; /顯示個(gè)位 dx=1; delay1ms(1); if(num>0) wx=0; P0=0xfb; wx=1; dx=0; P0=discodeshi|0x80; /顯示十位 dx=1;delay1ms(1); wx=0; P0=0xfd; wx

14、=1; dx=0; P0=discodebai; /顯示百位，帶小數(shù)點(diǎn) dx=1;delay1ms(1); /*AD轉(zhuǎn)換程序*/AD_val() /TLC549處理 uchar i,temp=0; cs=1;/初始化，啟動(dòng) sclk=0; cs=0; _nop_(); for(i=0;i<8;i+)/讀取采集數(shù)據(jù)，讀取的是上一次采集數(shù)據(jù) sclk=1; temp=temp<<1; if(Dataout) temp |=0x01; sclk=0; cs=1; AD=temp; for(i=0;i<5;i+) /延時(shí)17us以上，進(jìn)行復(fù)位 _nop_(); Int_resu

15、lt=AD*5/256; /處理整數(shù) float_result=AD*5%256*100/256; /處理小數(shù)部分 uuu=(Int_result*100)+(float_result);/整數(shù)部分和小數(shù)部分合成return uuu; /*鍵盤(pán)掃描程序*/void KB_Scan1()uchar tmp,line,i,j,flag,press;line=0x7E;for(i=1;i<=4;i+) P3=line; tmp=P3; tmp&=0x70;if(tmp!=0x70) tmp=P3;flag=1;break;else line=(line<<1)|0x01;i

16、f(i=5) tmp=0xFF;flag=0;for(j=0;j<10;j+)if(tmp=prj)press=j; if(flag=1) buf2=buf1; delay1ms(100); buf1=buf0; delay1ms(100); buf0= press; delay1ms(100); sc=buf2*100+buf1*10+buf0; /*PID服務(wù)程序*/void PID() fl e0,e1,e2; uchar du,out1; uchar kp=16, kd=0,ki=0;/ ts=1; e0=e1;e1=e2;e2=(sc-uuu)/10; /設(shè)定值-采集量 if(

17、e2>=0) if(e2>=10) /測(cè)得偏差值與設(shè)定偏差值進(jìn)行比較，若不在設(shè)定圍則滿(mǎn)功率加熱。 TR0=0;PWM=1; else du=25*e2;/(e2-e1)+ki*e2+kd*(e2-2*e1+e0); / PID算法 out1=du;/+out0; TR0=1; /若到達(dá)設(shè)定圍則調(diào)用PID程序，進(jìn)行有效功率加熱. else /測(cè)得值與設(shè)定值比較，測(cè)得值大于設(shè)定值，關(guān)閉加熱設(shè)備，停止加熱。 TR0=0;PWM=0; out0=out1; /*PWM輸出程序*/*/ 定時(shí)器0中斷服務(wù)程序./*/void timer0() interrupt 1 TR0=0 ; TH0=0

18、xff ; TL0=0x66 ; TH1=0xff-out0 ; TR1=1 ; PWM=1 ; /啟動(dòng)輸出/*/ 定時(shí)器1中斷服務(wù)程序/*/void timer1() interrupt 3 TR1=0 ; PWM=0 ; /結(jié)束輸出TR0=1;/*主函數(shù)*/main() /主程序 TMOD=0x21 ; TH0=0xfc ; /1ms延時(shí)常數(shù) 12M TL0=0x18 ; /頻率調(diào)節(jié) TH1=0x7f; /脈寬調(diào)節(jié) TL1=0 ; EA=1; ET0=1; ET1=1; while(1) AD_val();/調(diào)用TCL549采集處理if(sw=1) display(uuu); /顯示最終結(jié)果else if(P34=0|P35=0|P36=0)KB_scan1();display(sc); else display(sc); PID(); 第4節(jié) 結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)，我們小組