1、 基于單片機(jī)的花房溫度、光照度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著科技的迅速發(fā)展，我們的生活質(zhì)量快速提高，花房在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。根據(jù)中國(guó)的花房設(shè)施要求的發(fā)展現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)了一種適用于花房的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，以DS18B20為溫度采集單元，以HA2003為光照度強(qiáng)弱采集單元，整個(gè)系統(tǒng)由溫度檢測(cè)、照度檢測(cè)等電路組成，通過(guò)溫度傳感器、光照度傳感器對(duì)花房的溫度、光照強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如果采集的數(shù)據(jù)超出我們預(yù)先設(shè)定的溫度、光照強(qiáng)度的范圍，報(bào)警模塊將報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)花房環(huán)境的監(jiān)測(cè)和調(diào)控。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；溫度傳感器；光照強(qiáng)度傳感器Designofthetemper

2、atureandilluminationcontrolsystembasedonsingleshipcomputerAbstract:Withtherapiddevelopmentoftechnology,thequalityofourliveshasincreasedrapidly,thegreenhouseoccupiesanimportantpositioninmodernagriculturalproduction.AccordingtothedevelopmentsituationofChinagreenhousefacilityrequirements,thispaperdesig

3、nsasuitableforgreenhousemonitoringsystem,thesystemusesSTC89C52microcontrollerasthecore,takeDS18B20asthetemperatureacquisitionunit,usingHA2003asthelightintensityoracquisitionunit,theentiresystembythetemperaturedetection,illuminationdetectioncircuit,throughthetemperaturesensor,lightilluminancesensoron

4、thegreenhousetemperature,lightintensitydataacquisition,ifdatabeyondourpresettemperature,intensityofilluminationrange,alarmmodulewillalarm,soastorealizethemonitoringandregulationofgreenhouseenvironment.Keywords:singlechipmicrocomputer;temperaturesensor;lightsensor 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark

5、10 第一章緒論1 HYPERLINK l bookmark12 1.1引言11.2課題研究?jī)?nèi)容及意義1 HYPERLINK l bookmark20 第二章控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark22 2.1總體設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark24 2.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.2.1溫度采集電路2A/D轉(zhuǎn)換電路3復(fù)位電路4晶振電路52.2.6鍵盤(pán)電路6 HYPERLINK l bookmark44 花房溫度測(cè)控模塊6溫度傳感器6花房的溫度控制7花房光照度的測(cè)控模塊72.4.1人工補(bǔ)光光源7光敏電阻7 HYPERLINK l bookmark48 LCD16

6、02液晶顯示8 HYPERLINK l bookmark56 2.5通信模塊9 HYPERLINK l bookmark68 2.6報(bào)警模塊10 HYPERLINK l bookmark70 繼電器控制電路模塊10 HYPERLINK l bookmark72 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)112.8.1系統(tǒng)總流程圖112.8.2溫度控制流程圖12光照度控制流程圖13鍵盤(pán)掃描流程圖14 HYPERLINK l bookmark74 第三章系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與功能調(diào)試16第四章結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。19附錄：程序清單21 第一章緒論1.1引言隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益提高，鮮花市場(chǎng)漸漸擴(kuò)大。目前，

7、我國(guó)大部分地區(qū)使用簡(jiǎn)易的花房控制大多數(shù)采用手動(dòng)操作，生產(chǎn)率不但低，并且生產(chǎn)成本高。眾所周知，鮮花的生長(zhǎng)與空氣的溫濕度、光照度、二氧化碳含量等因素有密切關(guān)系，對(duì)鮮花的檢測(cè)和中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的動(dòng)態(tài)技術(shù)有很大的影響。1.2課題研究?jī)?nèi)容及意義我國(guó)的花房目前現(xiàn)狀大多數(shù)主要依靠手動(dòng)控制、管理溫室的環(huán)境，在對(duì)植物的栽培技術(shù)方面，沒(méi)有系統(tǒng)的科學(xué)的技術(shù)，花房的一些生長(zhǎng)的環(huán)境因素不能被調(diào)節(jié)，同時(shí)也不能保證花房的環(huán)境被實(shí)時(shí)控制。以免以上的因素出現(xiàn)，現(xiàn)在利用計(jì)算機(jī)、傳感器技術(shù)2的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了花房治理自動(dòng)化、科學(xué)化，綜合各種花卉、苗圃的生長(zhǎng)規(guī)律，節(jié)制它們的生長(zhǎng)條件，使植物在不適應(yīng)生長(zhǎng)的氣候，培養(yǎng)出高產(chǎn)量、高質(zhì)量的鮮花

8、。該體系是一種經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的程序設(shè)計(jì)，促進(jìn)花卉、苗木的生長(zhǎng)，能夠帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益給予咱們花農(nóng)。第二章控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心控制元器件是STC89C52單片機(jī)，采用溫度、光照度測(cè)量和檢測(cè)以及控制技術(shù)，測(cè)量元件為溫度傳感器和光敏電阻，實(shí)現(xiàn)了溫度、光照度測(cè)量和控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。在此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)里面，單片機(jī)會(huì)把處理出來(lái)的結(jié)果顯示在液晶顯示器上。當(dāng)溫度和光照度不在設(shè)定值的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)控制報(bào)警系統(tǒng)，并向溫度光照度調(diào)節(jié)器發(fā)送信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整使其回到設(shè)定值?；ǚ?jī)?nèi)溫度高于所設(shè)定值時(shí)，其控制電路會(huì)采取一定的措施來(lái)進(jìn)行降溫；花房?jī)?nèi)溫度低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)將自動(dòng)打開(kāi)加熱設(shè)備使其溫度值

9、升高到設(shè)定值；光照強(qiáng)度高于設(shè)定值時(shí)，花房頂部的遮陽(yáng)網(wǎng)被光照度控制電路自動(dòng)打開(kāi)，減少光照，避免作物被強(qiáng)光直接照射，影響作物的生長(zhǎng)；光照強(qiáng)度低與設(shè)定值時(shí)，控制電路自動(dòng)關(guān)閉遮陽(yáng)網(wǎng)以增加光照度，使光照度保持在設(shè)定值內(nèi)5。2.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.2.1溫度采集電路單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器DS18B20有兩種供電方式:寄生電源和外接電源。寄生電源的缺點(diǎn)：（1）僅靠4.7kQ的上拉電阻提供電源不可能使DS18B20的工作電流達(dá)到1mA；（2）當(dāng)溫度較高時(shí)，由于DS18B20的漏電流比較大，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸無(wú)法進(jìn)行。外接電源法可以很好地解決這些問(wèn)題，總線(xiàn)控制器不需要在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平，可在溫度轉(zhuǎn)換期間允

10、許其它數(shù)據(jù)交換。因此，本設(shè)計(jì)中采用外接電源法。DS18B20的數(shù)據(jù)輸入輸出腳（DQ）與單片機(jī)STC89C52的P2.7口相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的傳輸。單總線(xiàn)通常要求外接一個(gè)大約4.7kQ的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線(xiàn)閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。溫度采集電路如圖2-1所示。VCCVCC5VU3DC1SE20圖2-1溫度采集電路P2.72.2.2A/D轉(zhuǎn)換電路1.ADC0804的引腳功能CSL5F2.711L2P&.5尸巳刁1巧FEi.工7P2.O18S1OCSRE=WRZNTRZJB7DBI1E4ZJB3IEBEDELDBOAGNDUGNDCLKRCLKNVINa衛(wèi)衛(wèi)&PB5珂斗TiB3VINH”，LED1

11、亮，LED2熄滅，模擬通風(fēng)窗啟動(dòng)工作，同時(shí)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。當(dāng)溫度采集值低于設(shè)定下限時(shí)，LCD1602顯示“DS18B20OK”“TEMP:15CvL”，LED1熄滅，LED2亮，模擬加熱器啟動(dòng)工作，同時(shí)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。圖3-4即為當(dāng)溫度高于上限時(shí)的顯示。圖3-4溫度高于設(shè)定的溫度上限時(shí)的顯示將LCD-1602上顯示的溫度值，與測(cè)溫范圍為-30C100C、分度值為0.1C的水銀溫度計(jì)進(jìn)行比對(duì)，LCD顯示的溫度測(cè)量值與水銀溫度計(jì)的顯示變化量相差不大，說(shuō)明DS18B20能很好的跟蹤室內(nèi)溫度的變化。整個(gè)調(diào)試結(jié)果表明溫度采集、顯示、設(shè)置溫度限以及報(bào)警模塊電路工作正常。第四章結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)圍繞STC89C5

12、2單片機(jī)，綜合使用了單片機(jī)、傳感器、數(shù)字電子、A/D轉(zhuǎn)換和LCD1602液晶顯示等知識(shí)，研究開(kāi)發(fā)了一種集監(jiān)、控、管于一體的經(jīng)濟(jì)型花房智能化監(jiān)控體系，完成了基于單片機(jī)的花房溫度、光照度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鮮花生長(zhǎng)環(huán)境的智能化控制、資源的科學(xué)管理和優(yōu)化配置。系統(tǒng)簡(jiǎn)單介紹了硬件的組成和設(shè)計(jì)方法，并利用單片機(jī)（STC89C52）C語(yǔ)言2完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，得出以下結(jié)論：數(shù)據(jù)采集與處理的實(shí)時(shí)化。為了能夠及時(shí)地檢測(cè)花房?jī)?nèi)環(huán)境的變化，采集數(shù)據(jù)及處理需要一定的時(shí)間，以便能準(zhǔn)確的做出處理。檢測(cè)信號(hào)的多元化和連續(xù)化。鮮花在花房?jī)?nèi)多種因素的檢測(cè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的連續(xù)過(guò)程，要實(shí)時(shí)保持花房?jī)?nèi)氣候的相對(duì)穩(wěn)定性，必須對(duì)它進(jìn)行

13、連續(xù)控制。軟件可隨時(shí)修改，所以實(shí)用性強(qiáng)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，在不需要對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更改的情況下，方便添加新模塊，系統(tǒng)易于擴(kuò)展功能?？刂葡到y(tǒng)簡(jiǎn)單、靈活、價(jià)廉、實(shí)用，可滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，具有很大的實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)韓九強(qiáng)，周杏鵬.傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2010:233251.劉瑞新單片機(jī)原理及應(yīng)用工程M北京：機(jī)械工程出版社，2005:228-229.柳桂國(guó)，應(yīng)義斌傳感器技術(shù)在溫室環(huán)境檢測(cè)與控制中的應(yīng)用J.浙江大學(xué)學(xué)報(bào),2003,29(3):329-334.AmeurS,LaghroucheM,AdaneA.Monitoringagreen-houseusingamicroc

14、ontroller-basedmeteorologicaldataacquisitionsystemJ.RenewableEnergy,2001,24(1):19-30.劉篤仁，韓保君傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)M北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003:5062.DALLASSEMICONDUCTOR.DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometerZ.丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000:120159.李朝青(編)單片機(jī)原理及接口電路M:北京航空航天大學(xué)出版社,2007:27_53.來(lái)清民.傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例.北京:北京航

15、空航天大學(xué)出版社.2008:182230.劉暢生,宣宗強(qiáng),雷振亞,張昌民.傳感器簡(jiǎn)明手冊(cè)及應(yīng)用電路溫度傳感器分冊(cè)(上).西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2005:173248.王化祥，張淑英(編)傳感器原理及應(yīng)用M天津:天津大學(xué)出版社,2007:131148.周長(zhǎng)吉現(xiàn)代溫室工程M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003:311-313趙亮液晶顯示模塊LCD1602應(yīng)用J.電子制作,2007:8291.戴勇，周建平，梁楚華，趙仁明微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M機(jī)械工程出版社，2000:240-24.陳建恩，王立人,苗香雯溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口設(shè)計(jì)研究J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2003,19(4):259-263

16、.王海燕，高之圣基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)J.科技信息,2007,13:33-34.童詩(shī)白模擬電路基礎(chǔ)M北京:高等教育出版社,2001:78119.DALLASSEMICONDUCTOR.DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometerZ.劉鳴,蔣新穎,姚雪峰.基于DS18B20多點(diǎn)溫度采集和無(wú)線(xiàn)傳輸J.電子元件與材料,2005,2:54-57.AdvancedMonoliThicSysTems.AMS1117800mALOWDROPOUTVOLTAGEREGULATORZ.21何立民單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北

17、京:北京航天航空出版社,1990:149170.22張慧萍多路溫控系統(tǒng)中溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)J.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003:112.李廣弟單片機(jī)基礎(chǔ)M北京:北京航空航天出版社,2001:23100.趙亮，侯國(guó)瑞.單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例.北京:人民郵電出版社,2003:8190.嚴(yán)天峰.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005:78102.王建校.51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)M.北京:科學(xué)出版社,2002:3861.；溫度低字節(jié)存放單元；溫度高字節(jié)存放單元；DS18B20是否存在標(biāo)記GET_TEMP:CLREACALLRESETMOVA,#0CCHCALLWRITEM

18、OVA,#44HCALLWRITECALLRESETMOVA,#0CCHCALLWRITEMOVA,#0BEHCALLWRITESETBDATA_LINENOPCLRDATA_LINEMOVR0,#6BHMOVR1,#04HTSR1:DJNZR0,$MOVR0,#6BHDJNZR1,TSR1SETBDATA_LINENOPNOPNOPMOVR0,#32HTSR2:JNBDATA_LINE,TSR3DJNZR0,TSR2；主機(jī)發(fā)出延時(shí)復(fù)位低脈沖；然后拉高數(shù)據(jù)線(xiàn)；等待DS18B20回應(yīng)附錄：程序清單溫度信號(hào)采集程序清單TEMPLDATA25HTEMPHDATA26HFLAG1EQU20H.0DAT

19、A_LINEEQUP2.7；數(shù)據(jù)線(xiàn).#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*9；讀取DS18B20內(nèi)部溫度子程序.#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j

20、*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*9；使用DS18B20定要禁止任何中斷產(chǎn)生；跳過(guò)ROM匹配；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令；溫度轉(zhuǎn)換完成，再次初始化DS18B20；跳過(guò)ROM匹配；發(fā)出讀溫度命令RET#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

21、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*5；DS18B20初始化子程序.#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*#j*RESET:CLREA；使用DS18B20時(shí)一定要禁止任何中斷產(chǎn)

22、生JMPTSR4TSR3:SETBFLAG1JMPTSR5TSR4:CLRFLAG1JMPTSR7TSR5:MOVR0,#06BHTSR6:DJNZR0,$TSR7:SETBDATA_LINERET；延時(shí)；置標(biāo)志位,表示DS1820存在；清標(biāo)志位,表示DS1820不存在；時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間.#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

23、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*3;向DS18B20寫(xiě)操作命令子程序；#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*WRITE:CLREAMOVR2,#8CLRCWR1:CLRDATA_LINE；使用DS18B20時(shí)一定要禁止任何中斷產(chǎn)生；寫(xiě)入DS18B20的BIT數(shù)，一個(gè)字節(jié)8個(gè)BIT；MOVR3,#07DJNZR3,$RRCAMOVDATA_LINE,CMOVR3,#3CHDJNZR3,$SETBDATA_LINE；總線(xiàn)復(fù)位保持16微秒以上;把一個(gè)字節(jié)DATA分成8個(gè)BIT環(huán)移給C；寫(xiě)入一個(gè)BIT；等待100微妙；重新釋放