基于单片机的温室大棚的温度测控系统设计(编辑修改稿)

基于单片机的温室大棚的温度测控系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

阻呈指数关 系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。 它 的 主要材料 是 锰、 镍和铜等金属氧化物， 采用陶瓷工艺制造而成的。 这些金属氧化物材料都具有半导体性质，在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。 随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低 ； 当 温度低时 ，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高。 NTC 热敏电阻器在室温下的 电阻 变化范围 一般 在 100~1000000 欧姆，温度系数 为2%~%。 NTC 热敏电阻器 广泛应用于温度补偿、温度测量、抑制浪涌电流、 温度补偿等方面 [12]。 第 6 页 共 25 页 3 硬件电路设 计 单片机控制单元 图 31 单片机控制单元图 单片机控制包括主体 AT89C52 芯片， 一个上电复位电路 ， 一个晶振电路， 10K 上拉电阻。 此为整个设计的核心部分。 它不仅要计算 通过键盘输入 的高低电平 ， 控制数码管显示相应的 温度值， 还要实时将经过 LTC1860数模转换后的电压值显示为相应的 温度值。 并且通过判定温度值来确定是否发出警报。 第 7 页 共 25 页 温度采样部分 图 32 温度采集单元图 1 TL431的简介 德州仪器公司（ TI）生产的 TL431 是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。 它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置 s到从 Vref （ ）到 36V范围内的任何值（如图 2）。 该器件的典型动态阻抗为 ，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 左图是该器件的符号。 3个引脚分别为：阴极（ CATHODE）、阳极（ ANODE）和参考端（ REF）。 TL431的具体功能可以用如图 1的功能模块示意。 由图可以看到， VI 是一个内部的 ，接在运放的反相输入端。 由运放的特性可知，只有当 REF 端（同相端）的电压非常接近 VI（ ）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着 REF端电压的微小变化，通过三极管 图 1 的电流将从 1到 100mA变化。 当然，该图绝不是 TL431 的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。 但如果在设计、分析应用 TL431 的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。 第 8 页 共 25 页 5V 电源 输入。 NTC 温度传感器，温度越高，它的阻值就会越小，常温下即 25 度时，它的阻值大概为 10K 欧，然后通过 10mA 恒流源电路，它可以达到 ，经过放大电路放大 10 倍后，电压为 1V。 通过 AD 芯片 LTC1860 测得电压值，因为电压随温度的变化而线性变化。 LED显示部分 图 33 LED显示器图 通过 74HC245 芯片将 51 单片机处理的温度信息显示在 LED 数码管上，图为温度测控系统的的单片机显示部分。 显示部分在整个设计中起到非常大的作用，它不仅显示了我们输入的标准温度同时也实时显示了温室大棚 的环境温度。 输入输出部分 第 9 页 共 25 页 图 34 按键输入及报警输出 按键用来设置报警温度， 通过 INC、 DEC、 OK 这三个按键来实现人机对话，人为的设定需要达到的温度。 INC 为设置上限温度， DEC 为设置下限温度， OK 为确认设定键。 报警采用蜂鸣器，当温度 未达到设定温度内时 ，蜂鸣器鸣叫。 4 软件设计 软件设计介绍 软件的编程设计是单片机系统设计的核心部分，也是能否实现预定功能的关键。 单片机编程常用的语言是 C语言和汇编语言，最终都要转为 Intel HEX格式或二进制格式 (Binary)文件拷入单片 机芯片内。 这里我们使用的是 C 语言进行编程设计。 编程前，必须将地址、数据以及控制信号设置好。 原理图设计 及 PCB 设计 采用了 protel99 SE。 它 提供了对高密度封装（如 BGA）的交互布线 , 精确移动器件，总线布线等功能。 系统设计中所用到的 AD芯片 LTC1860 为 s08 封装，贴片； 74HC245 为 DIP20 封装；单片机 89C52 为 DIP40 封装；蜂鸣器：5V；轻触开关： 6*6；三极管 9013 为直插式；稳压器 TL431 为三脚直插；无源晶振：12M；运放 LM358 为 8 脚直插。 第 10 页 共 25 页 主程序流程图 图 41 系统流程图 第 11 页 共 25 页 子程序模块 A/D 转换子程序 AD 转换程序，需要根据 LTC1860 的读时序图，对照时序来看。 其结果为串行输出的，所以需要一根数据线，一根时钟线，还有一根是转换控制线。 以下是 A/D 转换 的部分 子程序 ： uint ult1860() //AD 转换子程序 { uchar i。 uint output=0。 CONV=1。 CONV=0。 for(i=12。 i0。 i) { SCK=0。 SCK=1。 output|=DATA。 output=1。 } CONV=1。 return (output)。 } LED 显示子程序 为简化硬件电路，通常将所有 LED 动态显示。 显示程序，因为显示是三位数，所以需要把结果转成，百位、十位、和个位数。 然后把转换的结果，对照显示码显示出来。 比如显示 1，并不是输出 1 就行，而是要输出 1 的七段码才行。 P0 是输出数据， P1 用来选择显示的数码管 第 12 页 共 25 页 以下是设 置 LED液晶显示的部分子程序： void Display(uint dat) V[2]=dat/100。 V[1]=(dat%100)/10。 V[0]=dat%10。 for(i=3。 i0。 i) { P0=dig_num[V[i1]]。 if(i==2) P0|=0x80。 P1=~(0x4(i1))。 delay(1)。 P1=0xff。 } } 按键输入子程序 此程序是本毕业设计中最为重要的一个部分，它对输入部分进行一个判断来区分各个按键起到的 作用。 以下是路灯开关控制部分程序： uchar presskey1(void) 第 13 页 共 25 页 { if(K1==0) return 1。 else return 0。 } uchar presskey2(void) { if(。