基于单片机的温室监控系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的温室监控系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

3）应改为 错误 !未找到引用源。 i uic iuLII e x p (0） （ 34） 此对于多种混合气体，为了分析特定组分，应该在传感器或红外光源前安装一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光片，使传感器的信号变化只反映被测气体浓度变化。 6004 传感器模块有下面的两种输 出方式：模拟量输出信号信号，处理简单；数字接口： SPI/Microwire 或者 UART，他有相应的通讯协议。 这里考虑到数字输出比模拟输出精度高并且抗干扰性好，本设计采用 UART 接口来读取传感器输出的数字信号。 由于 6004 与单片机的电平不兼容，将 6004 的串行输出端（ TDX）通过电阻分压接到单片机的 上， 6004 的串行输入端（ RDX）经过一个高速光耦芯片 HCPLO631 升压接到单片机的 口具体电路图如图 36。 12346004CON412 34IC95211R211kR241kR221kR2320kR2530kC22104C21104+5v +5VGND GNDTDXTDXRDXRDX+5vGNDQ15 Q14二氧化碳传感器 6004 图 36 二氧化碳传感器 6004 接口图 键盘模块设计 在温室监控系统中，需要采用键盘对温度、湿度、光照、二氧化碳浓度的设定，输入相应的阀值。 在本系统中，采用 4X4 的矩阵键盘，采用扫描的方式读取键码，每个键码9 8 6 7 调光 5 4 调 CO2 西华大学毕业设计说明书 代表不同的功能。 功能图如图 37 所示。 图 37 键盘功能图 初使 化时我们先让 P1 口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，即让P1口输出 0xF0。 扫描键盘的时候，我们读 P1 口，看 P1是 否还为 0xF0,如果仍为 0xF0，则表示没有按键按下；如果不 0xF0，我们先等待 10ms 左右，再读 P1口，再次确认是否为 0xF0，这是为了防止是 抖动干扰造成错误识别，如果不是那就说明是真的有按键按下了，我们就可以读键码来识别到底是哪一个键按下了。 矩阵键盘原理图如图 38. 123456789J1CON9PORT1_0PORT1_1PORT1_2PORT1_3PORT1_4PORT1_5PORT1_6PORT1_7VCCPORT1_7PORT1_6PORT1_5PORT1_3PORT1_2PORT1_1PORT1_0PORT1_4S1KEY4S2KEY4S3KEY4S4KEY4S5KEY4S6KEY4S7KEY4S8KEY4S9KEY4S10KEY4S11KEY4S12KEY4S13KEY4S14KEY4S15KEY4S16KEY4 图 38 矩阵键盘原理图 DS1302时钟电路设计 本设计中，加入了时钟模块用以显示日期和定时，在系统中可以定时，用户根据当地的情况定时的加湿，加温和降温等其他功能，这样就较为方便的控制温室情况。 本设计中采用的是 DS1302 时钟芯片， DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为。 采用三线接口与 西华大学毕业设计说明书 CPU进行同步通信，可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 增加了主电源 /后背电源双 电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 在本设计中， DS1302 加一个 的晶振，为芯片提供计时脉冲。 8 脚接的是备用电源 VCC1，主电源是 VCC1 为 +5V，当 VCC2VCC1+ 时，由 VCC2向 DS1302 供电，当 VCC2VCC1 时，由 VCC1 向 DS1302 供电。 DS1302 的 RES、 IO、SCLK 接口分别接到单片机上，每根线上有 10k 的上拉电阻。 在 LCD 液晶显示屏上显示出年月日，如果主电源和备用电源都断电后，DS1302 断电，当再次通电后 DS1302 重启，按照程序 初始时间开始计时，可以通过键盘的调时键来进行调试。 DS1302 原理图如图 39. X12X23VCC21RST5IO6SCLK7VCC18GND4IC3DS1302X1GNDR810KC11104+5VE1BATTR910KR1010K+5VDS1302C106pFC96pFPORT2_3PORT2_4PORT2_5RSTIOSCLKRSTIOSCLK123 6784 5J6CON839。 C141uFGND 图 39 DS1302 原理图 显示电路设计 本设计中需要用显示屏实时的显示外部环境参数，方便人机交流。 液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、 PCB 线路板、背光源、结构件装配在一起的组件．英文名称叫“ LCD Module”，简称“ LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”。 液晶显示模块是一种常用的人机界面，其在单片机系统中的应用极为广泛。 液晶显示模块可以显示字 符，又可以显示简单的图形。 本设计的液晶显示电路采用的是 1602 液晶模块 LMA162A，它是一种点阵字符型液晶显示模块，可以显示两行 32 个字符，字符的点阵为 5 8 点，是一种很常用的小型液晶显示模块。 1602LCD 有 16 条引脚线， 1 脚接地， 2 脚接电源，3脚为液晶显示器对比度调整端，外接一个滑动电阻用以调整对比度， 4 脚为寄存器选择， 5 脚为读写信号线， 6 脚为使能端， 6 脚连接到单片机，由单 西华大学毕业设计说明书 片机控制。 714 脚为双向数据线， 1 16 脚为背光电源的正负极。 LCD1602 接线图如图 310 所示。 在设计中，当系 统通电后，液晶显示器显示“ wele to systlm” ,当初始化完成后液晶显示屏显示出日期、温度、湿度、光照、和二氧化碳浓度参数。 当按键盘调温键时 1602 显示 Function Option Temperature，然后按 09键输入温度阀值；当键盘调湿时 1602 显示 Function Option RH；当键盘调时和定时时， 1602 显示 Timer ChoseKey:UP/DOWN；当键盘调光时 1602 显示 Function Option GZ；当键盘调 CO2 时， 1602 显示 Function Option CO2。 12345678910111213141516LCD1602 CON16GND+5VW1105+5VPORT2_0PORT2_1PORT2_2+5VPORT0_0PORT0_1PORT0_2PORT0_3PORT0_4PORT0_5PORT0_6PORT0_7R11KT19012GNDLCD1602 接口RXD() 图 310 LCD 接口电路 继电器控制电路设计 单片机是一个弱电器件，一般情况下大都工作在 5V甚至更低的电压。 驱动电流在 MA 级以下，而要把它用于一些大功率场合，比如控制电动机，显然是不可能的。 所以，就要有一个外围器件来连接单片机和大功率电器，这个环节就是所谓的“功率驱动”。 继电器就是一个典型、简单有效的功率驱动器。 继电器驱动含有两个意思：一是对继电器进行驱动，因为继电器本身对于单片机来说是一个功率器件；还有就是继电器去驱动其他负载，比 如继电器可以驱动中间继电器可以直接驱动接触器，所以继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口。 本设计使用的是电磁继电器，其构造如图 311 所示， A 是电磁铁， B 是衔铁， C 是弹簧， D 是动触点， E 是静触点。 电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。 控制电路是由电磁铁 A、衔铁 B、低压电源 E1和开关组成；工作电路是由小灯泡 L、电源 E2和相当于开关的静触点、动触点组成。 连接好工作电路，在常态时， D、 E 间未连通，工作电路断开。 用手指将动触点压下，则 D、 E间因动触点与静触点接触而将工作电路接通，小灯泡 L 发光。 闭合 西华大学毕业设计说明书 开关 S，衔铁被电磁铁吸下来，动触点同时与两个静触点接触，使 D、 E间连通。 这时弹簧被拉长，观察到工作电路被接通，小灯泡 L发光。 断开开关 S，电磁铁失去磁性，对衔铁无吸引力。 衔铁在弹簧的拉力作用下回到原来的位置，动触点与静触点分开，工作电路被切断，小灯泡 L不发光。 图 311 电磁铁构造图 本设计采用的继电器控制电路图如图 312：图中的 Q1接口接单片机 I/O口，光耦的作用是将继电器和单片机隔离开，防止电流倒灌单片机烧毁单片机 I/O口；图中的三极管起开关的作用，当 Q1 口输入低电平时，光耦导通工作 ，三极管基极为高电平，三极管饱和导通，继电器吸合。 当 Q1口输入为高电平时，光耦断开，三极管基极为低电平，三极管未导通，继电器断开。 图中的二极管起保护作用，防止继电器产生的感应电动势烧坏三极管或继电器。 +5V123J6CON3Q1C9104R5T19013GNDGNDQ112 34IC35211+5VR6R4D13LED1D111N4148+12V12J5CON2风扇GND风扇GNDJDQ1JDQT71VCCR31kD12LED1风扇GND 图 312 继电器控制电路图 继电器控制外围的加热器、风扇、电机等器件，当外界温度超过阀值时，控制风扇的继电器闭合，风扇工作使得温室降温，当温度降低到阀值时继电器断开，风扇停止工作；当外界温度低于阀值时，控制加热器的继电器闭合，加热器工作使得温室温度上升，当温度到 达阀值时，继电器断开，加热器停止工作，由以上原理继电器控制着其他的器件的工作和停止。 西华大学毕业设计说明书 电源电路设计 电源是整个系统的能量源泉，电源给各个器件提供电压，在这个系统中的器件有两种电压， 5v 和 12v，所以我们设计了两种电压值的电压。 在单片机控制板中设计的 +5v 电压，在继电器控制板上设计的 +5v 和 +12v 电压。 本设计采用的是线性稳压电源，是将 220V 交流电通过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路作用后转变为直流电。 线性稳压电源原理图如图 313（ 1）、（ 2）所示。 在本设计中我们采用多抽头输出变 压器，其作用是把交流电网给的 220v，50HZ 交流电变换为多种伏度的电压值；整流电路是由四个二极管组成，作用是把经过变压后的交流电压变化为单向的脉动直流电压，本次设计中采用的是单相桥式整流电路，四个二极管并联后接入输入电压，整流桥 分别把正负电压整流 后 输出正 向的 的两次的整流电压 ；滤波电路采用的是电容滤波方式，其作用是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其变为平滑的直流电；稳压电路采用三端稳压器 7805 和 7812，固定输出 +5v 和 +12v。 +5V+5V123J1POWERC1104C4104C2470uFD1IN4007D3IN4007D2IN4007D4IN4007+12VR31KR21K电源部分D6LED2in12out3IC178XXGND GNDC6104C3C5+5V +5VGND123 456S1KEY3+5VUSBPOWER1DATA2DATA+3USBGND4SHELL15SHELL26J2USBCOND5LED2 图 313（ 1）电源原理图。 C1104。