基于ds18b20的蔬菜大棚多点测温系统设计(编辑修改稿)

基于ds18b20的蔬菜大棚多点测温系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

DS18B20 初始化时序及程序 错误 !未定义书签。 DS18B20 写时序及程序 错误 !未定义书签。 DS18B20 读时序及程序 错误 !未定义书签。 循环检测温度子程序流程图 错误 !未定义书签。 第 5 章 总结与展望 错误 !未定义书签。 总结 错误 !未定义书签。 展望 错误 !未定义书签。 参考文献 26 II 致谢 27 附录 28 附录 A 外文资料 28 附录 B 电路图 46 附录 C 程序 48 石家庄 铁道大学四方学院毕业设计 1 第 1 章 绪 论 研究的背景及意义 近年来，随着我国农业科技的发展，蔬菜大棚技术得到了广泛的普及应用，温室大棚数量日渐增多。 对于这些蔬菜大棚来说，温度是衡量温室大棚的重要指标，它直接影响到栽培作物的生长和产量。 为了实现大棚蔬菜生产优质、高产，加强温室内的温度检测是十分有必要的，但是传统的方法是用双金属式测量计等测试器材进行测量，通过 人工进行检测，对不符合温度要求的大棚进行升温和降温等工作。 这种人工测试方法费时费力、效率低，且测量的温度误差大，随机性大。 现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的控制措施就显现出很大的局限性。 因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温度测量仪。 该设计即是针对这一问题，设计出了能够实现温度自动检测、显示、上下限报警等多功能的温度检测系统。 它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。 国内外 研究现状 从国内外蔬菜大棚温度检测技术的发展状况来看，蔬菜大棚温度检测技术大致经历了 2 个发展阶段： 人工测量阶段 在人工测量阶段，是温室控制技术发展初期所采取的控制手段，其实并没有真正意义上的控制系统。 主要采用两种测量方法。 第一种是原始的检测方法，生产一线的种植者即是蔬菜大棚温度检测系统的传感器，他们通过对蔬菜大棚内外的气候状况和对作物的生长状况进行观测，凭借长期积累的经验和身体感知推测并判断，并通过手动调节蔬菜大棚内的温度。 种植者凭借自己的经验和直觉对蔬菜的生长环境温度进行测量，是传统农业的生产 规律。 这种测量方法劳动生产率较低、误差较大，不符合工业化农业的生产需要，而且对种植者的素质要求较高。 第二种是传统的检测方式，常采用双金属式测量计等测试器材进行测量，人工检测。 双金属温度计等原始温度计的石家庄 铁道大学四方学院毕业设计 2 缺点为测温范围较小、精度相对不高，从而误差较大，而且这种测试方法费时费力，效率低。 不符合工业化农业生产的需要。 自动测量阶段 随着科学技术的发展，蔬菜大棚温度检测系统的自动化、智能化程度也在日益增强。 第一种是与单片机组成的温度检测系统，种植者输入蔬菜大棚的生产作物所需环境的目的参数，单片机根据传感器 实际的测量值与事先设定的目标进行比较，对蔬菜大棚环境温度测量，并进行报警，相应的控制机构进行加热、降温等动作。 具有测量精度高、稳定性好、配置灵活、成本低廉、容易扩展、传输距离远且抗干扰性强等特点。 但不适宜规模化生产，自动化、智能化有待提高。 第二种，是与计算机组成的自动控制的温度检测系统，通过计算机输入温度控制的目的参数，此目的参数是根据蔬菜大棚内作物的生长状态的最优化目的参数，可以自动的进行温室内环境气候调节，能使植物在每个时间都处在最佳的生产状态。 使种植者能得到优质、高产的作物，也提高了生产的自动化、智能 化，但只适用于单个蔬菜大棚温度的控制。 第三种是由上位机下位机组成的组网。 系统能对大棚环境温度进行采集和显示，能通过上位机端远程设定蔬菜的生长期适宜温度，当蔬菜大棚的环境温度参数超过设定的下限值时控制电热棒加热，当温度参数超过设定的上限时，则控制风扇工作降低温度。 每隔一定的时间控制器需要将温度信息发送到上位机，由上位机软件将温度数据存储到数据库中。 管理人员可以随时查询采集过来的温度历史记录，另外一台上位机可控制多个大棚通过改变温室环境设定的目标值，可以自动的进行温室内环境气候调节。 使温度检测控制系统的自动化、 智能化程度大大增强，符合农业生产需要，使农业生产朝着越来越先进越来越完备的方向发展。 石家庄 铁道大学四方学院毕业设计 3 第 2 章 系统的总体设计 系统的设计要求 用单片机的一个 I/O 口实现 10 个 DS18B20 温度传感器温度的读取，四个数码管显示地点编号及温度，三个指示灯（报警灯，设定指示灯，工作状态灯），由四个按键控制系统的工作状态。 系统处在正常工作状态时，间隔 3 秒循环显示各点温度，工作状态灯闪烁，固定显示某点温度，工作状态灯常亮。 系统处在报警状态时，报警灯闪烁，蜂鸣器响，数码 管 显示报警地点编号和温度，若是有多点报警则间隔 2 秒循环显示。 系统处在设定状态时，可以设定各点报警温度值，系统供电电 压 DC5V，检测精度 1 度。 系统的基本组成 此系统可应用于对环境温度检测要求比较高的场合，如家庭温度检测，粮仓温度检测、蔬菜大棚等。 用数字温度传感器 DS18B20 实现 10 点以上环境温度检测，单片机分析各点数据，显示出各温度点数值，并能实现温度超限报警。 系统的基本架构如图 2−1 所示。 具体电路图见附录 B 图 21 系统的基本架构 单片机 温度点 18b20 温度点 18b20 温度点 18b20 其他温度点 按键 数码管 声光报警 石家庄 铁道大学四方学院毕业设计 4 系统各部分的主要作用如下： 单片机：实施控制的核心单元 ,采集 DS18B20 的 温度 ,对数据进行处理 ,数据处理完毕 ,通过 I/O 口输出启动相应的显示电路和报警电路。 对按键进行扫描 ,控制系统的工作状态。 本设计选取的是 AT89C51 单片机，由于系统不需要特殊 的 A/D 转换、 PWM输出等功能，所以 AT89C51 足以满足系统需求。 按键：用来控制单片机的工作状态，可控制两种工作状态，温度显示工作状态和对工作状态进行上下限的设置设定状态。 本设计共有四个按键，低电平有效。 开机后循环检测各点的温度， SET(S1)键进入报警温度值设置。 ENTER(S2)键 确定退出报警值设置状态， ADD(S3)报警 值加， DEC(S4)报警值减。 数码管：用来显示地址编号和温度，在进行温度上下限设置的时候显示相应的温度上下限。 本设计采用四位八段数码管，共阴极连接。 声光报警电路：指示系统工作状态，在超限的时候报警灯亮、蜂鸣器发出响声，进行报警。 本设计采用三个发光二极管作为指示灯，分别为报警灯、设定指示灯、工作状态灯，一个蜂鸣器，温度超限时，发出声响进行报警。 系统的工作原理 每个 DS18B20 芯片有唯一编码， 系统首先读取 DS18B20 的序列号，根据序列号对每一个 DS18B20 进行编号，在对 DS18B20 进行温度采 集时，首先通过 I178。 C 总线对DS18B20 进行自身 ROM 序列号的匹配，系统只对序列号匹配成功的 DS18B20 进行操作， DS18B20 具有 A/D 转换功能 [1]。 只有地址编码完全匹配的 DS18B20，将 A/D转换完毕的温度值发送给单片机，单片机通过 I178。 C 总线接收到 DS18B20 发送的温度。 单片机判断是否超限，通过 I/O口送数码管进行显示并确定是否启动相应的声光报警。 上电开机 后单片机进入循环显示各点温度的正常工作状态，通过 SET 键使单片机进入 报警值 设定状态， ADD、 DEC 键 可对 DS18B20 的温度上下限进行调整， ENTER键可确定跳出 报警值设定 状态，实现温度上下限可变的温度报警系统。 石家庄 铁道大学四方学院毕业设计 5 第 3 章 系统的硬件设计 系统硬件主要包括单片机、 DS18B20 温度采集模块、声光报警模块、按键控制模块、数码管显示模块。 单片机 AT89C51 AT89C51 美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4K BytesISP(Insystem programmable)的可反复擦 写 1000次的 Fl。