单片机原理及接口技术课程设计(蔬菜大棚温度控制器设计)

单片机原理及接口技术课程设计(蔬菜大棚温度控制器设计)内容摘要：

REST91011121314151617XTAL218XTAL119GND20U1 AT89S51S1R10200R1410KC122uFVCC12MHz30pFC3 30pFC2图 27 CPU 最小系统图 8 第 3章 温度控制 输入输出接口电路 设计 温度 传感器的选择 传统的模拟式温度传感器，如热电阻、热敏电阻，在一些温度范围内线性不好，需要经行冷端补偿或引线补偿；集成模拟温度传感器与之相比，具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点，而且它还将驱动电路、信号处理电路以及需要的逻辑控制电路集成在单片 IC 上，有尺寸小，使用方便等优点。 常见的模拟温度传感器有 LM391 LM33 LM4 AD22103 电压输出型、 AD590 电流输出型。 经比较，本设计的温度传感器选用 AD590。 AD590 是电流输出型的集成温度传感器，具有测温误差小、动态阻抗高、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等优点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准。 其工作电压范围较宽（ 4～ 30 V），测温范围为－ 55～ 150 ℃，输出电阻较大，长导线上的压降一般不影响测量精度，因此不需要专门的温度补偿电路。 流过 AD590 的电流等于所处环境的热力学温度系数。 它只需要一个电源即可实现温度到电流的线性变换，然后再终端使用一只取样电阻，即可实现电流到电压的转换。 它使用方便，并且具有较高的精度。 下 图为 AD590 的基本应用电路。 图 31 AD590 的 基本应用电路 9 温度 检测接口电路设计 A/D 转换器选择 由于温度是一种模拟信号，则由信号采集电路采集的信号是一种模拟信号，而且频率很低，但是单片机所识别的是具有高低电位的数字信号，这就要求在信号处理中必须把模拟信号转换成数字信号从而输出给单片机处理。 ADC0809 是采样分辨率为 8 位的、以逐次逼近原理进行的 A/D 转换器件。 内有一个 8 通道多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 组件。 它由比较器、逐次逼近器、 A/D 转换器及控制和定时 5部分组成，输出具有 TTL 三态锁存缓冲器，可以直接连到单片机数据总线上。 ADC0809 的最大不可调误差为177。 1LSB。 模拟量检测接口电路图 模拟量检测接口电路由 A/D 转换器、 89C51 单片机和温度传感器组成。 整体接线图如下图所示： 图 33 模拟量检测接口电路图 图 32 模拟量检测接口电路图 10 温度控制 电路设计 在本设计中，被测温度信号经采样处理后，还需要通过单片机系统的 口输出用以控制 蔬菜大棚 的温度，通过这种方式达到控制的目的。 控制的方式主要有模拟量控制和开关量控制。 本系统采用的是开关量控制。 所谓的开关量控制就是通过控制设备的 “ 开 ” 或 “ 关 ” 状态的时间来达到控制的目的。 本设计采用继电器作为控制电路的主要器件，继电器具有一定的隔离作用，在继电器前面加一个三极管用以放大输出信号就可以驱动继电器的闭合和断开，从而实现弱电控制强电的效果。 本设计采用直流驱动电压为 +5V 的继电器。 触电输出部分可以直接与市电连接。 控制电路如图 33所示： 人机对话接口电路设计 按键电路设计 非编码键盘可以分为两种结构形式：独立式按键和行列式按键， 独立式按键的电路的结构和处理程序简单，扩展方便，但占用的 I/O 口线相对较多，不适合在按键数量较多的场合下采用。 图 33 温度控制电路 Q1PNPQ2PNPGND GNDD1Diode BAS21D2Diode BAS21VCC VCCU1Optoisolator1R1Res2U2Optoisolator1R2Res2VCCVCCKM2 KM1 11 本设计有三个按键，共需要三个 I/O 口线，占用的口线不多，因此可以采用独立式按键。 设计按键电路如 图。 显示电路设计 在本设计中系统的显示采用七段数码管作为显示器件。 图 35 LED 数码管 发光二极管的阳极连在一起称为共阳极显示器，阴极连在一起称为共阴极显示器。 一位显示器由八个发光二极管组成，其中， 7个发光二级管构成字形“ 8”的各个比划（段） a～ g，另一个小数点为 dp发光二极管。 当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段比划即点亮，不加电压则该段二极管不亮。 为了保护各段 LED不被损坏，需要外加限流电阻。 S2S3S4R26R24R25GNDVCCamp。 R11R20R18R17R12R15R16Q1Q4Q5Q3Q2Q6R22R21R19R13R9R8VCCP1[0..3]A11A22lt3bi/rbo4rbi5A36A47gnd8e9d10c11b12a13g14f15vcc16GND接高电平VCC高电平A0B1C2G13G2A4G2B5GND6Y17Y28Y39Y410Y511Y612Y713VCC14Y015VCCVCCGNDabfcgdeDPYabcdefgdpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpC0C3C4C5abfcgddpabfcgddpabfcgddpC1C2C6LEDQ7R23图 34 按键电路 图 36 显示电路 12 第 4章 蔬菜大棚温度控制 软件 设计 软件实现功能综述 本 课设 要实现的是蔬菜大棚温度控制。 由 89C51 单片机和其他一些器件组成的控制系统，要实现的软件功能是将蔬菜大棚中的温度信息通过温度检测模块传送给 89C51 单片机，途中利用 A/D 转换器将模拟信号转换为数字信号，让单片机识别，并显示。 然后温度进行判断，进行调节，通过显示模块显示温度，使大棚中的的温度一直维持在适合蔬菜生长的条件下。 流程图设计 主程序流程图设计 温度信号通过温度检测模块传送给 89C51单片机，途中利用 A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，让单片机识别，并处理，然后温度进行判断，进行调节。 图 41 主程序流程图 开始 系统初始化 数据采集 A/D 转换 LED 显示 温度是 否超过范围 返回 调节 是 否 13 温度调节 流程图设计 图 42 加热调节流程图 图 43 降温调节流程图 程序清单 ENABLE EQU 00H DTSIGN EQU 01H SDSIGN EQU 02H HAVE EQU 03H ； DS18B20 有无 PSHU EQU 04H LED0 EQU LED1 EQU LED2 EQU WR1820 EQU SEG EQU P0 ；显示 WARNH0 EQU 31H ；温度上限 WARNH1 EQU 32H ；温度下限 TEMP0 EQU 34H ；温度小数部分 TEMP1 EQU 35H ；温度整数部分 DIS0 EQU 36H ；小数位 DIS1 EQU 37H ；个位 DIS2 EQU 38H ；十位 DIS3 EQU 39H ；百位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0023H AJMP S_INT 主程序 ORG 0030H MAIN: MOV SP,40H ；堆栈栈底放 50H 开始 温度小于 15 度 输出低电平 继电器闭合 加热引风机工作 开始 温度 大于 30 度 输出低电平 继电器闭合 220V 排风扇 工作 返回 返回 14 MOV WARNH0,25H MOV WARNH1,18H CALL T0INIT ；初始化 T0 CALL SCANKEY ；扫描键盘 CLR ENABLE ；清使能标志 CLR DTSIGN ；清数据标志 LCALL INT_EN LOOP: CALL DISPLY。