單片機(jī)溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1、單片機(jī)溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基于單片機(jī)溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：本系統(tǒng)以AT89c51單片機(jī)為控制核心，利用溫度傳感器AD590對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與控制，實(shí)現(xiàn)溫室溫度的自動(dòng)控制。本系統(tǒng)以單片機(jī)小系統(tǒng)模塊，溫度采集模塊，加熱模塊，降溫模塊，按鍵以及顯示模塊六個(gè)部分組成?？梢酝ㄟ^(guò)按鍵設(shè)定溫室的溫度值，采集的溫度和設(shè)定的溫度通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度值打時(shí)，通過(guò)加熱器加熱，以達(dá)到設(shè)定值：反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達(dá)到降溫效果.通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效可靠地檢測(cè)與控制.從而保證大棚內(nèi)的作物在最佳溫度條下生長(zhǎng)，提高質(zhì)量和產(chǎn)量0關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫

2、室大棚溫度控制Abstract:thesystemtoAT89c51SCMascontrolcore,real-timedataacquisitionandcontrolusingthetemperaturesensorAD590temperatureofthegreenhouse,realizetheautomaticcontrolofthegreenhousetemperature.Thesystemiscomposedofsinglechipmicroprocessorsystemmodule,thetemperatureacquisitionmodule,aheatingmodule,

3、temperaturemodule,keyboardanddisplaymodulesixparts.Youcansetthekeygreenhousetemperaturevalue,the3/46collectionoftemperatureandsettemperaturebyLEDdigitaltubedisplay.Whenthesettemperaturevaluethantheacquisitionoftemperatureishigh,throughheating,inordertoreachthesetvalue。otherwise,openthecoolingfan,toa

4、chievecoolingeffect.Throughthesystem,effective,reliabledetectionandcontrolofthegreenhousetemperature.Inordertoensurethegreenhousecropattheoptimumtemperatureofgrowth,improvequalityandyield.Keywords:singlechipmicrocomputer,greenhouse,temperaturecontrol目錄ABSTRACT第一章緒論1.1 課題的背景和意義.11.2 單片機(jī)的前景與未來(lái).1第二章溫度傳

5、感器的介紹2.1 傳感器原理及前景簡(jiǎn)介.82.2 溫度一體化傳感器的發(fā)展和應(yīng)用.92.3 溫度傳感器AD590102.3.1 AD590簡(jiǎn)介112.3.2 AD590的應(yīng)用12第三章硬件設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)目的133.2 設(shè)計(jì)思路133.3 基于AT89C51的單片機(jī)小系統(tǒng)143.4 溫度采集模塊153.5 顯示模塊163.6 鍵盤掃描173.7 WP型溫室加熱器183.8 降溫模塊18第四章軟件部分設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)4.1.1 主程序4.1.2 定時(shí)器TO中斷4.1.3 現(xiàn)實(shí)模塊4.1.4 按鍵掃描4.1.5 源程序致謝.35參考文獻(xiàn)36第一章緒論1.1 選題背景和意義現(xiàn)在的精密測(cè)量和精密加工

6、中，環(huán)境因素是影響精度的主要因素之一，其中的溫度是環(huán)境的主要指標(biāo)。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)了很多的溫度測(cè)量系統(tǒng)，一些高精度溫度傳感器的精度可達(dá)到加.01C,然而價(jià)格非常昂貴一般只作為高分辨力的精度測(cè)量和用作測(cè)溫儀器的標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用中的較低精度溫度測(cè)量系統(tǒng)，現(xiàn)有的系統(tǒng)多采用了與計(jì)算機(jī)直接結(jié)合的工作模式，增加了系統(tǒng)的成本。鑒于目前的情況，我們提出以價(jià)格低廉的單片機(jī)作為控制核心，以多個(gè)溫度傳感器作為測(cè)量元件，構(gòu)成了低成本的智能溫度測(cè)量系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，根據(jù)測(cè)量空間或設(shè)備的實(shí)際需要，由多路溫度傳感器對(duì)關(guān)鍵溫度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由安裝于儀器內(nèi)的單片機(jī)對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溫度的智能測(cè)量。該系統(tǒng)具有與計(jì)

7、算機(jī)的通訊功能，在長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)采集完成后，可以將數(shù)據(jù)在傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的研究分析。因此，該系統(tǒng)即具有現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)控制的智能測(cè)量功能，又節(jié)省硬件成本。另外，我們所設(shè)計(jì)的智能溫度測(cè)量系統(tǒng)外形尺寸小，即可用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度的測(cè)量，又可用于儀器、大型設(shè)備等的內(nèi)部環(huán)境測(cè)量。1.2 單片機(jī)的前景與未來(lái)單片機(jī)現(xiàn)在可以說(shuō)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有：< 1）低功耗CM

8、OS化隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝>。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)。< 2）微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將CPU、RAM、ROM、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路,、WDT（看門狗,、有些單片機(jī)將LCD（液晶>驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。< 3）主流與多品種共存現(xiàn)在單片機(jī)的品種繁多，各

9、具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國(guó)臺(tái)灣的系列單片機(jī)。而Microchip公司的PIC精簡(jiǎn)指令集（RISC>也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。以前沒(méi)有單片機(jī)時(shí)，只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來(lái)的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長(zhǎng)期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會(huì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

10、在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C(jī)外圍接一點(diǎn)簡(jiǎn)單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來(lái)完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國(guó)是有著廣闊前景的。1.3溫度測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用溫度自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)借助于溫度傳感器，測(cè)量大樓內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)大樓實(shí)現(xiàn)溫度控制。系統(tǒng)采用以可編程序控制器為核心，配置以各類溫度傳感器，外圍接口電路，由可編程序控制器檢測(cè)個(gè)傳感器的信號(hào)，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，開關(guān)量處理，超限報(bào)警信號(hào)檢測(cè)與輸出等，并根據(jù)采集的信號(hào)來(lái)控制前端設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)?？删幊绦蚩刂破魇且环N工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的智能控制器件?？捎糜趫?zhí)行邏

11、輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入輸出方式控制各種類型的儀器設(shè)備?？删幊绦蚩刂破鬟€具有通信，聯(lián)網(wǎng)等功能，它的應(yīng)用范圍大致介于繼電器控制裝置與過(guò)程控制的計(jì)算機(jī)之間，它也可在一個(gè)大型的集散控制系統(tǒng)中，作為前端控制裝置，在上位機(jī)的統(tǒng)一調(diào)度下工作。測(cè)量溫度時(shí)，溫度傳感器把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚瑸榕c可編程序控制器連接，測(cè)量的電信號(hào)應(yīng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)0-5V或4-20mA。當(dāng)有多個(gè)傳感器時(shí)，傳感器信號(hào)之間最好不要共地，否則可編程序控制器的模擬量模塊可能會(huì)工作不正常。輸出信號(hào)通過(guò)中間繼電器控制強(qiáng)電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)測(cè)量的溫度值，確定是否開啟7 / 46或關(guān)閉空

12、調(diào)。例如，當(dāng)溫度度大于設(shè)定值30度時(shí)，開啟空調(diào)，直至溫度接近設(shè)定值20度時(shí)，切斷電源。為保證系統(tǒng)具有良好的測(cè)量精度，并能準(zhǔn)確地對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，必須在前端測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)具有較好的線性。第二章溫度傳感器的介紹2.1 傳感器原理及前景簡(jiǎn)介傳感器是能感受或響應(yīng))規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成。傳感器有很多種類，包括電阻應(yīng)變式傳感器，壓阻式傳感器，熱電阻傳感器，溫度傳感器，光敏傳感器等。傳感器的前景可以從以下幾方面來(lái)看：采用新原理，開發(fā)新型傳感器；大力開發(fā)物性型傳感器；傳感器的集成化；傳感器的

13、多功能化；傳感器的智能化(SmartSensor。2.2 溫度一體化傳感器的發(fā)展和應(yīng)用溫度一體化的傳感器，適應(yīng)于多種環(huán)境的溫度測(cè)量。采用專用溫度補(bǔ)償電路和線性化處理電路。這種傳感器性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，測(cè)量范圍寬，目前已廣泛應(yīng)用。適用于通訊機(jī)房，辦公室，廠礦，車間，倉(cāng)庫(kù)，醫(yī)院，檔案館，博物館，暖通空調(diào)，樓宇自控等環(huán)境的溫度測(cè)量。溫度一體的傳感器節(jié)省資源，便于溫度的測(cè)量和對(duì)濕度補(bǔ)償，同時(shí)為保證結(jié)果真實(shí)可靠。9/462.3溫度傳感器AD5902.3.1 AD590簡(jiǎn)介AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無(wú)需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能

14、力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)、冰庫(kù)、工業(yè)儀整配套和各種溫度的測(cè)量和控制等領(lǐng)域。特點(diǎn)：1、流過(guò)器件的電流mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度開爾文）度數(shù)，即：mA/K式中：一流過(guò)器件AD590）的電流，單位為mA;T熱力學(xué)溫度，單位為K。2、AD590的測(cè)溫范圍為-55C150C。3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA,相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。4、輸出電阻為710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在

15、-55C150c范圍內(nèi)，非線性誤差為士0.3C。AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。2.3.2 AD590的應(yīng)用1.AD590的工作原理在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和530V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1kQ的恒值電阻，那么，此電阻上流過(guò)的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有1mV/K的電壓信號(hào)其基本電路如圖3所示用3日的部什帕喋心電路圖3是利用AUBE特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中T

16、1、T2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；T3、T4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓UBE3和UBE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為AUBE。因此，電流I1為：I1=UBE/R=<KT/q)<lnn)/R對(duì)于AD590,n=8,這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負(fù)載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電

17、阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1wA/K的I值。J，*j內(nèi)；：中略圖4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的T1T4相當(dāng)于圖3中的T1、T2,而T9,T11相當(dāng)于圖3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。T7、T8,T10為對(duì)稱的Wilson電路，用來(lái)提高阻抗。T5、T12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管。T6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱。R1,R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接方式。而C1和R4則可用來(lái)防止寄生振蕩。該電路的設(shè)計(jì)使得T9,T10,T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)

18、電路總電流I的1/3。丁9和丁11的發(fā)射結(jié)面積比為8:1,T10和T11的發(fā)射結(jié)面積相等。T9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上，因此可以寫出：UBE=<R6-2R5)I/3R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除了來(lái)自T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2/3。根據(jù)上式不難看出，要想改變AUBE,可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6,而增大R5的效果和減小R6是一樣的，具結(jié)果都會(huì)使AUBE減小，不過(guò)，改變R5對(duì)AUBE的影響更為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。實(shí)際上就是利用激光修正R5以進(jìn)行粗調(diào)，修正R6以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在250C之下使總

19、電流I達(dá)到1pA/K。2.測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)測(cè)溫電路時(shí)，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K,電流就增加1pA。當(dāng)AD590的電流通過(guò)一個(gè)10kQ的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV,即轉(zhuǎn)換成10mV/K,為了使此電阻精確<0.1%),可用一個(gè)9.6kQ的電阻與一個(gè)1kQ電位器串聯(lián)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)獲得精確的10kQo圖5所示是一個(gè)電流/電壓和絕對(duì)/攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路，其中運(yùn)算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。而運(yùn)放A2的作用是把絕對(duì)溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一個(gè)恒定的電壓<如1.235V),然后將此電壓

20、放大到2.73V。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標(biāo)。圖5電也電“乂絕對(duì)/訴代獨(dú)標(biāo)轉(zhuǎn)接電路將AD590放入0c的冰水混合溶液中，A1同相輸入端的電壓應(yīng)為2.73V,同樣使A2的輸出電壓也為2.73V,因此A1與A2兩輸出端之間的電壓：2. 732.73=0V即對(duì)應(yīng)于0C。3. 2A/D轉(zhuǎn)換和顯示電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換和顯示電路具有兩種方案。分述如下：<1）用A/D轉(zhuǎn)換器MC14433實(shí)現(xiàn)首先將AD590的輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，由于此信號(hào)為模擬信號(hào)，因此，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。采用MC14433的轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。此電路的作用是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器MC

21、14433將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以控制顯示電路。其中MC14511為譯碼/鎖存/驅(qū)動(dòng)電路，它的輸入為BCD碼，輸出為七段譯碼。LED數(shù)碼顯示由MC14433的位選信號(hào)DS1DS4通過(guò)達(dá)林頓陣列MC1413來(lái)驅(qū)動(dòng)，并由MC14433的DS1、Q2端來(lái)控制“十”、“一”溫度的顯示。當(dāng)DS1=1,Q2=1時(shí)，顯示為正；Q2=0時(shí)，顯示為負(fù)。工->9 區(qū)*tftIM> r>-Etr-O第四章硬件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)本系統(tǒng)要控制的對(duì)象為這樣一個(gè)規(guī)模的溫室。溫室結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：屋脊高5.2m,檐高3m,單跨度6.5m,長(zhǎng)為20m地面面積為130平方更要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持

22、在2030c之間，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。4.2 設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。本系統(tǒng)由單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、WP型溫室加熱器、降溫模塊、按鍵以及顯示模塊六個(gè)部分組成。通過(guò)按鍵設(shè)定溫度值，設(shè)定的溫度值和采集的溫度值都可以通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)所設(shè)定的溫度值比采集的溫度大時(shí)，通過(guò)加熱器加熱，以達(dá)到設(shè)定值；反之，開啟降溫風(fēng)扇，以快速達(dá)到降溫效果。該系統(tǒng)對(duì)溫度的控制范圍在2030C,溫度控制的誤差小于等于0.5C。通過(guò)使用該系統(tǒng)，對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效、可靠地檢測(cè)與控制，保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長(zhǎng)，提高質(zhì)量和9C51系統(tǒng)溫度采集顯示W(wǎng)P型溫室圖1系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)分

23、為六個(gè)模塊，分別是單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、鍵盤掃描模塊、加熱模塊和降溫模塊。4.3 基于AT89C51的單片機(jī)小系統(tǒng)本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)小系統(tǒng)如圖2所示：圖2單片機(jī)小系統(tǒng)o 1 3 i 7 Q 1， 3 ' 刊 E7D D-F peFfEWptEFfe,p:p?pe比 kp?p?p?啜皿O 1 3 t i i 7 E?mFlplplplE 即pldthflID這個(gè)小系統(tǒng)由時(shí)鐘脈沖和復(fù)位電路組成，AT89C51內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個(gè)引腳即19、18腳）連接簡(jiǎn)單的石英晶體即可。AT89C51的時(shí)鐘

24、頻率為12MHzAT89C51的復(fù)位弓I腳為第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)時(shí)鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。以12MHz的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖1抹s,兩個(gè)機(jī)器周期為12ws,因此，在第9腳上連接一個(gè)12us以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。對(duì)于上電復(fù)位,復(fù)位引腳上串接了一個(gè)電容，當(dāng)復(fù)位引腳接+5V電壓時(shí)，電容相當(dāng)于短路，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在這段時(shí)間內(nèi)完成復(fù)位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當(dāng)于斷開。還有一種是手動(dòng)復(fù)位，它的接法是在AT89C51復(fù)位引腳所串連的電容上并聯(lián)接一個(gè)按鈕開關(guān)。當(dāng)按鈕沒(méi)按下時(shí)，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)按鈕按下時(shí)，電容對(duì)復(fù)位引腳放電，從而在這個(gè)引腳上

25、產(chǎn)生高電平，達(dá)到復(fù)位的目的。4.4 溫度采集模塊本系統(tǒng)的溫度采集和轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖3所示，它的工作過(guò)程為:系統(tǒng)通過(guò)AD59睬集外界的溫度參數(shù)，并通過(guò)三個(gè)放大器的作用將溫度轉(zhuǎn)化為電流模擬量；此模擬量通過(guò)ADC0804勺轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，便單片機(jī)辨認(rèn)接收。 ni l M“ F ' EUt-OI ”圖3AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖根據(jù)電路圖，說(shuō)明各個(gè)器件的功能如下：OPA1以0c為標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可變電阻R10使其輸出電壓為2.73伏特OPA2減2.73伏特，并反相。OPA3放大5倍并反相。例如：AD590輸出電壓為1.5伏特，則其溫度為：1.5/5<OPA3)+2.732<

26、;OPA2=3.302伏特；3.302/10K=303.2微安培；303.2-273.2=30微安培730C。溫度值OPA1OPA2OPA3ADCVINADC輸出值0c2.732V0V0V0V00H10c2.832V-0.1V0.5V0.5V19H20c2.932V-0.2V1V1V32H30c3.032V-0.3V1.5V1.5V4BH40c3.132V-0.4V2V2V64H50c3.23-0.5V2.5V2.5V7DH2V60c3.332V-0.6V3V3V96H70c3.432V-0.7V3.5V3.5VAFH80C3.53-0.8V4V4VC8H2V90c3.632V-0.9V4.5

27、V4.5VE1H100C3.732V-1V5V5VFAH表1各溫度與3個(gè)OP極ADC0804勺輸入與輸出關(guān)系ViiM*&khDRO產(chǎn)一朗聃19"Vui(+)：DB3冷皿n-A-GNDUB5昔一.T-tLBbDB"UVrefi。INTRC一:CLK-RCS-RI)>C!LIC-INMRADC0804圖4ADC0804如圖4,A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)輸入端的信號(hào)可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而ADCS出的數(shù)字信號(hào)可以提供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。ADC0804t壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：十六進(jìn)二與滿刻度的

28、比率相對(duì)電壓值VREF=2.56伏制高四位字節(jié)低四位字節(jié)高四位字節(jié)電壓低四位字節(jié)電壓F111115/1615/2564.8000.300E111014/1614/2564.4800.280D110113/1613/2564.0600.260C110012/1612/2563.8400.240B101111/1611/2563.5200.220A101010/1610/2563.2000.200910019/169/2562.8800.180810008/168/2562.5600.160701117/167/2562.2400.140601106/166/2561.9200.120501015

29、/165/2561.6000.100401004/164/2561.2800.080300113/163/2560.9600.060200102/162/2560.6400.040100011/161/2560.3200.0200000000表2ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系例如：VIN=3V由上表可知2.880+0.120=3V,為例010110B=96HAD590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V-30V,檢測(cè)的溫度范圍為-55+150C,它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1C,其電流增加1微安培。當(dāng)攝氏溫度為0c時(shí),AD590的電流為273.2微安培，經(jīng)10千歐

30、姆電阻后其電壓為2.732伏特。余者依上述方法類推。利用AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由成數(shù)字信號(hào)后傳送給AT89C5處理。溫度采集和AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖為圖34.5顯示模塊譯碼IC及溫度顯示的電路圖如圖5所示。顯示部分的工作原理是，它將溫度轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即溫度值，經(jīng)由AT89C51的P1口由兩個(gè)譯碼IC輸出并分別送入兩個(gè)七段數(shù)碼管顯示，這兩個(gè)LED都是共陽(yáng)極的。6- I'MJxrgm圖5譯碼IC及溫度顯示BC刑轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的t碼驅(qū)動(dòng)IC,如圖6所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS40其中的7446及7447輸出低電平驅(qū)

31、動(dòng)的顯示碼，用以推動(dòng)共陽(yáng)極7段LED數(shù)碼管；而7448及74LS49輸出高電平驅(qū)動(dòng)顯示碼，用以推動(dòng)共陰極7段LED數(shù)碼管，7446、7447與7448的引腳相同雙并排16pins)"BLRBORB1JUTA"口-CD7447圖6譯碼IC7447DCB、A:BC網(wǎng)輸入引腳。a、b、c、g:7段數(shù)碼管輸出引腳。LT:本引腳為測(cè)試引腳，當(dāng)接高電平時(shí)，所連接的7段LED數(shù)碼管全亮。正常顯示下應(yīng)接低電平。RBI:本引腳為漣波淹沒(méi)輸入引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。BI和RBO本引腳為淹沒(méi)輸入或漣波淹沒(méi)輸出引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。7段LED數(shù)碼管是利用7個(gè)LED®合而成的顯示

32、設(shè)備，可以顯示0到9共10個(gè)數(shù)字。當(dāng)要顯示多個(gè)數(shù)碼管，可分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)數(shù)碼管；當(dāng)要利用人類的視覺暫留現(xiàn)象，則可以采用快速掃描的方式，只要一組驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到顯示多個(gè)數(shù)碼管的目的。一般來(lái)說(shuō)，7段LED數(shù)碼管可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種，共陽(yáng)極就是把所有LED的陽(yáng)極連接到共同的接點(diǎn)comi而每個(gè)LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp小數(shù)點(diǎn)）；同樣的，共陰極就是把所有LED的陰極連接到共同的接點(diǎn)comi而每個(gè)LED的陽(yáng)極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp小數(shù)點(diǎn)）。4.6鍵盤掃描25 / 46圖7鍵盤掃描電路圖7是鍵盤掃描的電路圖，其中74922是鍵盤掃描IC。鍵盤掃描電路的原理是，將鍵盤接

33、在一個(gè)鍵盤掃描IC74922上，當(dāng)在鍵盤上按下鍵時(shí)，相關(guān)的鍵碼將通過(guò)74922的A、B、CD口線傳遞給AT89C51單片機(jī)。鍵盤采用電話式鍵盤，結(jié)構(gòu)如圖8所示。鍵盤是接在鍵盤掃描IC74922上圖6所示）上面的，鍵盤的輸入通過(guò)74922的X1X和Y1Y4輸入。X1X2X3鑒于鍵盤掃123456789*0#圖8電Y話式鍵盤描IC為4*4形式,Y4接鍵以下鍵盤編碼每行后面都有0FFH以配合硬件使用。按鍵123456對(duì)應(yīng)編010203040506H碼HHHHH按鍵789*0#對(duì)應(yīng)編0708090A00OB碼HHHHHH表3鍵盤編碼鍵盤掃描IC74922的工作過(guò)程：X1X3接鍵盤的行，Y1盤的列，按鍵

34、信息由這幾個(gè)口輸入，由AB、C、D四個(gè)口輸出到P3口的低四位，再通過(guò)P1口經(jīng)過(guò)譯碼IC顯示在LED上。鍵盤掃描芯片不斷查詢是否有按鍵輸入，當(dāng)查詢到有按鍵時(shí)，DA置1,同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的程序，比較溫度是否超出上、下限，進(jìn)而決定是加熱還是降溫。4.7WP型溫室加熱器如圖7所示，在AT89C51的P2.1口上接一個(gè)繼電器，將加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時(shí)，單片機(jī)控制P2.1口，使之置1,進(jìn)而控制加熱器加熱。4.8降溫模塊如圖7所示，在AT89C51的P2.2口上接一個(gè)繼電器，將降溫風(fēng)扇接在此繼電器上。需要降溫時(shí)，單片機(jī)控制P2.2口，使之置1,進(jìn)而控制降溫風(fēng)扇降溫。第五章軟件設(shè)計(jì)5.1 軟件設(shè)計(jì)本

35、系統(tǒng)的工作流程是，操作人員可以從鍵盤上輸入要設(shè)定的溫度值。當(dāng)此溫度值與當(dāng)前溫度不同時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)采取調(diào)節(jié)的動(dòng)作。當(dāng)設(shè)定溫度大于測(cè)定溫度時(shí)，則使加熱器工作；當(dāng)設(shè)定溫度小于測(cè)定溫度時(shí)，則開啟降溫風(fēng)扇。此程序流程包括4個(gè)部分。第一部分是主程序，它描述的是程序的總體結(jié)構(gòu)；第二部分是定時(shí)器T0的描述，它的功能是將實(shí)際溫度和設(shè)定的溫度比較，再作出相應(yīng)的動(dòng)作；第三部分是鍵盤掃描部分；第四部分是顯示部分，用于顯示溫度值。5.1.1 主程序圖9主程序本溫度度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路見圖9的主程序流程圖，系統(tǒng)采用溫度傳感器AD590采集溫度數(shù)據(jù)，再由ADC0804莫數(shù)轉(zhuǎn)換器將溫度轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)。本系

36、統(tǒng)將溫度總體控制在20c到30c之間，并且可以通過(guò)鍵盤輸入要設(shè)定的溫度值，并通過(guò)7段數(shù)碼管顯示出來(lái)。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行期間，有一個(gè)定時(shí)器T0中斷每隔20ms掃描一次，用于當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度的比較，然后發(fā)出加溫或降溫的命令。程序代碼如下：ORG00HJMPSTARTORG0BHJMPTIM0START:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#60MOVTL0,#76SETBTR0MOVIE,#82HMOVR4,#09HMOVR0,#30HCLEAR:MOVR0,#00HDJNZR4,CLEARMOVA,#00HMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV34H,AMOVA,#01H

37、MOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV35H,AMOV36H,#0FFHSTART0:MOVXR0,AWAIT:JBP3.4,KEYINJBP2.0,ADCJMPWAITADC:MOVXA,R0MOV37H,ACLRCSUBBA,36HJCTDOWNTUP:MOVA,37HCLRCSUBBA,34HJNCPOFFJMPLOOPPON:CLRP2.1JMPSTART0POFF:SETBP2.129 / 46JMPLOOPTDOWN:MOVA,37HCLRCSUBBA,35HJCPONJMPLOOPLOOP:MOV36H,37HCLRAMOVR4,#0FFHDJNZR4,$C

38、ALLL1MOV21H,#10HNOVR1,#30HDISP1:CALLDISPDJNZ21H,DISP1JMPSTART05.1.2 定時(shí)器T0中斷NNY圖10定時(shí)器T0中斷子程序定時(shí)器T0中斷的工作流程如圖10所示。當(dāng)定時(shí)器T0發(fā)生中斷時(shí)，就將按鍵輸入的設(shè)定的溫度值與當(dāng)前的溫度值比較。當(dāng)輸入的溫度值大于當(dāng)前測(cè)定的溫度值，單片機(jī)就控制加熱器加熱；當(dāng)設(shè)定的溫度值小于當(dāng)前測(cè)定的溫度值，就開啟降溫風(fēng)扇。程序代碼如下：TIM0:PUSHACCPUSHPSWMOVTH0,#60MOVTL0,#76MOVA,33HCJNEA,31H,TMOVA,32HCJNEA,30H,TJMPOFFT:JCOFFCL

39、RP2.1RETURN:POPPSWPOPACCRETIOFF:SETBP2.1JMPRETURNDELAY:MOVR7,#06D1:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR7,D1RET30H用于暫時(shí)存放要顯5.1.3 顯示模塊顯示子程序流程圖如圖11所示:<說(shuō)明:示溫度的高四位，31H用于暫時(shí)存放要顯示溫度的低四位，38H用于存放最終要顯示在7段數(shù)碼管上的溫度值；D1、D2分別表示兩個(gè)7MOV38H,AINCR133 / 46MOVA,R1ANLA,#0FHSWAPAORLA,38HMOVP1,ACALLDELAYRET5.1.4 按鍵掃描將鍵盤接在一個(gè)鍵盤掃描IC74922上

40、，所按鍵將被此芯片處理后傳送給單片機(jī)處理。工作流程如圖9所示。如果要設(shè)定新的溫度值，操作流程為：按“*”一要設(shè)定的溫度值一按“*：這樣就完成了溫度的設(shè)定。程序代碼如下：KEYIN:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0FHMOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRXRLA,#0AHJNZSTART0JBP3.4,KEYIN1CALLDISPMOVR5,4FHD4:MOVR7,#0FFHD3:MOVR6,#0FFHD2:JBP3.4,KEYIN1DJNZR6,D2DJNZR7,D3DJNZR5,D4JMPSTART0KEYIN1:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0FHM

41、OVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOV20H,AXRLA,#0AHJZX1MOVA,20HXRLA,#0BHJZWAIT1MOVA,20HXCH A,32H# / 46XCHA,33H5.1.5 源程序程序要完成的功能是將總體溫度控制在2030c之間，在這個(gè)范圍內(nèi)，可以設(shè)定任一溫度值，并使之達(dá)到恒溫效果；如果超出這個(gè)范圍，則程序自動(dòng)控制繼電器工作使溫度穩(wěn)定在這個(gè)范圍之間。程序中各寄存器說(shuō)明如下：30H31H:所測(cè)得的實(shí)際溫度32H33H:鍵盤設(shè)定的溫度34H:系統(tǒng)的上限溫度值30C)35H:系統(tǒng)的下限溫度值20C)36H:舊溫度值的存放地址源程序如下：ORG00HJMPSTA

42、RTORG0BHJMPTIM0START:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#60MOVTL0,#76SETBTR0MOVIE,#82HMOVR0,#30HCLEAR:MOVR0,#00HDJNZR4,CLEARMOVA,#00HMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV34H,AMOVA,#01HMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,A+DPTRMOV35H,AMOV36H,#0FFHSTART0:MOVXR0,AWAIT:JBP3.4,KEYINJBP2.0,ADCJMPWAITADC:MOVXA,R0MOV37H,ACLRCSUBBA,36HJCTDOWNTUP

43、: MOV A,37H# / 46CLRCSUBBA,34HJNCPOFFJMPLOOPPON:CLRP2.1JMPSTART0POFF:SETBP2.1JMPLOOPTDOWN:MOVA,37HCLRCSUBBA,35HJCPONJMPLOOPLOOP:MOV36H,37HCLRAMOVR4,#0FFHDJNZR4,$CALLL1MOV21H,#10HNOVR1,#30HDISP1:CALLDISPJMPSTART0L1:CLRCMOV30H,#00HMOV31H,#00HMOVR3,#08HNEXT:RLCAMOVR2,AMOVA,30HADDCA,30HDAAMOV30H,AMOVA,3

44、1HADDCA,31HDAAMOV31H,AMOVA,R2DJNZR3,NEXTL2:MOVA,30HADDA,30HDAAMOVA,31HMOV 30H,A# / 46ADDCA,31HDAAMOV31H,ARETKEYIN:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0FHMOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRXRLA,#0AHJNZSTART0JBP3.4,KEYIN1MOVR1,#32HCALLDISPMOVR5,4FHD4:MOVR7,#0FFHD3:MOVR6,#0FFHD2:JBP3.4,KEYIN1DJNZR6,D2DJNZR7,D3DJNZR5,D4JMPSTART0KEYIN1:JBP3.4,$MOVA,P3ANLA,#0