畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫室大棚內(nèi)溫度檢測與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、XXX大學(xué)XXX學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目：溫室大棚內(nèi)的溫度檢測與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)部：專業(yè)班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師職稱：201 年月日溫室大棚內(nèi)的溫度檢測與控制系統(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對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時采集與控制，實(shí)現(xiàn)溫室溫度的自動控制。本系統(tǒng)由單片機(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部分組成。可以通過按鍵設(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，通過加熱器加熱，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。通過該系

2、統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效、可靠地檢測與控制，從而保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度傳感器；溫度控制；溫度顯示；鍵盤輸入；溫室Automatic Temperature-Control System ofGreenhouse (Collegeof Physics Science and Information Engineering,JishouUniversity,Jishou, Hunan 416000)AbstractThis system takes the AT89C51 singlechip as the control core, us

3、ing the temperature sensor AD590 to carry on real-time gathering and controlling to the greenhouse of vegetables, so it can realizes auto-control to the greenhouses temperature. This system contains the miniature singlechip system module, the temperature gathering module, the heatermodule, the drop-

4、temperature module, the key pressed module and the display module. The gathering temperature or the setting temperature is displayed through the seven-seg LED. It can be established new temperature value in the greenhouse through pressing buttons, when this temperature value is higher than the gathe

5、ring temperature value, then makes the heater work in order to achieve the defined value; Otherwise, the heater knocks off, and opens the ventilator as fast as to achieve the supposed temperature. It will be effective and reliable to exam and control the temperature of the greenhouse by using this s

6、ystem, thus guarants the crop growing fine under the best temperature condition, and enhances the crops quality and output.Key words: Single chip; Temperature sensor; Temperature control; Temperature display; Keyboard entry; Greenhouse 目 錄1 引言12 硬件設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)思路32.2 總體設(shè)計(jì)框圖32.3 基于AT89C51的單片機(jī)小系統(tǒng)42.3.1 時鐘

7、脈沖42.3.2 復(fù)位電路52.4溫度采集模塊52.4.1 與溫度傳感器AD590配合使用的各個運(yùn)算放大器OPA的功能62.4.2 溫度轉(zhuǎn)換器ADC0804的功能72.5 顯示模塊92.5.1 譯碼IC 74479段LED數(shù)碼七管102.6 鍵盤掃描112.6.1 鍵盤112.6.2 鍵盤掃描芯片122.7 WP型溫室加熱器122.8降溫模塊133軟件設(shè)計(jì)153.1 主程序153.2 定時器T0中斷173.3 顯示模塊193.4 按鍵掃描204 測試分析23結(jié)束語24參考文獻(xiàn)25致謝26附錄27附錄1系統(tǒng)電路圖27附錄2 源程序代碼271 引言溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量1。其

8、中溫度是一個非常重要的過程變量，因?yàn)樗苯佑绊懝まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究、對外貿(mào)易以及人民生活各個領(lǐng)域。因此，作為溫度控制系統(tǒng)的恒溫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、石油、化工、冶金、食品、醫(yī)藥、商檢、國防、教學(xué)、科研等領(lǐng)域。溫度的合理、準(zhǔn)確、便捷的控制對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)水平具有重要意義。作為人口大國，通過發(fā)展高科技提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量有著十分現(xiàn)實(shí)的實(shí)際意義。而運(yùn)用農(nóng)業(yè)恒溫系統(tǒng)是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的核心內(nèi)容之一。運(yùn)用于農(nóng)業(yè)的恒溫系統(tǒng)是一種通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境因子實(shí)時調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，集農(nóng)業(yè)科技上的高、精、尖技術(shù)和計(jì)算機(jī)自動控制技術(shù)于一體，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的恒溫系統(tǒng)采用模擬電

9、路設(shè)計(jì)，存在不可避免的缺陷，如溫度控制的精度差，易出現(xiàn)溫度的漂移，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏友好的人機(jī)截面，溫度控制的實(shí)時性差等。隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。隨著單片機(jī)及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。溫室環(huán)境控制是在充分利用自然資源的基礎(chǔ)上，通過改變環(huán)境變量，如溫度、濕度、光度等來獲得植物的最佳生長環(huán)境，從而達(dá)到增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、調(diào)節(jié)作物生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。溫室控制應(yīng)做到：1）溫室中承載的是有生命的植物，因此保證溫室中培育對象的安全是最基本的要求。2）為了保證溫室中培育對象的良性

10、生長，溫室的氣候調(diào)節(jié)過程需緩慢進(jìn)行，應(yīng)盡可能通過各種設(shè)施運(yùn)作減少溫室外部氣候變化對溫室環(huán)境氣候的影響。3）嚴(yán)格按照溫室中培育對象的生長規(guī)律分階段對溫室進(jìn)行控制，在每個階段都需保證環(huán)境氣候、水肥、放病蟲害等指標(biāo)達(dá)到要求。4）隨時根據(jù)市場現(xiàn)有的信息預(yù)測市場未來的變化，從而決定對溫室的投入，控制產(chǎn)品的上市時間。5）實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中保護(hù)生態(tài)環(huán)境，因此溫室生產(chǎn)要考慮生態(tài)效益的要求，不施農(nóng)藥，保持土壤原有酸堿度，保護(hù)地下水和空氣不受污染等。6）盡可能低成本運(yùn)作，例如盡量利用太陽能，選擇最適宜的加溫溫度，營養(yǎng)液在線檢測和循環(huán)使用，盡可能低成本通風(fēng)、低消耗除濕。7）溫室控制系統(tǒng)的

11、最理想目標(biāo)是保證良好的綜合效益，即在保證生態(tài)效益的前提下，提高經(jīng)濟(jì)效益，也就是產(chǎn)量提高、能源消耗降低、資源消耗減少。本文設(shè)計(jì)的恒溫系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)2控制技術(shù)對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有操作簡單便捷、采集方便準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低以及節(jié)省能源的特點(diǎn)，可明顯增加使用者的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)不但可以推行到溫室中，還可以應(yīng)用于其他進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的場合。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這種溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)有了越來越多的應(yīng)用，給人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的便利。比如說溫度控制系統(tǒng)可以應(yīng)用在各種高檔智能連棟溫室、日光溫室生態(tài)酒店、生態(tài)洗浴工程設(shè)計(jì)、家庭休閑溫室、異型溫室、樓頂溫室設(shè)計(jì)、現(xiàn)代化畜禽舍的設(shè)計(jì)等等。2 硬件設(shè)計(jì)

12、本系統(tǒng)要控制的對象為這樣一個規(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，長為20m，地面面積為130平方米3。要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持在2030之間，在這個區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。2.1 設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示，溫室溫度自動控制系統(tǒng)總體電路圖見附錄一。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部分組成。通過按鍵設(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，通過加熱器加熱，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)對溫度的控制范

13、圍在2030，溫度控制的誤差小于等于0.5。通過使用該系統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行有效、可靠地檢測與控制,保證大棚內(nèi)作物在最佳的溫度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖AT89C51控制系統(tǒng)溫度采集鍵盤掃描WP型溫室加熱器顯示降溫模塊圖2.1系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)分為六個模塊，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?，F(xiàn)分別介紹如下：2.3 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MCS51系列中的AT89C51單片機(jī)4。AT89C51單片機(jī)小系統(tǒng)如圖3.1所示：圖3.1 單片機(jī)小系統(tǒng)這個小系統(tǒng)由兩部分組成，現(xiàn)介紹如下：2

14、.3.1 時鐘脈沖AT89C51內(nèi)部已具備振蕩電路，只要在接地引腳上面的兩個引腳（即19、18腳）連接簡單的石英晶體即可。AT89C51的時鐘頻率為12MHz。2.3.2 復(fù)位電路 AT89C51的復(fù)位引腳（Reset）5為第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過2個機(jī)器周期（一個機(jī)器周期為6個時鐘脈沖），即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。以12MHz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖1us,兩個機(jī)器周期為12us,因此，在第9腳上連接一個12us以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。對于上電復(fù)位，復(fù)位引腳上串接了一個電容，當(dāng)復(fù)位引腳接 +5伏電壓時，電容相當(dāng)于短路，經(jīng)過一段時間（在這段時間內(nèi)完成復(fù)位）后，電容處于充電狀態(tài)

15、，相當(dāng)于斷開。還有一種是手動復(fù)位,它的接法是在AT89C51復(fù)位引腳所串連的電容上并聯(lián)接一個按鈕開關(guān)。當(dāng)按鈕沒按下時，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)按鈕按下時，電容對復(fù)位引腳放電，從而在這個引腳上產(chǎn)生高電平，達(dá)到復(fù)位的目的。2.4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3.2所示，它的工作過程為：系統(tǒng)通過AD5906采集外界的溫度參數(shù)，并通過三個放大器的作用將溫度轉(zhuǎn)化為電流模擬量；此模擬量通過ADC08047的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，以便單片機(jī)辨認(rèn)接收。圖3.2AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖根據(jù)電路圖，說明各個器件的功能如下：2.4.1 與溫度傳感器AD590配合使用的各個運(yùn)算放大器OPA的功

16、能如上圖3.2所示：OPA1：以0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（OPA2）=3.302伏特；3.302/10K=303.2微安培；303.2-273.2=30微安培30。注意：ADC0804的VREF=2.56V。表1 各溫度與3個OPA及ADC0804的輸入與輸出關(guān)系溫度值OPA1OPA2OPA3ADC VINADC輸出值02.732V0V0V0V00H102.832V-0.1V0.5V0.5V19H202.932V-0.2

17、V1V1V32H303.032V-0.3V1.5V1.5V4BH403.132V-0.4V2V2V64H503.232V-0.5V2.5V2.5V7DH603.332V-0.6V3V3V96H703.432V-0.7V3.5V3.5VAFH803.532V-0.8V4V4VC8H903.632V-0.9V4.5V4.5VE1H1003.732V-1V5V5VFAH2.4.2 溫度轉(zhuǎn)換器ADC0804的功能圖3.3 ADC0804（1）如圖3.3所示，所謂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轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。信號輸入端的信號可以是傳感器或是轉(zhuǎn)換器的輸出，而ADC輸出的數(shù)字信號可以提

18、供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。（2）ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：表2 ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系十六進(jìn)制二進(jìn)制碼二與滿刻度的比率相對電壓值VREF=2.56伏高四位字節(jié)低四位字節(jié)高四位字節(jié)電壓低四位字節(jié)電壓F111115/1615/2564.8000.300E111014/1614/2564.4800.280D110113/1613/2564.0600.260C110012/1612/2563.8400.240B101111/1611/2563.5200.220A101010/1610/2563.2000.200910019/169/2562.8800.180

19、810008/168/2562.5600.160701117/167/2562.2400.140601106/166/2561.9200.120501015/165/2561.6000.100401004/164/2561.2800.080300113/163/2560.9600.060200102/162/2560.6400.040100011/161/2560.3200.0200000000例如：VIN=3V，由上表可知2.880+0.120=3V，為10010110B=96H。（3）AD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V30V，檢測的溫度范圍為-55+150，它有

20、非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1微安培。當(dāng)攝氏溫度為0時，AD590的電流為273.2微安培，經(jīng)10千歐姆電阻后其電壓為2.732伏特。余者依上述方法類推。（4）利用AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送給AT89C51處理。（5）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3.2。2.5 顯示模塊譯碼IC及溫度顯示的電路圖如圖3.4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口由兩個譯碼IC輸出并分別送入兩個七段數(shù)碼管顯示8，這兩個LED都是共陽極的。圖3.4 譯碼IC及溫度顯示2.

21、5.1 譯碼IC 7447BCD碼轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動IC，如圖3.5所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS499。其中的7446及7447輸出低電平驅(qū)動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數(shù)碼管；而7448及74LS49輸出高電平驅(qū)動顯示碼，用以推動共陰極7段LED數(shù)碼管，7446、7447與7448的引腳相同（雙并排16pins）。7447引腳說明：1、D、C、B、A：BCD碼輸入引腳。2、a、b、c、g：7段數(shù)碼管輸出引腳。3、/LT：本引腳為測試引腳，當(dāng)接高電平時，所連接的7段LED數(shù)碼管全亮。正常顯示下應(yīng)接低電平。4、/RBI：本引腳為漣波淹沒輸入引腳，正

22、常顯示下應(yīng)接低電平。5、/BI和/RBO：本引腳為淹沒輸入或漣波淹沒輸出引腳，正常顯示下應(yīng)接低電平。圖3. 5 譯碼IC 74472.5.2段LED數(shù)碼七管7段LED數(shù)碼管是利用7個LED組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示0到9共10個數(shù)字。當(dāng)要顯示多個數(shù)碼管，可分別驅(qū)動每個數(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)動電路即可達(dá)到顯示多個數(shù)碼管的目的。一般來說，7段LED數(shù)碼管可分為共陽極和共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同的接點(diǎn)com，而每個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

23、點(diǎn)com，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點(diǎn)）。2.6 鍵盤掃描圖3.6是鍵盤掃描的電路圖，其中7492210是鍵盤掃描IC。鍵盤掃描電路的原理是，將鍵盤接在一個鍵盤掃描IC 74922上，當(dāng)在鍵盤上按下鍵時，相關(guān)的鍵碼將通過74922的A、B、C、D口線傳遞給AT89C51單片機(jī)。圖3.6 鍵盤掃描電路2.6.1 鍵盤本鍵盤采用電話式鍵盤，其結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。鍵盤是接在鍵盤掃描IC 74922（上圖3.6所示）上面的，鍵盤的輸入通過74922的X1X4和Y1Y4輸入。 X1 X2 X3Y1123456789*0#Y2Y3Y4圖3.7 電話式鍵盤但鑒于鍵盤掃描I

24、C為4*4形式，以下鍵盤編碼每行后面都有0FFH，以配合硬件使用。按鍵及分別對應(yīng)的鍵盤編碼如表3所示：表3 鍵盤編碼按鍵123456對應(yīng)編碼01H02H03H04H05H06H按鍵789*0#對應(yīng)編碼07H08H09H0AH00HOBH2.6.2 鍵盤掃描芯片鍵盤掃描芯片74922的圖形如圖3.6所示。鍵盤掃描IC 74922的工作過程是這樣的：X1X4接鍵盤的行，Y1Y4接鍵盤的列，按鍵信息由這幾個口輸入，由A、B、C、D四個口輸出到P3口的低四位，再通過P1口經(jīng)過譯碼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，DA置1，同時執(zhí)行相應(yīng)的程序，比較溫度是否超出上、

25、下限，進(jìn)而決定是加熱還是降溫。2.7 WP型溫室加熱器如圖3.6所示，在AT89C51的P2.1口上接一個繼電器，將加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時，單片機(jī)控制P2.1口，使之置1，進(jìn)而控制加熱器加熱。傳統(tǒng)的空氣對流加熱系統(tǒng)，通過反復(fù)循環(huán)，重復(fù)加熱冷空氣，加熱空氣時自上而下，先加熱溫室的上層，然而地板處在最后，所以很難加熱，因此十分耗費(fèi)能量。WP型溫室加熱器是從下至上進(jìn)行加熱的。溫室中的物體和地面由表面吸收熱量，同時又向四周的空氣輻射，從而保持整個空間很暖和，這種方式，可以節(jié)約能量并減少運(yùn)行費(fèi)用。WP型溫室加熱器具有如下特點(diǎn)：(1) 高效節(jié)能。本產(chǎn)品消耗的能量比鍋爐供暖減少25%，比傳統(tǒng)煤

26、爐降低40%以上,從而大大降低了加熱運(yùn)行成本。(2) 傳熱效率高。產(chǎn)品由于采用了高科技熱超導(dǎo)技術(shù)，升溫速度特別快。(3) 投資成本低廉。與傳統(tǒng)的利用鍋爐干燥方式相比，省去了專用鍋爐房、水處理、水分析、管道、閥門、換熱器等設(shè)施，投資減少近一半，因而價格便宜。(4) 本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、使用壽命長。WP型溫室加熱器特別適合寒冷地區(qū)各類蔬菜溫室大棚、花房、家禽動物養(yǎng)殖場等需要加熱保溫的場所。在溫室加熱器充分保證棚溫室適宜溫度后，選擇附加值高的蔬菜、花卉必將切實(shí)提高廣大用戶的經(jīng)濟(jì)效益。2.8降溫模塊如圖3.6所示，在AT89C51的P2.2口上接一個繼電器,將降溫風(fēng)扇接在此繼電器上。需

27、要降溫時，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。當(dāng)室內(nèi)溫度較高需要降溫時，就要用到降溫模塊了。在此處的溫室中，降溫模塊包含了兩個部分：(1) 自然通風(fēng)由于這里的溫室周圍和頂層留了通風(fēng)窗（側(cè)窗與天窗），故可以采用自然通風(fēng)的方式來降溫。當(dāng)室內(nèi)溫度由于日照而提高時，熱空氣會因密度降低而上浮，由天窗溢出，而外界空氣由側(cè)窗流入造成對流，溫度差異愈大時其流速愈快。自然通風(fēng)在冬天效果最好，因?yàn)榇藭r內(nèi)外空氣的溫差最大。由于空氣溫差，可使屋頂排氣孔成為絕佳的出氣口，側(cè)面排氣孔則成為絕佳的進(jìn)氣口。當(dāng)天氣很熱時，內(nèi)外的空氣溫差就很小，甚至不存在。事實(shí)上，當(dāng)最需要通風(fēng)的時候往往是自然通風(fēng)最小的時候。若

28、通風(fēng)是外界風(fēng)所引起，則較溫暖的地區(qū)，使用自然通風(fēng)會有較佳的效果。(2) 機(jī)械通風(fēng)機(jī)械式通風(fēng)一般指的是使用降溫風(fēng)扇等降溫設(shè)備將溫室內(nèi)的熱空氣強(qiáng)制抽出，同時由于壓差而將大氣吸入，達(dá)到通風(fēng)的效果。這個方案需要維持適當(dāng)?shù)臍饷苄?，才能使空氣由進(jìn)氣口進(jìn)，由排氣風(fēng)機(jī)出；但是也因?yàn)闅饷芏菀子袩崂鄯e的現(xiàn)象，是以在設(shè)計(jì)上需注意通風(fēng)量的大小，至少其降溫效果要優(yōu)于自然通風(fēng)，即要比在同一地點(diǎn)采用側(cè)窗配合天窗的溫室的降溫效果要好。利用風(fēng)扇在溫室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓的強(qiáng)行通風(fēng)方式比自然通風(fēng)系統(tǒng)可靠，通常將通風(fēng)率設(shè)計(jì)為每一分鐘一個溫室體積(1 AC, Air Change)的通氣風(fēng)量率。一間10m x 33m的溫室大約需700 m3

29、/min的通氣風(fēng)量率。由kW 馬達(dá)帶動的風(fēng)機(jī)（系統(tǒng)負(fù)壓為2.5 厘米水柱）可提供此風(fēng)量率。若風(fēng)扇以平均每天消耗1元計(jì)算，則業(yè)者每月每平方米溫室面積的電費(fèi)應(yīng)為1元。電費(fèi)會隨季節(jié)、作物種類和地理位置的不同而有所差異。由于這種降溫方法需要耗電，相比于自然通風(fēng)，這是它的缺點(diǎn)。在這個溫室大棚中，運(yùn)用的是自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的方式。當(dāng)需要降溫的幅度不大時，則打開天窗和側(cè)窗，利用自然通風(fēng)來降溫，這樣既可達(dá)到很好的降溫效果，又節(jié)省了開支。而當(dāng)要降溫的幅度偏高或者自然條件下不適合用自然通風(fēng)降溫時，就采取機(jī)械通風(fēng)的方式來降溫。當(dāng)然，在自然條件允許的條件下，采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的降溫方式可以達(dá)到更好的降

30、溫效果。3軟件設(shè)計(jì)本系統(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，單片機(jī)控制系統(tǒng)采取調(diào)節(jié)的動作。當(dāng)設(shè)定溫度大于測定溫度時，則使加熱器工作；當(dāng)設(shè)定溫度小于測定溫度時，則開啟降溫風(fēng)扇。此程序流程包括4個部分。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（系統(tǒng)總程序見附錄2）。3.1 主程序主程序流程圖如圖3.8所示：YN按鍵程序顯示A/D轉(zhuǎn)換完成否？判斷有無按鍵？A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)初始化開始NY圖3.8 主程序本溫度控制系

31、統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路見圖3.8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模數(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)。本系統(tǒng)將溫度總體控制在20到30之間，并且可以通過鍵盤輸入要設(shè)定的溫度值，并通過7段數(shù)碼管顯示出來。在整個系統(tǒng)的運(yùn)行期間，有一個定時器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：ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIM0 ;定時器T0中斷子程序START: MOV TMOD,#01H ;選擇TIMER0，MODE1 MOV TH0,#60 MOV TL0,#76 SET

32、B TR0 ;啟動定時器T0 MOV IE,#82H MOV R4,#09H ;(30H)-(38H)寄存器 MOV R0,#30HCLEAR: MOV R0,#00H ;清除RAM(30H)-(38H) DJNZ R4,CLEAR MOV A,#00H MOV DPTR,#TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV 34H,A ;(34H)為上限溫度-30度 MOV A,#01H MOV DPTR,#TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV 35H,A ;(35H)為下限溫度-20度 MOV 36H,#0FFH ;(36H)為存儲的舊溫度值START0: MOVX R0,A ;

33、 /WR=0,ADC0804開始轉(zhuǎn)換WAIT: JB P3.4,KEYIN ; P3.4=1表示有按鍵，轉(zhuǎn)往按鍵子程序 JB P2.0,ADC ;檢測ADC0804轉(zhuǎn)換完成否？P2.0=1，; 則完成 JMP WAITADC: MOVX A,R0 ;將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送入累加器 MOV 37H,A ;溫度的比較。將現(xiàn)溫度值存入37H CLR C SUBB A,36H ;現(xiàn)溫度值減去舊溫度寄存器的值 JC TDOWNTUP: MOV A,37H ;將現(xiàn)溫度值存入A CLR C SUBB A,34H ;與上限溫度作比較 JNC POFF ;C=0表示比上限溫度大，必須停止加熱 JMP LOOPPON:

34、 CLR P2.1 JMP START0POFF: SETB P2.1 ;繼電器不動作，即停止加熱 JMP LOOPTDOWN: MOV A,37H ;將現(xiàn)溫度值存入A CLR C SUBB A,35H ;與下限溫度作比較 JC PON ;C=1表示比下限溫度小，須加熱 JMP LOOPLOOP: MOV 36H,37H ;將現(xiàn)溫度值存入36H中 CLR A MOV R4,#0FFH ;延遲 DJNZ R4,$ CALL L1 ;二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 MOV 21H,#10H ;顯示延遲 NOV R1,#30HDISP1: CALL DISP ;溫度值的顯示 DJNZ 21H,DISP1 JMP

35、 START03.2 定時器T0中斷定時器T0中斷的工作流程如圖3.9所示。當(dāng)定時器T0發(fā)生中斷時，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)前測定的溫度值，就開啟降溫風(fēng)扇。定位裝入初值比較的十位相同？比較的個位相同？開啟降溫風(fēng)扇返回加熱器工作設(shè)定溫度測定溫度？加熱器停止工作YNYNNY圖3.9 定時器T0中斷子程序程序代碼如下：TIM0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#60 ;重設(shè)中斷時間 MOV TL0,#76 MOV A,33H CJNE A,31H,T ;設(shè)定溫度的十位是否等于所

36、 ;測溫度的十位數(shù) MOV A,32H CJNE A,30H,T ;設(shè)定溫度的個位是否等于所 ;測溫度的個位數(shù) JMP OFF ;個位相等，則令加熱器停止加熱T: JC OFF ;設(shè)定溫度小于現(xiàn)在溫度，停止加熱 CLR P2.1 ;否則加熱RETURN: POP PSW POP ACC RETIOFF: SETB P2.1 ;停止加熱 JMP RETURNDELAY: MOV R7,#06 ;顯示器掃描時間D1: MOV R6,#248 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RET3.3 顯示模塊顯示子程序流程圖如圖3.10所示:（說明：30H用于暫時存放要顯示溫度的高四位，31H用于暫時

37、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7段數(shù)碼管的存儲地址。）?。?0H）高四位為D1取（31H）低四位為D2返回將（38H）的值送P1將（30H）、（31H）合成為（38H）延時DISP圖3.10 顯示子程序系統(tǒng)提供溫度的顯示功能，將溫度用兩個7段數(shù)碼管顯示出來。程序如下：DISP: MOV A,R1 ANL A,#0F0H ;D1值：取(30H)高4位 SWAP A MOV 38H,A INC R1 MOV A,R1 ANL A,#0FH ;D2值：取(31H)低4位 SWAP AORL A,38H ;D1,D2合成為8位 MOV P

38、1,A ;送給7段數(shù)碼管顯示 CALL DELAY ;掃描延遲 RET3.4 按鍵掃描按鍵掃描子程序流程圖如圖3.11所示:按鍵是“*”？YYNN有新的按鍵？是“*”？是“#”？顯示NNYY按鍵 圖3.11 按鍵子程序?qū)㈡I盤接在一個鍵盤掃描IC 74922上，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3.11所示。如果要設(shè)定新的溫度值，操作流程為：按“*”要設(shè)定的溫度值按“*”，這樣就完成了溫度的設(shè)定。程序代碼如下：KEYIN: JB P3.4,$ ;有按鍵，放開否？MOV A,P3 ;是則讀74922的按鍵值 ANL A,#0FH ;取有效的低4位 MOV DPTR,#TABLE

39、;至TABLE取鍵盤轉(zhuǎn)換碼 MOVC A,A+DPTR XRL A,#0AH ;是否按“*”？ JNZ START0 ;不是，回到現(xiàn)在溫度模式 JB P3.4,KEYIN1 ;有新的按鍵否？ MOV R1,#32H ;無，設(shè)定溫度顯示地址 CALL DISP ;顯示設(shè)定溫度地址中的值 MOV R5,4FH ;幾秒鐘后無按鍵則自動解除 ;設(shè)定溫度模式D4: MOV R7,#0FFHD3: MOV R6,#0FFHD2: JB P3.4,KEYIN1 DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D3 DJNZ R5,D4 JMP START0KEYIN1: JB P3.4,$ ;按鍵放開否？ MOV A

40、,P3 ;放開則讀74922鍵盤值 ANL A,#0FH MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV 20H,A ;按鍵值存入(20H) XRL A,#0AH ;是否按“*”？ JZ X1 ;是，則溫度設(shè)定完成 MOV A,20H XRL A,#0BH ;#未設(shè)定鍵 JZ WAIT1 MOV A,20H ;不是*、#，則為數(shù)字鍵 XCH A,32H ;按鍵值存入(32H)，(33H) XCH A,33H4 測試分析通過偉福編譯器編譯，觀察各個寄存器和輸出端口的值，發(fā)現(xiàn)程序能夠完成既定的各項(xiàng)功能。溫室結(jié)構(gòu)的參數(shù)為：屋脊高5.2m，檐高3m，單跨度6.5m，長為20m，地面

41、面積為130平方米。這個薄膜溫室的特點(diǎn)是：1. 能在可見光0.40.7微米范圍內(nèi)得到最大光照。2. 薄膜內(nèi)表面的涂層處理能夠有效地解決溫室結(jié)露。3. 三層共擠技術(shù)使薄膜外層表面形成光滑表面，有效防止灰塵堆積。4. 采用雙層充氣膜，可大大提高溫室保溫性能，節(jié)省運(yùn)行成本。要求溫度的上限為30，下限為20。通過對溫室運(yùn)行時的實(shí)際觀測，摘錄一組數(shù)據(jù)如表1所示：表1 測試數(shù)據(jù)溫度提升區(qū)間()2022222525272730所需時間（s）60906090實(shí)際達(dá)到的溫度值()216247272303絕對誤差（）04030203從運(yùn)行結(jié)果來看，控制后的溫度誤差范圍小于等于0.5,控制后的溫室溫度能夠達(dá)到作物生

42、長環(huán)境的要求。結(jié)束語根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要和環(huán)境調(diào)控的簡單實(shí)用，作物整個生長周期被分為兩個階段，即營養(yǎng)生長階段和生殖生長階段。在營養(yǎng)生長階段，采取溫度優(yōu)先的控制策略，減少能量消耗，降低調(diào)控機(jī)構(gòu)的操作運(yùn)行成本；而在作物的生殖生長階段，通過有機(jī)結(jié)合作物生長模型、溫室控制機(jī)構(gòu)的調(diào)控效果模型和成本模型，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)目標(biāo)的決策過程。從實(shí)際決策的實(shí)例來看，采用經(jīng)濟(jì)最優(yōu)目標(biāo)的策略來進(jìn)行溫室環(huán)境調(diào)控，給出最佳的溫室環(huán)境控制方案，既能保證作物適宜的生長環(huán)境條件要求，又能保證溫室經(jīng)營者的利益。參考文獻(xiàn)1 張義和，陳敵北，改編：劉丹等 .例說8051M. 北京：人民郵電出版社，2006，4355.2 吳金戍，沈慶陽，郭庭

43、吉. 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M. 北京：清華大學(xué)出版社，2006，6882.3 陳明熒. 8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材M. 北京：清華大學(xué)出版社，2005，112135.4 張友德，趙志英，涂時亮. 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2003，7891.5 沈慶陽. 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M. 北京：清華大學(xué)出版社，2002，4582.6 林申茂. 8051單片機(jī)徹底研究M. 北京：人民郵電出版社，2004，145178.7 沙占友孟志永王彥朋. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)M. 北京：電子工業(yè)出版社，2006，156214.8 楊金巖. 8051單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與實(shí)例應(yīng)用M.

44、 北京：人民郵電出版社，2005，205231.9 李伯成. 嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)系列叢書M. 北京：電子工業(yè)出版社，2006，5567.10 戴佳，苗龍，陳斌. 51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例M. 北京：中國電力出版社，2005，187204. 致 謝本文是在XXX老師的悉心指導(dǎo)下完成的?！跋ば摹倍?，絕非可有可無。因?yàn)?，從選題到今天成文，X老師給予了我很大幫助，付出了大量的心血?？梢哉f，沒有X老師的指導(dǎo)，就沒有今天的順利成文。在師從X老師做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時間里，我感到學(xué)到很多東西。X老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、做事認(rèn)真，大到結(jié)構(gòu)，小至標(biāo)點(diǎn)，一一從嚴(yán)要求，決不允許敷衍；X老師為人真誠、待

45、人熱情，從選題至成文，說來慚愧，應(yīng)該說是在X老師的推動下，才得以如期完成。很多時候，都是X老師給我主動打電話，幫助我規(guī)劃好時間，及時傳道授業(yè)、答疑解惑。從年前選定題目、到現(xiàn)在定稿完成，無論是寒假期間，還是在外奔波，X老師的關(guān)懷幫助始終如一，這讓我在感動的同時，又深感慚愧!X老師很忙，教學(xué)、科研任務(wù)繁重。但我每次交稿，他都認(rèn)真修改，及時回復(fù)。每每看到論文上細(xì)密的紅色批語，深感暖意陣陣！也突然明白魯迅對藤野先生認(rèn)真修改他的筆記的那種感動。是的，在很多人將敷衍奉為圭臬的情形下，依然能夠認(rèn)真謹(jǐn)嚴(yán)做事，依然能夠熱情誠懇幫助別人的人，令人感激和欽佩！“學(xué)高為師，行為世范。”我再次明白了“老師”二字的厚重內(nèi)涵!人生的各個階段，一般要面臨很多選擇。大學(xué)四年，也概莫能外。我曾做出過不少選擇，但事后令自己深感得意的，并不是很多?？墒?，師從X老師做畢業(yè)設(shè)計(jì)卻不能不說是其中一個！在此，向X老師致以最誠摯的謝意！我還要感謝在大學(xué)四年來所有曾經(jīng)教過及幫助過我的老師，是他們的諄諄教誨、無私奉獻(xiàn)，使我增加了知