畢業(yè)論文溫室溫度自動控制系統(tǒng)設計

1、摘 要中國農業(yè)的發(fā)展必須走現代化農業(yè)這條道路，隨著國民經濟的迅速增長，農業(yè)的研究和應用技術越來越受到重視，特別是溫室大棚已經成為高效農業(yè)的一個重要組成部分。現代化農業(yè)生產中的重要一環(huán)就是對農業(yè)生產環(huán)境的一些重要參數進行檢測和控制。本系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，利用溫度傳感器AD590對蔬菜大棚內的溫度進行實時采集與控制，實現溫室溫度的自動控制。本系統(tǒng)由單片機系統(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?？梢酝ㄟ^按鍵設定溫室的溫度值，采集的溫度和設定的溫度通過LED數碼管顯示。當所設定的溫度值比采集的溫度大時，通過加熱器加熱，以達到設定值；反之，開啟降溫風扇

2、，以快速達到降溫效果。通過該系統(tǒng)，對蔬菜大棚內的溫度進行有效、可靠地檢測與控制，從而保證大棚內作物在最佳的溫度條件下生長，提高質量和產量。關鍵詞：單片機；溫度傳感器；溫度顯示；鍵盤輸入；溫室AbstractDevelopment of China's agricultural must take this path of modern agriculture, with the rapid growth of the national economy, agricultural technology of research and application takes more and

3、more attention, especially in greenhouses which have become an important part of effective agriculture. One of the important parts of modernagricultural production issome important parameters for detection and control. This system takes the AT89C51 singlechip as the control core, using the temperatu

4、re 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-temperature modul

5、e, 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 gathering temperature

6、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 system, thus guara

7、ntee 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 目錄摘要1ABSTIC2第1章緒論51.1課題背景及意義51.2國內外溫室控制技術發(fā)展概況61.3本文的主要工作7第2章溫室控制系統(tǒng)的總體設計92.1溫室環(huán)境因子92.2

8、控制系統(tǒng)設計要求92.3控制系統(tǒng)總體設計10第3章溫室控制系統(tǒng)硬件設計123.1基于AT89C51的單片機系統(tǒng)12時鐘脈沖13復位電路133.2溫度采集模塊13溫度轉換器ADC0804的功能153.3顯示模塊17譯碼IC 744717七段LED數碼管183.4鍵盤掃描193.4.1鍵盤20鍵盤掃描芯片203.5 WP型溫室加熱器213.6降溫模塊21第4章軟件設計244.1主程序244.2定時器T0中斷264.3顯示模塊284.4按鍵掃描29第5章測試分析31結束語32參考文獻33致謝34附錄36附錄1系統(tǒng)電路圖36附錄2 源程序代碼36第1章緒 論1.1 課題背景及意義中國農業(yè)的發(fā)展必須走現

9、代化農業(yè)這條道路，隨著國民經濟的迅速增長，農業(yè)的研究和應用技術越來越受到重視，特別是溫室大棚已經成為高效農業(yè)的一個重要組成部分?，F代化農業(yè)生產中的重要一環(huán)就是對農業(yè)生產環(huán)境的一些重要參數進行檢測和控制。例如：空氣的溫度。在農業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換密切相關，進行環(huán)境測控是實現溫室生產管理自動化、科學化的基本保證，通過對監(jiān)測數據的分析，結合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達到優(yōu)質、高產、高效的栽培目的。以蔬菜大棚為代表的現代農業(yè)設施在現代化農業(yè)生產中發(fā)揮著巨大的作用。大棚內的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數，直接關系到蔬菜和水果的生長。國外的溫室設施己經發(fā)展到比較完

10、備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件。而當今大多數對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌補的損失，結果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預期的效果。因此，為了實現高效農業(yè)生產的科學化并提高農業(yè)研究的準確性，推動我國農業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農業(yè)設施與相應的農業(yè)工程，科學合理地調節(jié)大棚內溫度，使大棚內形成有利于蔬菜、水果生長的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，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

11、高生產效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。由于單片機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?。當前農業(yè)溫室大棚大多是中、 小規(guī)模， 要在大棚內引人自 動化控制系統(tǒng)，改變全部人工管理的方式，就要考慮系統(tǒng)的成本，因此，針對這種狀況，結合郊區(qū)農戶的需要， 設計了一套低成本的溫度自動控制系統(tǒng)。目前，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效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。由于單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡堋?.2國內外溫室控制技術發(fā)展概況溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其

12、影響的場所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結構材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節(jié)栽培植物。溫室生產以達到調節(jié)產期，促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的。而溫室設施的關鍵技術是環(huán)境控制，該技術的最終目標是提高控制與作業(yè)精度。國外對溫室環(huán)境控制技術研究較早，始于20世紀70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現場信息并進行指示、記錄和控制。80年代末出現了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計算機數據采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F在世界各國的溫室控制技術發(fā)展很快，一些國家在實現自動化的基礎上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。 從國內外溫室控制技術的發(fā)展狀況來看，溫室環(huán)境控

13、制技術大致經歷三個發(fā)展階段:（1）手動控制。這是在溫室技術發(fā)展初期所采取的控制手段，其時并沒有真正意義上的控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構。生產一線的種植者既是溫室環(huán)境的傳感器，又是對溫室作物進行管理的執(zhí)行機構，他們是溫室環(huán)境控制的核心。通過對溫室內外的氣候狀況和對作物生長狀況的觀測，憑借長期積累的經驗和直覺推測及判斷，手動調節(jié)溫室內環(huán)境。種植者采用手動控制方式，對于作物生長狀況的反應是最直接、最迅速且是最有效的，它符合傳統(tǒng)農業(yè)的生產規(guī)律。但這種控制方式的勞動生產率較低，不適合工廠化農業(yè)生產的需要，而且對種植者的素質要求較高。（2）自動控制。這種控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長所需環(huán)境的目標參數，計算機根

14、據傳感器的實際測量值與事先設定的目標值進行比較，以決定溫室環(huán)境因子的控制過程，控制相應機構進行加熱、降溫和通風等動作。計算機自動控制的溫室控制技術實現了生產自動化，適合規(guī)?；a，勞動生產率得到提高。通過改變溫室環(huán)境設定目標值，可以自動地進行溫室內環(huán)境氣候調節(jié)，但是這種控制方式對作物生長狀況的改變難以及時做出反應，難以介入作物生長的內在規(guī)律。目前我國絕大部分自主開發(fā)的大型現代化溫室及引進的國外設備都屬于這種控制方式。（3）智能化控制。這是在溫室自動控制技術和生產實踐的基礎上，通過總結、收集農業(yè)領域知識、技術和各種試驗數據構建專家系統(tǒng)，以建立植物生長的數學模型為理論依據，研究開發(fā)出的一種適合不同

15、作物生長的溫室專家控制系統(tǒng)技術。溫室控制技術沿著手動、自動、智能化控制的發(fā)展進程，向著越來越先進、功能越來越完備的方向發(fā)展。由此可見，溫室環(huán)境控制朝著基于作物生長模型、溫室綜合環(huán)境因子分析模型和農業(yè)專家系統(tǒng)的溫室信息自動采集及智能控制趨勢發(fā)展。1.3 本文的主要工作溫室是觀賞植物栽培生產中必不可少的設施之一，不同種類觀賞花卉對溫度及濕度等生長所需條件的要求也不盡相同，為它們提供一個更適宜其生長的封閉的、良好的生存環(huán)境，以提早或延遲花期，最終將會給我們帶來巨大的經濟效益。隨著現代科技的發(fā)展，電子計算機已用于控制溫室環(huán)境。該系統(tǒng)可自動控制加熱、降溫、通風。根據需要，通過按鍵將溫度信息輸入MCU，根

16、據情況可隨時調節(jié)環(huán)境。溫室環(huán)境自動化控制系統(tǒng)在大型現代化溫室的利用，是設施栽培高新技術的體現。 本文將使用8051型單片機對溫度及濕度控制的基本原理實例化，利用現有資源設計一個實時控制溫室大棚溫度的控制系統(tǒng)。目的是通過這次畢業(yè)設計，讓我們將課本知識與實踐相結合，更加深刻的理解自動控制的運作模式及意義，也能夠將所學知識和技能更多的運用于生活和工作中，學以致用。第2章溫室控制系統(tǒng)的總體設計本系統(tǒng)要控制的對象為這樣一個規(guī)模的溫室。溫室結構的參數為：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。要實現的目標是，使薄膜溫室的溫度保持在2030之間，在這個區(qū)域內溫度值是可

17、設定的。2.1 溫室環(huán)境因子作物的生長發(fā)育及產品的最終形成，其產量與質量一方面取決于作物本身的遺傳特性，另一方面取則決于外部環(huán)境條件。在實際生產中，一方面通過育種技術來獲得具有新遺傳性的品種，另一方面要通過先進的栽培技術及適宜的環(huán)境條件來控制其生長和發(fā)育。溫室內氣溫、地溫對作物的光合作用、呼吸作用、根系的生長和水分、養(yǎng)分的吸收有著顯著的影響，因此影響作物生長發(fā)育的環(huán)境條件中，以溫度最為敏感，也最為重要，對溫室環(huán)境控制的研究也是最先從溫度控制開始的。不同種類的作物對溫度的要求是不同的，同一作物在不同發(fā)育階段對溫度的要求亦有所不同，而且在同一發(fā)育期階段內對溫度的要求也會隨著晝夜變化而呈周期性地變化

18、。一般說來在白天作物進行光合作用需要的溫度較高，晚上維持呼吸作用所需的溫度要低一些。另外溫室內的氣溫要受到太陽輻射強度和室外氣溫變化的影響，在溫室環(huán)境自動控制系統(tǒng)的研制中應該考慮到這種情況。作物生長發(fā)育適宜的溫度，隨種類、品種、生育階段及生理活動的變化而變化。為了增加光合產物的生成，抑制不必要的呼吸消耗，在一天中，隨著光照強度的變化，實行變溫管理是一種很有效的管理方法。2.2 控制系統(tǒng)設計要求本系統(tǒng)以溫室溫度為主要控制參數，進行控制系統(tǒng)的設計，主要完成以下功能。1. 實現對溫室溫度參數的實時采集，測量空間多點溫度：根據測量空間或設備的實際需要，由多路溫度傳感器對關鍵溫度敏感點進行測量，由單片機

19、對各路數據進行循環(huán)檢測、數據處理、存儲，實現溫度的智能、多空間點的測量。2. 顯示報警功能：實現超數據的及時報警。溫度檢測范圍：20-30ºC，檢測精度0.5 ºC。3. 存儲一定時間的溫室環(huán)境參數值。由于單片機對溫室環(huán)境的檢測是一個連續(xù)不斷的過程，單片機數據存儲器的容量需足夠大，能夠存儲數天的數據。需要保存一組由室內、外環(huán)境參數及其本組數據采集時間組成的一條測控記錄。本控制系統(tǒng)保存一條測控記錄需要30個字節(jié)的存儲單元。32K外部數據存儲器中的0300H7FFFH為測試數據存儲區(qū)，共計32000個字節(jié)，最多可以存儲1066條記錄。如果每隔lO分鐘存儲一條記錄，則一天需要存儲

20、144條記錄。擴展32K數據存儲器可以存儲7天的數據。完全可以滿足本控制系統(tǒng)的需要。4. 能夠根據季節(jié)、地區(qū)和作物的不同，設置不同的控制參數。操作人員可以根據不同的季節(jié)、地區(qū)和作物，來設置不同的環(huán)境控制參數，以滿足不同的需要達到最佳效益。5. 自動調節(jié)溫室內的環(huán)境參數。當強電柜的轉換開關都放在“自動”檔位時，控制系統(tǒng)能夠完全自動的控制溫室內溫度調節(jié)機構，將溫室內溫度調節(jié)到操作人員設定的參數值附近。2.3 控制系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)原理框圖如圖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。通過按鍵設定溫度

21、值，設定的溫度值和采集的溫度值都可以通過LED數碼管顯示。當所設定的溫度值比采集的溫度大時，通過加熱器加熱，以達到設定值；反之，開啟降溫風扇，以快速達到降溫效果。該系統(tǒng)對溫度的控制范圍在2030，溫度控制的誤差小于等于0.5。通過使用該系統(tǒng)，對蔬菜大棚內的溫度進行有效、可靠地檢測與控制,保證大棚內作物在最佳的溫度條件下生長，提高質量和產量。AT89C51控制系統(tǒng)溫度采集鍵盤掃描WP型溫室加熱器降溫模塊顯示圖1系統(tǒng)原理框圖第3章 溫室控制系統(tǒng)硬件設計該系統(tǒng)分為六個模塊，分別是單片機系統(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分別介紹如下：3. 1 基于AT89C51的單

22、片機系統(tǒng)本系統(tǒng)采用Atmel公司所生產的MCS51系列中的AT89C51單片機4。主芯片的功能：AT89C51單片機系統(tǒng)如圖2所示：圖2單片機系統(tǒng)這個系統(tǒng)由兩部分組成，現介紹如下：AT89C51的內容：時鐘脈沖AT89C51內部已具備振蕩電路，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。 復位電路 AT89C51的復位引腳（Reset）5為第9腳，當此引腳連接高電平超過2個機器周期（一個機器周期為6個時鐘脈沖），即可產生復位的動作。以12MHz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖1us,兩個機器周期為12us,因此，在第9腳上連接一個12

23、us以上的高電平脈沖，即可產生復位的動作。對于上電復位，復位引腳上串接了一個電容，當復位引腳接 +5伏電壓時，電容相當于短路，經過一段時間（在這段時間內完成復位）后，電容處于充電狀態(tài)，相當于斷開。還有一種是手動復位,它的接法是在AT89C51復位引腳所串連的電容上并聯接一個按鈕開關。當按鈕沒按下時，電容處于充電狀態(tài)；當按鈕按下時，電容對復位引腳放電，從而在這個引腳上產生高電平，達到復位的目的。3.2溫度采集模塊本系統(tǒng)的溫度采集和轉換電路原理圖如圖3所示，它的工作過程為：系統(tǒng)通過AD5906采集外界的溫度參數，并通過三個放大器的作用將溫度轉化為電流模擬量；此模擬量通過ADC08047的轉化變成數

24、字量，以便單片機辨認接收。圖3AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結構電路圖根據電路圖，說明各個器件的功能如下：溫度傳感器AD590的功能：如上圖3所示：OPA1：以0為標準，調節(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=3.032伏特；3.032/10K=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的輸入與輸出關系溫度值OPA1OPA2OPA3AD

25、C VINADC輸出值02.732V0V0V0V00H102.832V-0.1V0.5V0.5V19H202.932V-0.2V1V1V32H303.032V-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-1V5V5VFAH3.2.1AD轉換器ADC0804的功能圖4 ADC0804（1）如圖4所示，所謂A/D轉換器就是模擬/數字

26、轉換器，是將輸入的模擬信號轉換成數字信號。信號輸入端的信號可以是傳感器或是轉換器的輸出，而ADC輸出的數字信號可以提供給微處理器，以便更廣泛地應用。（2）ADC0804電壓輸入與數字輸出關系如下表2所示：表2 ADC0804電壓輸入與數字輸出關系十六進制二進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.

27、5200.220A101010/1610/2563.2000.200910019/169/2562.8800.180810008/168/2562.5600.160701117/167/2562.2400.140601106/166/2561.9200.120501015/165/2561.6000.100401004/164/2561.2800.080300113/163/2560.9600.060200102/162/2560.6400.040100011/161/2560.3200.0200000000例如：VIN=3V，由上表可知2.880+0.120=3V，為10010110B=96

28、H。（3）AD590產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。當攝氏溫度為0時，AD590的電流為273.2微安培，經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換成模擬電壓，經由ADC0804轉換成數字信號后傳送給AT89C51處理。（5）溫度采集和AD590溫度傳感器工作的系統(tǒng)結構電路圖為圖3.2。3.3 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，它將溫度轉換的數字量，即溫度值，經由AT89C51的P

29、1口由兩個譯碼IC輸出并分別送入兩個七段數碼管顯示8，這兩個LED都是共陽極的。圖5 譯碼IC及溫度顯示 譯碼IC 7447BCD碼轉換成7段LED數碼管的譯碼驅動IC，如圖6所示，首推7447系列，包括7446、7449、74LS499。其中的7446及7447輸出低電平驅動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數碼管；而7448及74LS49輸出高電平驅動顯示碼，用以推動共陰極7段LED數碼管，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段數碼管輸出引腳。3、/LT：本引腳為測試引腳，當接高電平時，

30、所連接的7段LED數碼管全亮。正常顯示下應接低電平。4、/RBI：本引腳為漣波淹沒輸入引腳，正常顯示下應接低電平。5、/BI和/RBO：本引腳為淹沒輸入或漣波淹沒輸出引腳，正常顯示下應接低電平。圖6 譯碼IC 7447 七段LED數碼管7段LED數碼管是利用7個LED組合而成的顯示設備，可以顯示0到9共10個數字。當要顯示多個數碼管，可分別驅動每個數碼管；當要利用人類的視覺暫留現象，則可以采用快速掃描的方式，只要一組驅動電路即可達到顯示多個數碼管的目的。一般來說，7段LED數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com，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d

31、、e、f、g及dp（小數點）；同樣的，共陰極就是把所有LED的陰極連接到共同的接點com，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數點）。3.4 鍵盤掃描圖7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，當在鍵盤上按下鍵時，相關的鍵碼將通過74922的A、B、C、D口線傳遞給AT89C51單片機。圖7鍵盤掃描電路 鍵盤本鍵盤采用電話式鍵盤，其結構如圖8所示。鍵盤是接在鍵盤掃描IC 74922（上圖7所示）上面的，鍵盤的輸入通過74922的X1X4和Y1Y4輸入。 X1 X2 X3Y1123456789*

32、0#Y2Y3Y4圖8 電話式鍵盤但鑒于鍵盤掃描IC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。按鍵及分別對應的鍵盤編碼如表3所示：表3 鍵盤編碼按鍵123456對應編碼01H02H03H04H05H06H按鍵789*0#對應編碼07H08H09H0AH00HOBH 鍵盤掃描芯片鍵盤掃描芯片74922的圖形如圖7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，當查詢到有按鍵時，DA置1，同時執(zhí)

33、行相應的程序，比較溫度是否超出上、下限，進而決定是加熱還是降溫。3.5 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AD590加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時，單片機控制P2.1口，使之置1，進而控制加熱器加熱。傳統(tǒng)的空氣對流加熱系統(tǒng)，通過反復循環(huán)，重復加熱冷空氣，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，因此十分耗費能量。WP型溫室加熱器是從下至上進行加熱的。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)約能量并減少運行費用。WP型溫室加熱器具有如下特點：(1) 高效節(jié)能。本

34、產品消耗的能量比鍋爐供暖減少25%，比傳統(tǒng)煤爐降低40%以上,從而大大降低了加熱運行成本。(2) 傳熱效率高。產品由于采用了高科技熱超導技術，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、換熱器等設施，投資減少近一半，因而價格便宜。(4) 本產品結構簡單、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、花卉必將切實提高廣大用戶的經濟效益。3.6 降溫模塊如圖3.6所示，在AT89C51的P2.2

35、口上接一個繼電器將降溫風扇接在此繼電器上。需要降溫時，單片機控制P2.2口，使之置1，進而控制降溫風扇降溫。當室內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) 自然通風由于這里的溫室周圍和頂層留了通風窗（側窗與天窗），故可以采用自然通風的方式來降溫。當室內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，而外界空氣由側窗流入造成對流，溫度差異愈大時其流速愈快。自然通風在冬天效果最好，因為此時內外空氣的溫差最大。由于空氣溫差，可使屋頂排氣孔成為絕佳的出氣口，側面排氣孔則成為絕佳的進氣口。當天氣很熱時，內外的空氣溫差就很小，甚至不存在。事實上，當

36、最需要通風的時候往往是自然通風最小的時候。若通風是外界風所引起，則較溫暖的地區(qū)，使用自然通風會有較佳的效果。(2) 機械通風機械式通風一般指的是使用降溫風扇等降溫設備將溫室內的熱空氣強制抽出，同時由于壓差而將大氣吸入，達到通風的效果。這個方案需要維持適當的氣密性，才能使空氣由進氣口進，由排氣風機出；但是也因為氣密而容易有熱累積的現象，是以在設計上需注意通風量的大小，至少其降溫效果要優(yōu)于自然通風，即要比在同一地點采用側窗配合天窗的溫室的降溫效果要好。利用風扇在溫室內產生負壓的強行通風方式比自然通風系統(tǒng)可靠，通常將通風率設計為每一分鐘一個溫室體積(1 AC, Air Change)的通氣風量率。一

37、間10m x 33m的溫室大約需700 m3/min的通氣風量率。由kW 馬達帶動的風機（系統(tǒng)負壓為2.5 厘米水柱）可提供此風量率。若風扇以平均每天消耗1元計算，則業(yè)者每月每平方米溫室面積的電費應為1元。電費會隨季節(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，這是它的缺點。在這個溫室大棚中，運用的是自然通風和機械通風相結合的方式。當需要降溫的幅度不大時，則打開天窗和側窗，利用自然通風來降溫，這樣既可達到很好的降溫效果，又節(jié)省了開支。而當要降溫的幅度偏高或者自然條件下不適合用自然通風降溫時，就采取機械通風的方式來降溫。當然，在自然條件允許的條件下，采用自然通

38、風和機械通風相結合的降溫方式可以達到更好的降溫效果。第4章 軟件設計本系統(tǒng)的工作流程是，操作人員可以從鍵盤上輸入要設定的溫度值。當此溫度值與當前溫度不同時，單片機控制系統(tǒng)采取調節(jié)的動作。當設定溫度大于測定溫度時，則使加熱器工作；當設定溫度小于測定溫度時，則開啟降溫風扇。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構；第二部分是定時器T0的描述，它的功能是將實際溫度和設定的溫度比較，再作出相應的動作；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）。4.1 主程序主程序流程圖如圖9所示：YN按鍵程序顯示A/D轉換完成否？判斷有無按鍵？A/D轉換

39、系統(tǒng)初始化開始NY圖9 主程序流程圖本溫度控制系統(tǒng)的主程序流程圖，溫度控制系統(tǒng)采用溫度傳感器AD590采集溫度數據，再由ADC0804模數轉換器將溫度轉化為單片機可以處理的數據。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定的溫度值，并通過7段數碼管顯示出來。在整個系統(tǒng)的運行期間，有一個定時器T0中斷每隔20ms掃描一次，用于當前溫度與設定溫度的比較，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

40、 MOV TL0,#76 SETB 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STA

41、RT0: MOVX R0,A ; /WR=0,ADC0804開始轉換WAIT: JB P3.4,KEYIN ; P3.4=1表示有按鍵，轉往按鍵子程序 JB P2.0,ADC ;檢測ADC0804轉換完成否？P2.0=1，; 則完成 JMP WAITADC: MOVX A,R0 ;將轉換好的數據送入累加器 MOV 37H,A ;溫度的比較。將現溫度值存入37H CLR C SUBB A,36H ;現溫度值減去舊溫度寄存器的值 JC TDOWNTUP: MOV A,37H ;將現溫度值存入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

42、止加熱 JMP LOOPPON: 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 ;將現溫度值存入36H中 CLR A MOV R4,#0FFH ;延遲 DJNZ R4,$ CALL L1 ;二-十進制轉換程序 MOV 21H,#10H ;顯示延遲 NOV R1,#30HDISP1: CALL DISP ;溫度值的顯示 DJ

43、NZ 21H,DISP1 JMP START04.2 定時器T0中斷定時器T0中斷的工作流程如圖10所示。當定時器T0發(fā)生中斷時，就將按鍵輸入的設定的溫度值與當前的溫度值比較。當輸入的溫度值大于當前測定的溫度值，單片機就控制加熱器加熱；當設定的溫度值小于當前測定的溫度值，就開啟降溫風扇。定位裝入初值比較的十位相同？比較的個位相同？開啟降溫風扇返回加熱器工作設定溫度>測定溫度？加熱器停止工作YNYNNY圖10 定時器T0中斷子程序程序代碼如下：TIM0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#60 ;重設中斷時間 MOV TL0,#76 MOV A,33H CJNE A,3

44、1H,T ;設定溫度的十位是否等于所 ;測溫度的十位數 MOV A,32H CJNE A,30H,T ;設定溫度的個位是否等于所 ;測溫度的個位數 JMP OFF ;個位相等，則令加熱器停止加熱T: JC OFF ;設定溫度小于現在溫度，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 RET4.3 顯示模塊顯示子程序流程圖如圖11所示:（說明：30H用于暫時存放要

45、顯示溫度的高四位，31H用于暫時存放要顯示溫度的低四位，38H用于存放最終要顯示在7段數碼管上的溫度值；D1、D2分別表示兩個7段數碼管的存儲地址。）?。?0H）高四位為D1?。?1H）低四位為D2返回將（38H）的值送P1將（30H）、（31H）合成為（38H）延時DISP圖11 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

46、,D2合成為8位 MOV P1,A ;送給7段數碼管顯示 CALL DELAY ;掃描延遲 RET4.4 按鍵掃描按鍵掃描子程序流程圖如圖12所示:按鍵是“*”？YYNN有新的按鍵？是“*”？是“#”？顯示NNYY按鍵 圖12 按鍵子程序將鍵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處理。工作流程如圖12所示。如果要設定新的溫度值，操作流程為：按“*”要設定的溫度值按“*”，這樣就完成了溫度的設定。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

47、,#TABLE ;至TABLE取鍵盤轉換碼 MOVC A,A+DPTR XRL A,#0AH ;是否按“*”？ JNZ START0 ;不是，回到現在溫度模式 JB P3.4,KEYIN1 ;有新的按鍵否？ MOV R1,#32H ;無，設定溫度顯示地址 CALL DISP ;顯示設定溫度地址中的值 MOV R5,4FH ;幾秒鐘后無按鍵則自動解除 ;設定溫度模式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

48、否？ MOV A,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，則溫度設定完成 MOV A,20H XRL A,#0BH ;"#"未設定鍵 JZ WAIT1 MOV A,20H ;不是"*"、"#"，則為數字鍵 XCH A,32H ;按鍵值存入(32H)，(33H) XCH A,33H第5章 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)現程序能夠完成

49、既定的各項功能。溫室結構的參數為：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。這個薄膜溫室的特點是：1. 能在可見光0.40.7微米范圍內得到最大光照。2. 薄膜內表面的涂層處理能夠有效地解決溫室結露。3. 三層共擠技術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)省運行成本。要求溫度的上限為30，下限為20。通過對溫室運行時的實際觀測，摘錄一組數據如表4所示：表4 測試數據溫度提升區(qū)間()2022222525272730所需時間（s）60906090實際達到的溫度值()216247272303絕對誤差（）04030203從運行結果來看，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到作物生長環(huán)境的要求。結束語根據實際生產需要和環(huán)境調控的簡單實用