基于單片機的溫度控制系統(tǒng)

東北大學秦皇島分校自動化工程系《自動控制系統(tǒng)》課程設計基于單片機的溫室溫度控制系統(tǒng)目錄引言……………3設計任務書……………………3前言……………4第2節(jié)系統(tǒng)硬件模塊化設計………52.1系統(tǒng)硬件結構…………………52.2信號采集模塊………………62.3顯示模塊………………62.4鍵盤模塊……………62.5轉換模塊……………………7第3節(jié)系統(tǒng)的軟件設計………………3.1系統(tǒng)控制流程圖………………73.2溫度控制系統(tǒng)程序……………8第4節(jié)結束語…………12第5節(jié)參考文獻……………12第1節(jié):引言《自動控制系統(tǒng)》課程設計任務書專業(yè)自動化班級*******學生姓名設計題目：基于單片機的溫室溫度控制系統(tǒng)一、設計實驗條件自動化實驗室各實驗系統(tǒng)二、設計任務查找資料，確定蔬菜大棚溫室在植物生長的不同階段所需的溫度范圍與控制精度，并以此為依據設計以單片機為核心的溫度控制系統(tǒng)。要求：1．寫出溫度控制過程，繪制控制系統(tǒng)組成框圖2．選擇性能、價格合適的器件，給出溫度檢測與控制電路3、編寫溫度檢測與控制程序框圖三、設計說明書的內容設計題目與設計任務（設計任務書）前言（緒論）(設計的目的、意義等)主體設計部分結束語參考文獻四、設計時間與設計時間安排1、設計時間：2周2、設計時間安排：熟悉實驗設備、實驗、收集資料：3天設計計算、繪制技術圖紙：3天編寫課程設計說明書：2天答辯：1天前言蔬菜是人民生活中不可缺少的副食品，人們要求周年不斷供應新鮮、多樣的蔬菜產品，僅靠露地栽培是很難達到目的的，尤其是我國北方地區(qū)無霜期短，而長江流域地區(qū)雖然冬季露地能生產一些耐寒蔬菜，但種類單調，且若遇冬季寒潮或夏秋暴雨，連綿陰雨等災害性天氣，則早春育苗和秋冬蔬菜生產都可能會受到較大的損失，影響蔬菜的供應。大棚栽培蔬菜可促進早熟、豐產和延長供應期，是人類征服自然、擴大蔬菜生產、實現周年供應的一種有效途徑，是發(fā)展"三高"農業(yè)、振興農村經濟的組成部分，是現代農業(yè)的標志之一。而利用大棚進行蔬菜栽培可利用保護設備在冬、春、秋進行蔬菜生產，以獲得多樣化的蔬菜產品，可提早和延遲蔬菜的供應期，能對調節(jié)蔬菜周年均衡供應，滿足人們的需要起重要作用，隨著人們生活條件的不斷改善，人們更關注自身的健康，綠色蔬菜尤其受到重視。大棚種植充分滿足了人們的需求，但對于和農作物生長密切相關的大棚溫度的控制，對大部分沒有專業(yè)知識的農民來說著實是一件頭疼的事?；趩纹瑱C的大棚種植的溫度控制系統(tǒng),能順利解決長期以來困擾農民的問題，它不僅便于農民操作,更重要的是，在無形之中提高了作物的產量，增加了農民的收入，滿足了人們對大棚蔬菜的需求。大棚蔬菜滿足了人民能一年四季吃到新鮮蔬菜的愿望，為提供更多量、更有營養(yǎng)價值的蔬菜，智能的大棚溫度控制系統(tǒng)已成為農民的迫切需要。以89S52單片機為主的溫度控制系統(tǒng)可對大棚內部的溫度和蔬菜所需的正常溫度進行比較，以人性化的方式向大棚管理人員提供溫度調節(jié)的信息，幫助農民提高農作物的產量，減少農民的工作量。溫度控制系統(tǒng)采用89S52單片機為核心。大棚溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度得出結果，片提醒農民作出適當的溫度調節(jié)。該系統(tǒng)成本低，操作方便，設計人性化，具有良好的推廣價值。第2節(jié)系統(tǒng)硬件模塊化設計2.1系統(tǒng)硬件結構U1U2U3U4RP1RV1數據采集部分1234567890#SW1BUZ1D1Q1R12.2信號采集模塊信號發(fā)生采用的是直接從電源上得到可變的電壓.”可變”體現在滑動變阻器上.滑動變阻器一端接地,另一端接高電平,滑動滑動變阻器,可輸出漸變的電壓,作為模擬電壓信號.運用于蔬菜大棚的溫度控制系統(tǒng),不需要信號發(fā)生裝置,可采用溫度檢測器檢測實際大棚內溫度.將模擬電壓信號轉換為數字信號,送入單片機,完成信號采集單元.模/數轉換器采用TLC549,它是8位串行A/D轉換芯片.可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATAOUT三條口線進行串行接口。具有4MHz片內系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉換時間最長17μs，TLC549允許最高轉換速率為40000次/s?？偸д{誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準轉換范圍，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于較小信號的采樣。TLC549芯片如下圖所示.2.3顯示模塊將AT89S52接到排阻上，然后接到74LS374上，最后連接到數碼管顯示器上。（1）RESPACK8一般接在89S52單片機的P0口，因為P0口內部沒有上拉電阻，不能輸出高電平，所以要接上拉電阻。排阻就是好多電阻連載一起，他們有一個公共端。（2）74LS374具有三態(tài)輸出的邊沿觸發(fā)器，374輸出端O0……O7可直接與總線相連，當三態(tài)允許控制端OE為低電平，O0……O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負載總線。OE為高電平，O0……O7高阻態(tài)，不驅動總線負載。當時鐘端脈沖上升沒作用下，O隨數據D而變。本次試驗，采用兩個74LS374芯片，一個用作段選U3，控制八位數碼管的各段顯示管，另一個用作片選U4。（3）數碼管顯示電路。2.4鍵盤模塊將鍵盤與AT89S52連接到一起，如硬件連接圖連接方式連接電路。鍵盤作為可輸入設定值，在之后的模塊中與檢測到的溫度值作比較。2.5轉換模塊當SW接于高電平時，選擇數碼顯示模塊，當SW接于低電平時，選擇鍵盤設定值模塊。硬件設施很簡單，在AT89S52的P1.7口引出一條線，讓它控制選擇個模塊。第3節(jié)系統(tǒng)的軟件設計3.1系統(tǒng)控制流程圖開始開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化鍵盤設定溫度值鍵盤設定溫度值顯示溫度顯示溫度采集模擬溫度采集模擬溫度A/D轉換A/D轉換模擬量<設定值？模擬量<設定值？PWM控制加熱PWM控制加熱功率聲音報警聲音報警3.2溫度控制系統(tǒng)程序#include<REG51.H>#include"intrins.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineflfloatucharout0=0x7f;//賦初值ucharbuf[3]={0,0,0};//全局數組ucharpr[]={0x57,0x6E,0x5E,0x3E,0x6D,0x5D,0x3D,0x6B,0x5B,0x3B};uchardiscode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uintAD; //轉換結果，十六進制uintuuu,sc=0; //帶小數部分數據處理結果intInt_result,float_result;//Int_result整數部分，float_result小數部分sbitDataout=P1^0; //數據線sbitcs=P1^1; //片選sbitsclk=P1^2; //io口時鐘sbitdx=P1^3; //段碼顯示控制鎖存sbitwx=P1^4; //位控控制鎖存sbitsw=P1^7;sbitPWM=P1^5;voiddelay1ms(ucharT) //單位時間1ms延時{uchartime;while(T--)for(time=0;time<120;time++);}/***********顯示程序*************/voiddisplay(uintnum) {ucharqian,bai,shi,ge;qian=num/1000; //千，百，十，個處理bai=num/100%10;shi=num/10%10;ge=num%10;wx=0; P0=0xf7;wx=1;dx=0;P0=discode[ge];//顯示個位dx=1;delay1ms(1);if(num>0){wx=0;P0=0xfb;wx=1;dx=0;P0=discode[shi]|0x80;//顯示十位dx=1; delay1ms(1);wx=0;P0=0xfd;wx=1;dx=0;P0=discode[bai];//顯示百位，帶小數點dx=1; delay1ms(1);} }/*************AD轉換程序************/AD_val() //TLC549處理{uchari,temp=0;cs=1; //初始化，啟動sclk=0;cs=0;_nop_(); for(i=0;i<8;i++) //讀取采集數據，讀取的是上一次采集數據{ sclk=1; temp=temp<<1; if(Dataout)temp|=0x01; sclk=0; } cs=1;AD=temp;for(i=0;i<5;i++) //延時17us以上，進行復位_nop_();Int_result=AD*5/256; //處理整數float_result=AD*5%256*100/256;//處理小數部分uuu=((Int_result*100)+(float_result));//整數部分和小數部分合成returnuuu;}/****************鍵盤掃描程序*************/voidKB_Scan1(){ uchartmp,line,i,j,flag,press; line=0x7E; for(i=1;i<=4;i++) { P3=line; tmp=P3; tmp&=0x70; if(tmp!=0x70) {tmp=P3;flag=1;break;} elseline=(line<<1)|0x01; } if(i==5){tmp=0xFF;flag=0; } for(j=0;j<10;j++) {if(tmp==pr[j]) press=j;} if(flag==1) { buf[2]=buf[1]; delay1ms(100); buf[1]=buf[0];delay1ms(100); buf[0]=press;delay1ms(100); sc=buf[2]*100+buf[1]*10+buf[0]; }}/***************PID服務程序*************/voidPID(){fle0,e1,e2;uchardu,out1;ucharkp=16,kd=0,ki=0;//ts=1;e0=e1;e1=e2;e2=(sc-uuu)/10;//設定值-采集量if(e2>=0){if(e2>=10)//測得偏差值與設定偏差值進行比較，若不在設定范圍內則滿功率加熱。{TR0=0;PWM=1;}else{du=25*e2;//(e2-e1)+ki*e2+kd*(e2-2*e1+e0);//PID算法out1=du;//+out0;TR0=1;//若到達設定范圍則調用PID程序，進行有效功率加熱.}}else//測得值與設定值比較，測得值大于設定值，關閉加熱設備，停止加熱。{TR0=0;PWM=0;}out0=out1;}/*********************PWM輸出程序*********************//*********************************************************///定時器0中斷服務程序./*********************************************************/voidtimer0()interrupt1{TR0=0;TH0=0xff;TL0=0x66;TH1=0xff-out0;TR1=1;PWM=1;//啟動輸出}/*********************************************************///定時器1中斷服務程序/*********************************************************/voidtimer1()interrupt3{TR1=0;PWM=0;//結束輸出 TR0=1;}/***************主函數**************************/ main() /