基于單片機(jī)的溫室大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計本科

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1、基于單片機(jī)溫室大棚溫度控制設(shè)計摘要：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)行實時采集與控制，實現(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?？梢酝ㄟ^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

2、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)、溫室大棚、溫度控制一、硬件設(shè)計（一）設(shè)計目標(biāo)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。要實現(xiàn)的目標(biāo)是，使薄膜溫室的溫度保持在20℃——30℃之間，在這個區(qū)域內(nèi)溫度值是可設(shè)定的。（二）設(shè)計思路系統(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

3、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)對溫度的控制范圍在20℃——30℃，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。1AT89C51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。（

4、三）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)這個小系統(tǒng)由時鐘脈沖和復(fù)位電路組成，1AT89C51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。AT89C51的復(fù)位引腳為第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1μs,兩個機(jī)器周期為1

5、2μs,因此，在第9腳上連接一個12μs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+5V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)，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。（四）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，它的工作過程為：

6、系統(tǒng)通過AD590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ADC0804的轉(zhuǎn)化變成數(shù)字量，以便單片機(jī)辨認(rèn)接收。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，說明各個器件的功能如下：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。1OPA2：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

7、培；303.2-273.2=30微安培→30℃。溫度值OPA1OPA2OPA3ADCVINADC輸出值0℃2.732V0V0V0V00H10℃2.832V-0.1V0.5V0.5V19H20℃2.932V-0.2V1V1V32H30℃3.032V-0.3V1.5V1.5V4BH40℃3.132V-0.4V2V2V64H50℃3.232V-0.5V2.5V2.5V7DH60℃3.332V-0.6V3V3V96H70℃3.432V-0.7V3.5V3.5VAFH80℃3.532V-0.8V4V4VC8H90

8、℃3.632V-0.9V4.5V4.5VE1H100℃3.732V-1V5V5VFAH表1各溫度與3個OPA及ADC0804的輸入與輸出關(guān)系圖4ADC0804如圖41，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)字信號可以提供給微處理器，以便更廣泛地應(yīng)用。ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出關(guān)系如下表2所示：十六進(jìn)制二進(jìn)制碼二與滿刻度的比率相對電壓值VREF=