畢業論文溫室大棚溫度濕度自動控制系統設計(已修改)

　

【正文】 煙 臺 南 山 學 院畢 業 論 文 題目：溫室大棚溫度濕度自動控制系統設計所在學院：計算機與電氣自動化學院 所學專業： 自動化 煙臺南山學院畢業論文（設計）任務書論文題目溫室大棚溫度濕度自動控制系統設計院部計算機與電氣自動化專業自動化班級08自動化本科1班畢業論文（設計）的要求 在此系統中，溫濕度傳感器獲得所測環境中的檢測溫濕度信號，信號處理和放大后，由A/D轉換器轉換成數字信號進入單片機內部，顯示于LED顯示器上。單片機將給定的溫濕度安全范圍與測量的溫濕度相比較，若測量溫濕度在給定的溫濕度安全范圍則表明所測環境溫濕度正常，各工作器件可在此環境中繼續工作；若測量溫濕度不在給定的溫濕度安全范圍內，則相應報警系統工作，發出報警，說明所測環境溫濕度需要調整。同時此系統設有看門狗電路模塊，可以起到程序正常運行的作用。畢業論文（設計）的內容與技術參數蔬菜大棚溫濕度濕度自動控制系統由主控制器AT89C51單片機、并行口擴展芯片82574LS37A/D轉換器080濕度傳感器、溫濕度傳感器DS18固態繼電器、RAM626掉電保護和LED顯示器和報警電路等構成，實現對蔬菜大棚溫濕度的檢測與控制，從而有效提高蔬菜的產量。內容：（1）安全溫濕度范圍為30—50℃，最小區分度為1℃，標準溫濕度≤1℃。（2）溫濕度控制的靜態誤差≤1℃。（3）用十進制數碼管顯示所測環境溫濕度。（4）由于單片機無操作系統，若程序出現異常無法正常工作，故本系統采用了一個硬件看門狗來監視程序運行。畢業論文（設計）工作計劃 看關于單片機原理的書籍； 看關于溫濕度傳感器和信號處理器的有關書籍； 看有關顯示電路，看門狗電路和報警電路的書籍； 看有關匯編及C語言編程的書籍； 制定開題報告； 開始編寫論文：a 編寫所用到的各種元器件的原理和簡單介紹 b 完成主題設計思路 完成電路圖設計；； 接受任務日期 2011 年 11 月 25 日 要求完成日期 2012 年 4 月 15 日學 生 (簽名) 2011 年 11 月 25 日指 導 教 師 (簽名) 年 月 日院長(主任) (簽名) 年 月 日摘 要溫室大棚溫度濕度自動控制系統由主控制器AT89C51單片機、并行口擴展芯片82574LS37A/D轉換器080濕度傳感器、溫濕度傳感器DS18RAM6264存儲器、掉電保護、LED顯示器和報警電路等構成，實現對溫室大棚溫濕度的檢測與控制，從而有效提高溫室的產量。本文基于AT89C51的溫室大棚溫度濕度控制系統設計, 討論了溫室大棚溫濕度巡回檢測與控制的基本原理，進行了可行性論證。給出了電路圖和程序流程圖并附有源程序。由于利用了單片機及數字控制系統的優點，系統的各方面性能得到了顯著的提高。可廣泛應用溫室塑料大棚、物資倉庫、食品加工、熱處理、冶金以及其他行業的溫濕度檢測及顯示、報警等。該系統由于使用集成溫濕度傳感器DS1820和性價比較高的單片機AT89C51,具有系統性能穩定可靠、功耗低、成本低、測量準確、傳輸距離遠、維護簡單等優點， 在其他實際工作中， 有一定的實用和參考價值。關鍵詞：AT89C51單片機；溫濕度傳感器；A/D轉換器；LED顯示器；報警電路 Abstract Vegetables canopy temperature and humidity automatic control system consists of the main controller AT89C51 singlechip, parallel port expansion chip 8255,74 LS373 and A/D converter 0809, humidity sensor, the temperature sensor, solidstate relay, the DS1820 RAM6264, power fail safeguard and leds display and alarm circuit, etc .To achieve the vegetable greenhouse temperature and humidity testing and control, to improve the vegetable39。s this paper, the specific design, discussed the detection of vegetable greenhouse39。s temperature and humidity and circuit control principle, carried out a feasibility diagram is given together with source code and use of the MCU and the advantages of digital control system, all aspects of the system performance is significantly improved.Keywords: temperature and humidity sensors。 Humidity sensors。 Rapid detection。 A/D converter。 The LEDdisplay。 Alarm circuit。 Solid state relays.目 錄1 緒 論 1 課題背景 1 總體要求 1 具體要求 1 設計思路 1 溫室大棚計算機控制的概況 12 系統組成與工作原理 3 系統的硬件總體結構框圖 3 系統的工作原理 33 系統主要硬件電路模塊設計 4 AT89C51單片機結構組成 4 AT89C51的復位電路 5 數據存儲器的擴展 6 八路溫濕度采集電路 8 八路溫濕度選擇電路 9 單路溫濕度處理電路 9 A/D轉換電路 10 電源穩壓電路 11 聲光報警電路 12 看門狗電路 12 顯示電路 13 數字溫濕度傳感器DS1820和濕度檢測電路 14 DS1820 的主要特性 14　DS1820 內部結構 15 DS1820的工作原理 15 DS1820使用中注意事項 16 濕度檢測電路 174 系統的軟件設計 18 18 18 19 20 20結束語 21致 謝 22參考文獻 23附 錄 241 緒 論 課題背景單片機自1976年由Intel公司推出MCS48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優點，目前已經滲入到人們工作和生活的方方面面，單片機的應用領域已從面向工業控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發展到家用消費產品、辦公自動化、汽車電子、PC機外圍以及網絡通訊等廣大領域。單片機有兩種結構：一種是在通用微型計算機中廣泛采用的，程序存儲器和數據存儲器共用一個存儲器空間的結構，稱為“馮諾依曼”結構。另一種是將程序存儲器和數據存儲器截然分開，分別尋址的結構，稱為“哈佛”結構，目前的單片機采用此種結構較多。本文介紹的分布式單總線溫室大棚溫濕度濕度自動控制系統，采用全數字化設計，直接監測每個棚內不同部分的溫濕度，通過對溫濕度的良好控制，有效地提高溫室的產量。 總體要求在此系統中，溫度傳感器獲得所測環境中的檢測溫度信號，信號處理和放大后，由A/D轉換器轉換成數字信號進入單片機內部，顯示于LED顯示器上。單片機將給定的溫度安全范圍與測量的溫度相比較，若測量溫度在給定的溫度安全范圍則表明所測環境溫度正常，各工作器件可在此環境中繼續工作；若測量溫度不在給定的溫度安全范圍內，則相應報警系統工作，發出報警，說明所測環境溫度需要調整。同時此系統設有看門狗電路模塊，可以防止程序在運行過程中“跑飛”，保證系統運行的穩定、可靠。 具體要求本方案中整個系統由溫度采集電路，溫度選擇電路，溫度處理電路，A/D轉換電路，單片機處理電路，聲光報警電路，看門狗電路，顯示電路等組成，軟件選用匯編語言編程。內容：（1）安全溫度范圍為30—50℃，最小區分度為1℃，標準溫度≤1℃。（2）溫度控制的靜態誤差≤1℃。（3）用十進制數碼管動態顯示所測環境溫度。（4）由于單片機無操作系統，若程序出現異常無法正常工作，故本系統采用了一個硬件看門狗來防止程序“跑飛”，保證系統運行的穩定、可靠。 設計思路本設計采用單片機作為數據處理與控制單元，為了進行數據處理，單片機控制溫度傳感器經過處理的信號，把信號通過單總線傳遞到單片機上。單片機數據處理之后，發出控制信息改變報警和控制執行模塊的狀態，同時將當前溫度信息發送到LED進行顯示。本系統可以實現多路溫度信號采集與顯示，通過進行溫度數據的運算處理，發出控制信號達到控制對象正常的目的。 溫室大棚計算機控制的概況現代化溫室，通過傳感器技術、微型計算機及單片機技術和人工智能技術，能自動測控溫室的環境，其中包括溫濕度、濕度、光照、濃度等，使作物在不適宜生長發育的反季節中，獲得比室外生長更優的環境條件，達到早熟、優質、高產的目的。在農業種植問題中，溫室環境與生物的生長、發育、能量交換密切相關，進行環境測控是實現溫室生產管理自動化、科學化的基本保證，通過對監測數據的分析，結合作物生長發育規律，控制環境條件，達到作物優質、高產、高效盼栽培目的。隨著微機技術的發展，逐步采用配置靈活、開放式結構、運算能力較強、高可靠性、完善的開發手段及具有數據處理、統計分析、打印報表等功能的測控系統所代替，取得了較好的經濟效益。隨著國民經濟的迅速增長，現代農業得到長足發展，受控農業的研究和應用技術越來越受到重視，特別是溫室工程已成為工廠化高效農業的一個重要組成部分。支持溫室工程的相關技術，如溫室環境復雜系統的建模技術與專家決策支持系統、溫室環境智能測控技術研究與系統開發、溫室環境調配工程技術與設施研究等已成為當前該領域的關鍵技術和研究熱點問題。研究溫室環境信息進行模擬、分析、預測，研究開發基于作物成長栽培環境的溫室環境多因子智能化綜合測控系統，研究高效生產的溫室環境綜合測控模式與配套設施等將是今后主要研究內容。目前，我國農業正處在從傳統農業向以優質、高效、高產為目的的現代化農業轉化的新階段。農業環境控制工程作為農業生物速生、優質、高產手段是農業現代化的標志，農業設施的自動檢測與控制是我國急待發展的項目。應用自動控制和電子計算機實現農業生產和管理的自動化，是農業現代化的重要標志之一。近年來電子技術和信息技術的飛速發展，帶來了溫室控制與管理技術方面的一場革命，隨著“設施農業”、“虛擬農業”等新名稱的出現，“設施園藝”、“虛擬溫室”的概念也應運而生。溫室計算機控制與管理系統正在不斷吸收自動控制和信息管理領域新的理論和方法，結合溫室作物種植的特點，不斷創新，逐步完善，從而使溫室種植業實現真正意義上的現代化、產業化。國內外溫室計算機控制技術的發展狀況計算機的發展最早可以追溯到上個世紀的40年代，但將計算機用于環境控制則開始于20世紀60年代。20世紀80年代初誕生了第一批溫室控制計算機，此后溫室計算機控制及管理技術便率先在發達國家得到廣泛應用，后來各發展中國家也都紛紛引進、開發出適合自己的系統。這在給各國帶來巨大的經濟效益的同時，也極大地推動了各國農業的現代化進程。本文溫濕度自動控制系統是針對溫室大棚溫濕度控制而設計，也可用于糧食倉儲、冷庫及煙葉發酵等場合的溫濕度控制。塑料大棚是開發日光資源、充分利用太陽光能的主要形式之一，能避光、增產、保濕，為溫室生長創造一個良好環境。溫室大棚作為一個相對封閉的環境，其內部形成了一個小氣候環境，良好的空氣環境是溫室正常生長的重要條件。為了增產、增收，要注意大棚內部的氣體、溫濕度和濕度3個重要因素。氣體主要是指棚內的二氧化碳的含量。%時，可使溫室的光合作用速率增加 1 倍以上，增產20%80%；%時，光合作用幾乎停止。溫室生長的適宜溫濕度為 20℃30℃。大棚內白天增溫快，當棚外平均氣溫為 15℃時，棚內可達 40℃50℃。因此，要適時調節棚內溫濕度，避免高溫危害。塑料大棚經常處于密閉狀態，蒸發量大