單片機溫室大棚溫度監控系統的設計方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，以達到設定值；反之，開啟降溫風扇，以快速達到降溫效果。該系統對溫度的控制范圍在20℃——30℃，℃。通過使用該系統，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系統原理框圖該系統分為六個模塊，分別是單片機小系統模塊、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。本系統采用Atmel公司所生產的AT89C51單片機。AT89C51單片機小系統如圖2所示：圖2 單片機小系統這個小系統由時鐘脈沖和復位電路組成， 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118腳）連接簡單的石英晶體即可。AT89C51的時鐘頻率為12MHz。AT89C51的復位引腳為第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1μs,兩個機器周期為12μs,因此，在第9腳上連接一個12μs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 +5V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，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；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。本系統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：系統通過AD590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ADC0804的轉化變成數字量，以便單片機辨認接收。圖3AD590溫度傳感器工作的系統結構電路圖根據電路圖，說明各個器件的功能如下：OPA1：以0℃為標準。OPA2：，并反相。OPA3：放大5倍并反相。例如：，則其溫度為：OPA3）+OPA2）=；；=30微安培→30℃。溫度值OPA1OPA2OPA3ADC VINADC輸出值0℃0V0V0V00H10℃19H20℃1V1V32H30℃4BH40℃2V2V64H50℃7DH60℃3V3V96H70℃AFH80℃4V4VC8H90℃E1H100℃1V5V5VFAH表1 各溫度與3個OPA及ADC0804的輸入與輸出關系圖4 ADC0804如圖4，A/D轉換器就是模擬/數字轉換器，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。ADC0804電壓輸入與數字輸出關系如下表2所示：十六進制二進制碼二與滿刻度的比率相對電壓值VREF=高四位字節低四位字節高四位字節電壓低四位字節電壓F111115/1615/256E111014/1614/256D110113/1613/256C110012/1612/256B101111/1611/256A101010/1610/256910019/169/256810008/168/256701117/167/256601106/166/256501015/165/256401004/164/256300113/163/256200102/162/256100011/161/2560000000表2 ADC0804電壓輸入與數字輸出關系例如：VIN=3V，+=3V，為10010110B=96H。AD590產生的電流與絕對溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V——30V，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。余者依上述方法類推。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。溫度采集和AD590溫度傳感器工作的系統結構電路圖為圖3。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P1口由兩個譯碼IC輸出并分別送入兩個七段數碼管顯示，這兩個LED都是共陽極的。圖5 譯碼IC及溫度顯示BCD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74474474LS49。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，7447447與7448的引腳相同雙并排16pins）。圖6 譯碼IC 7447D、C、B、A：BCD碼輸入引腳。a、b、c、……g：7段數碼管輸出引腳。LT：本引腳為測試引腳，當接高電平時，所連接的7段LED數碼管全亮。正常顯示下應接低電平。RBI：本引腳為漣波淹沒輸入引腳，正常顯示下應接低電平。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。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，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、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，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp小數點）。 鍵盤掃描圖7 鍵盤掃描電路圖7是鍵盤掃描的電路圖，其中74922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。鍵盤采用電話式鍵盤，結構如圖8所示。鍵盤是接在鍵盤掃描IC 74922上圖6所示）上面的，鍵盤的輸入通過74922的X1——X3和Y1——Y4輸入。 X1 X2 X3123456789*0Y1Y2Y3Y4圖8 電話式鍵盤鑒于鍵盤掃描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123456對應編碼01H02H03H04H05H06H按鍵789*0對應編碼07H08H09H0AH00HOBH表3 鍵盤編碼鍵盤掃描IC74922的工作過程：X1—X3接鍵盤的行，Y1——Y4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。 WP型溫室加熱器如圖7所示，將加熱器接在此繼電器上。需要提高溫度時，使之置1，進而控制加熱器加熱。如圖7所示，,將降溫風扇接在此繼電器上。需要降溫時，使之置1，進而控制降溫風扇降溫。 第五章 軟件設計本系統的工作流程是，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，單片機控制系統采取調節的動作。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