畢業設計-基于單片機的溫室大棚內溫度檢測與控制系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 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） 。 溫室溫度自動控制系統設計 硬 件設計 11 鍵盤掃描 圖 是鍵盤掃描的電路圖 ， 其中 74922[10]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 鍵盤掃描電路 鍵盤 本鍵盤采用電話式鍵盤，其結構如圖 所示。鍵盤是接在鍵盤掃描 IC 74922（上圖 所示）上面的，鍵 盤的輸入通過 74922 的 X1—— X4 和 Y1—— Y4輸入。 X1 X2 X3 Y1 溫室溫度自動控制系統設計 硬 件設計 12 圖 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 1 2 3 4 5 6 對應 編碼 01H 02H 03H 04H 05H 06H 按鍵 7 8 9 * 0 對應 編碼 07H 08H 09H 0AH 00H OBH 鍵盤掃描芯片 鍵盤掃描芯片 74922 的圖形如圖 所示。鍵盤掃描 IC 74922 的工作過程是這樣的： X1—— X4 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 所示， 在 AT89C51 的 口上接一個繼電器 ， 將加熱器接在 此 繼電器上。需要 提高溫度 時，單片機控制 口，使之置 1， 進而 控制加熱器加 熱 。 傳統的空氣對流加熱系統，通過反復循環，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，可以節約能量并減少運行費用。 WP 型溫室加熱器具有如下特點： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 Y2 Y3 Y4 溫室溫度自動控制系統設計 硬 件設計 13 (1) 高效節能。本產品消耗的能量比鍋爐供暖減少 25%，比傳統煤爐降低 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各類蔬菜溫室大棚、花房、家禽動 物養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。 降溫模塊 如圖 所示，在 AT89C51 的 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 ，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，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 。 一間 10m x 33m 的溫室大約需 700 m3/min 的通氣風量率。由１ kW 馬達帶動的風機（系統負壓為 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，則業者每月每平方米溫室面積的電費應為 1元。電費會隨季溫室溫度自動控制系統設計 硬 件設計 14 節、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。 溫室溫度自動控制系統設計 軟件設計 15 3 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（系統總程序見附錄 2）。 主程序 主程序流程圖如圖 所示： 圖 主程序 本溫度控制系統的總體設計思路見圖 的主程序流程圖，系統采用溫度傳感器 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 MOV TL0,76 SETB TR0 。啟動定時器 T0 MOV IE,82H MOV R4,09H 。(30H)(38H)寄存器 MOV R0,30H Y N Y N 開始 系統初始化 A/D轉換 判斷有無按鍵？ A/D 轉換完成否？ 顯示 按鍵程序 溫室溫度自動控制系統設計 軟件設計 16 CLEAR: 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 START0: MOVX @R0,A 。 /WR=0,ADC0804 開始轉換 WAIT: JB ,KEYIN 。 =1 表示有按鍵，轉往按鍵子程序 JB ,ADC 。檢測 ADC0804 轉換完成否？ =1， 。 則完成 JMP WAIT ADC: 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 TDOWN TUP: 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，必須停止加熱 JMP LOOP PON: CLR JMP START0 POFF: SETB 。繼電器不動作，即停止加熱 JMP LOOP TDOWN: 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 LOOP 溫室溫度自動控制系統設計 軟件設計 17 LOOP: 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 R1,30H DISP1: CALL DISP 。溫度值的 顯示 DJNZ 21H,DISP1 JMP START0 定時器 T0 中斷 定時器 T0 中斷的工作流程如圖 所示。當定時器 T0 發生中斷時，就將按鍵輸入的設定的溫度值與當前的溫度值比