温室大棚卷帘机控制系统总体方案设计说明

目录

第一章绪论 (2)

1.1 背景介绍 (2)

1.2 相关技术的情况 (2)

1.3 设计的意义 (2)

第二章总体设计方案 (3)

2.1 结构设计 (3)

2.2 本设计主要功能流程图 (4)

第三章硬件设计模块 (6)

3.1 单片机主控制模块 (6)

3.2 GSM短信收发模块 (8)

3.3 温度显示模块 (9)

3.4 矩阵键盘模块 (13)

3.5 步进电机仿卷帘机模块 (14)

第四章软件设计 (15)

4.1 程序设计总流程图 (16)

4.2GSM短信模块程序设计 (17)

4.3 DS18B20程序设计 (20)

4.4 1602液晶程序设计 (24)

4.5矩阵键盘程序设计 (28)

4.6步进电机程序设计 (30)

第五章调试与总结 (34)

5.1 调试 (34)

5.2总结 (35)

致谢 (36)

参考文献 (38)

附录 (39)

第一章绪论

1.1 背景介绍

2009年12月8日傍晚，福兴地某村一位中年妇女到自家大棚上放草帘，由于没有及时停住卷帘机，导致绳子在铁杆上反缠，该妇女去拉绳子时，不慎被绳子缠住围巾，最终被勒住颈部，当场死亡。

1.2 相关技术的情况

目前使用的温室大棚卷帘机是靠人工送电，以达到控制卷帘机升降的目的，存在着很大的安全隐患。卷帘机本是帮助人们干活的工具，可有时却成了杀人工具，而且不管温室中是否有劳动任务，管理人员必须亲自到温室按动按键实现卷帘机的升降，浪费了时间。

1.3 设计的意义

本设计以发送短信的方式来控制卷帘机的升降，通过远程控制，就能实现卷帘机的自动升降，一方面可以有效的避免类似上述情况的发生，另一方面可减轻管理人员的劳动强度，在温室中没有劳动任务的时候不必亲自到温室，仅仅为实现大棚帘子的升降，节省了时间。同时本设计外加其他功能，一方面能检测室内

温度，将温度以短信的形式发给管理人员，使管理人员能够及时准确的了解温室内的温度情况，及时实现对温室大棚的通风，使作物获得适宜的生长温度，有利于作物的生长；另一功能就是当室内温度过低时，卷帘机能够自动放帘，以保证室内基本恒温，缩短蔬菜生长周期，使蔬菜提前上市，提高经济效益。

第二章总体设计方案

温室大棚卷帘机控制系统总体方案设计是根据其功能而设计的，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要由GSM短信收发模块、温度显示模块、矩阵键盘设置模块，步进电机模拟卷帘机模块等组成。

2.1 结构设计

（图2-1 总体框架结构图）

其中AT89S52单片机作为本系统的主控制模块。按键设置模块可设置

最低报警温度和管理人员手机号码。GSM 模块中的短信内容由单片机进行判别，

如读到升起的指令，卷帘机往上卷，若为降指令，则往下卷。同时18B20温度传

感器将检测到的温度传输到LCD 显示，温度一旦低于设置的值，单片机发短信给

GSM ，提示管理人员降下帘子。

2.2 本设计主要功能流程图

（图2-2 功能流程图）

小节：本章对该设计的总体框架结构体系设计进行了论述，并对该设计的功能通过流程图的形式进行了介绍,硬件及软件模块的设计分别在第三章、第四章给以介绍。

第三章硬件设计模块

温室大棚卷帘机控制系统硬件模块主要由单片机主控制模块、GSM短信收发模块、温度显示模块、按键模块、步进电机仿卷帘机五大模块组成。下面分别对五大模块进行分析。

3.1 单片机主控制模块

本模块主要由单片机最小系统搭建而成，主要包括复位电路与时钟电路两大部分，这里单片机主要进行计算，判断，进制转换等一系列工作，也是整个系统中最关键的部分，下面具体介绍一下单片机主控制模块的各个组成。

3.1.1 AT89S52功能简介

AT89S52和AT89S51（如图）基本是一样的，S52比S51多一个定时器，由于S52的定时器2不常用，故在此我们讨论S51，它是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，

器件采用ATMEL公司的高密度、非易失

性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令

系统及80C51引脚结构，芯片内集成了

通用8位中央处理器和ISP Flash存储单

元，功能强大的微型计算机的AT89S51

可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价

比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

( 图3-1-1 AT89S51引脚图)

3.1.2 复位电路

为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的部分，复位电路有上电自动复位和按键复位两种，这里采用按键复位。其工作电路图（3.1.2）。

3.1.3 时钟电路

时钟电路是单片机工作的心脏，它控制着单片机的工作节奏，单片机就是通过复杂的时序电路完成不同指令功能的。时钟的工作电路图如（3.1.3）。

（图3-1-2 复位电路）（图3-1-3 时钟电路）

3.2 GSM短信收发模块

GSM短信收发的主要功能是收发短信，当温度低于设定的值时自动给管理人员发送短信，给以报警提示，同时接受管理人员回复的短信，通过单片机判断短信内容，控制卷帘机的升降。

3.2.1 TC35模块简介

TC35是Siemens公司推出的

新一代无线通信GSM模块，可以快速

安全可靠地实现系统方案中的数据、语

音传输、短消息服务(Short Message

Service)和传真。模块的工作电压为

3.3 －5.5V，可以工作在900MHz

和

1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W（900M）和1W（1800M）。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。

3.2.2 TC35引脚极其用法简介

TC35有40个引脚，1～14引脚为电源部分，其中l～5引脚为电源电压输入端VBATT+6～10引脚为电源地GND，ll～12引脚为充电端，13引脚为对外