蔬菜大棚温度控制器设计

辽宁工业大学

单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：蔬菜大棚温度控制器设计

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指导教师：（签字）

起止时间：2015.06.22-2015.7.05

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：教研室：

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

蔬菜大棚内通过调节温度可以有效地控制二氧化碳的浓度，二氧化碳是对植物生长起着重要的作用。因此，对棚内温度的控制是非常重要的。本文介绍的分布式单总线蔬菜大棚温度监测预警系统，采用全数字化设计，直接监测每个棚内不同部分的温度，通过对温度的良好控制，有效地提高蔬菜的产量。本温度设计采用现在流行的AT89S52单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。实现对蔬菜大棚温度的检测与控制，从而有效提高蔬菜的产量。给出了电路图和程序流程图并附有源程序。由于利用了单片机及数字控制系统的优点，系统的各方面性能得到了显著的提高。

关键词：温度传感器；AT89C51；LED显示器；固态继电器

目录

第1章绪论 (1)

1.1温度控制系统概况 (1)

1.2本文研究内容 (1)

第2章CPU最小系统设计 (2)

2.1蔬菜大棚温度自动控制总体设计方案 (2)

2.2CPU的选择 (3)

2.3数据存储器扩展 (4)

2.4复位电路设计 (5)

2.5时钟电路设计 (5)

2.6CPU最小系统图 (6)

第3章温度传感器输入输出接口电路设计 (7)

3.1温度传感器的选择 (7)

3.2温度输出接口电路设计 (8)

3.3人机对话接口电路设计 (8)

第4章温度控制器软件设计 (11)

4.1软件实现功能综述 (11)

4.1.1主程序流程图设计 (11)

4.1.2中断系统流程图设计 (12)

第5章系统设计与分析 (13)

5.1系统原理图 (13)

5.2系统原理综述 (13)

第6章课程设计总结 (15)

参考文献 (16)

第1章绪论

1.1温度控制系统概况

随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来, 温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。

1.2本文研究内容

本设计是对蔬菜大棚内温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当蔬菜大棚内温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当蔬菜大棚内温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。数码管即时显示温度，精确到小数点一位。该系统能够对大棚内的温度进行采集，利用温度传感器将温室大棚内温度的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制液晶显示器，显示温室大棚内的实际温度，同时通过与预设量比较，对大棚内的温度进行自动调节。

第2章 CPU 最小系统设计

2.1 蔬菜大棚温度自动控制总体设计方案

图2.1 温度自动控制总体框图

表2.1 各模块功能表

晶振模块

复位模块

显示模块

温度调节模块

89C51

温度检测模块

2.2CPU的选择

CPU是单片机内部的核心部分，是单片机的指挥和执行机构，它决定了单片机的主要功能特性。从功能上看，CPU包括两个基本部分：运算器和控制器。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，本实验采用89C51单片机。

下面介绍89C51的内部资源及引脚结构图。

图2.2 89C51的引脚结构

RESET是复位信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。

ALE引脚是地址锁存允许信号。

PSEN是外部程序存储器的读选通信号。

EA是内、外ROM选择端。

输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2和P3。

P0.0～P0.7：P0口是一个8位双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时提供低8位地址和作8位双向数据总线。在EOROM编程时，从P0口输入指令字节；在验证程序时，则输出指令字节（验证时，要接上拉电阻）。P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。

P1.0～P1.7：P1是8位准双向I/O端口。在EPROM编程和程序验证时，它输