花窖温度湿度测控系统设计自动控制设计.doc

1、第 1 章 绪论 1.1 选题的目的和意义 此系统设计的目的在于对花窖的温湿度控制实现自动化，科学化，通过分析 监测数据，结合花卉生长发育的规律，控制环境条件，使花卉在不适宜生长发 育的反季节中可获得比自然下室外生长更优良的环境条件，达到对花卉的优质， 高产，时节的控制。 改革开放后，人们对生活质量的要求显著提高，对美丽的花卉的需求量也急 剧上升，这种对养殖花卉为生计的园林工人是一个机遇，同时也是对传统的手 工培养花卉是一个挑战，花卉一般都采用温室栽培，要充分利用好温室栽培这 种高效技术，就需要一套科学的，先进的管理控制方法，用以对不同的花卉生 长的各个时期所需的温度湿度等环境条件进行实时的监

2、控。 由于我国从国外引入的自动温湿度测控系统侧重点与我国气候特征不相匹配， 而且引进投资高，运行维护费用高，因此难于在我国花卉市场推广应用。因此， 根据我国环境条件自主设计低成本的高效率的花卉温湿度控制系统对加快我国 花房产业的现代化水平及提高温室的经济效益都有重要的意义。 植被栽培技术： 植被的“设施栽培 ”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如 阳畦、温室、等） ，认为的创造是一直被生长的最佳环境条件，在不同季节内， 尤其是不利于植被生长的季节进行植被栽培的一种措施。设施栽培是人类利用 自然、改造自然的一种创造行为。由于涉室内的条件可以实现人为控制，使得 植被可以周年生产。玻

3、璃温室和塑料薄膜温室出现后，植被生产出现了划时代 的变化。现在人们可以根据自己的意愿，随时生产出所需的各种植被。可以说 这是“设施栽培 ”的功劳。 在不利于植被生长的自然环境中，温室能够创造适宜植被生长发育的条件。 温室环境的调节主要包括三个方面： 温度：根据植被生的适宜温度进行温室温度调节，若低于下限温度则采取升 温措施，通常采取电热增温和火力增温，火力增温较为方便。若高于上限温度 则采取降温措施，通常通过水管降温和风扇降温。 日光：这饮食调节光照强度的最好方法，其具体做法是加盖这样草或草席， 这种方法兼有降温效果。 湿度：为满足植被对湿度的要求，可以在地上、台阶、盆壁洒水，可以在空 中悬挂

4、湿布，以增加水分的蒸发，最好的方法是设置自动喷雾装置，自动调节 湿度。如果湿度过大，容易导致植被被病害，可以采用通风的办法来降低湿度， 而且最好在室温与气温相差不大的时候进行。 （此设计侧重于温湿度的信息采集处理，光照不予考虑，控制环节以继电器 式工作） 1.2 研究现状 国外关于温室温湿度的测控系统多为针对大型花窖、及其他作物生产场合。 而国内对于温湿度自动控制的需求主要以小型花卉培养为主，对于温度要求波 动在 2.5内，湿度波动在 10%。 随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温湿度因素，许多产 品对温湿度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单 点测量，同时还

5、有温湿度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制 者根据温湿度变化及能够综合处理多点温湿度信息的测量系统就很有必要。 常用的控制温湿度的方法有一下几种：第一，使用 EDA 技术，通过逻辑 判断实现对当前温湿度与设定值的对比实现控制，但逻辑关系复杂，温湿度转 换需要较复杂的芯片，对硬件的需求较大，而逻辑关系可以通过软件在芯片内 模拟，所以这种方法放弃。第二，使用 51 系列单片机进行数据处理及控制， 联合 8279 实现键盘输入与显示功能。此方案的优点在于结构简明，可以基本 实现课题的指标要求，但是缺乏功能的扩展性，数码管显示易于操作但是无法 显示图标曲线类复杂的信息。有待考证。第三，使用

6、类似于方案二的设计，但 加入上下位机概念，通过 RS232 实现单片机与上位 PC 机之间的数据传输，在 PC 机实现数据的存储与曲线显示功能。 对比之下，方案三设计较前两个合理，可以很好的实现曲线显示功能，PC 机便于控制。 本课题研究的目的在于针对国内的花窖的特点，进行多点测量，整体控制， 对于不同花卉进行可调节的温湿度控制，是花窖温湿度在允许范围内波动，并 且有缓冲区域，达到降低能耗的目的。 了解花窖温度湿度的监测与控制方法，了解指标要求设计温湿度测控系统。 以单片机为核心的器件、构成系统选择温度湿度的感受器实现对花房内的温度 湿度进行多点检测，对其进行加温加湿设备进行控制，维持花房内温

7、湿度负荷 指标要求。 第 2 章 系统的硬件系统设计 2.1 系统的硬件组成框图 本系统为一个全自动的花窖温湿度巡回检测与控制系统，由以下几部分组 成：AT89C51 单片机，温湿度传感器，8255 并行口电路 A/D 转换器变送器， 驱动电路报警和显示电路组成，其接口部分包括单片机外扩展的数据存储器 6264 一片和地址锁存器 74LS373，系统的组成如图 2-1 所示： A T 8 9 C 5 1 接口电路 显示报警 数据存储器 驱动设备 A / D 转 换 器 湿 度 变 送 器 湿度传感器 温度传感器 图 2-1 硬件组成框图 2.1.1 系统的工作原理 在应用程序的作用下，首先对

8、8255 进行初始化，设定工作方式 0。PA 口 PB 口 PC 口均为输出口，PA 口 PB 口为显示输出，PC 口为报警和相关设备驱 动口。由于工艺决定，进之前已经将湿度控制在安全限以内，测量过程是先温 度后湿度的顺序，首先对温度进行采样，每一个温度点采样 5 次，计算平均值 作为采样值送入显示和存储的相应单元进行存储和传感器的编号和温度的显示， 然后判断温度是否超过设定温度，如果温度超标则报警并根据传感器的位置判 断启动通风设备还是加热设备，如果不超标就继续检测下一个点的温度，知道 整个的多个点温度全部测试完成，然后计算和显示的平均温度，然后对 8 个点 的湿度进行测量并且显示，也是按照

9、每个点测量 5 次然后取平均值的方法计算， 来减少干扰因素带来的误差，8 个点的湿度测量完成后计算并显示的平均湿度。 同样与设定的湿度值比较如果超标就报警，并启动风扇进行通风处理。然后系 统返回再进行温度和湿度的巡回测量和显示。 2.2 系统主控制器部分设计 2.2.1 AT89C51 的复位电路 AT89C51 单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。 本设计采用上电复位电路，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自 动地进入复位状态。在通电瞬间，电容 C 通过电阻 R 充电，RST 端出现正脉 冲，用以复位。 图 2-2 复位电路 2.2.2 AT89C51 的时钟电路 AT89

10、C51 芯片内部有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器。反向放大 器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2。在 TXAL1 和 XTAL2 两端跨接由石 英晶体及两个电容构成的自激振荡器，如图 2-3 所示。电容器 C1 和 C2 通常都 取 30pF 左右，选用不同的电容量对振荡频率有微调作用。但石英晶体本身的 标定频率才是单片机振荡频率的决定因素。其振荡频率范围是 112MHz。 图 2-3 时钟电路 XTAL1：接外部晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端， 该放大器构成了片内振荡器。在采用外部时钟电路时，对于 HMOS 单片机上， 此引脚必须接地；对 AT89C51 单

11、片机，此引脚作为驱动端。XTAL2：接外部 晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，振荡 器的频率是晶体振荡频率。若采用外部时钟电路时，对于 HMOS 单片机上， 该引脚输入外部时钟脉冲；对 AT89C51 单片机，此引脚应悬空。 2.2.3 报警电路 蜂鸣报警电路是的优点是能通过不断的发出声音使人便于及时断定线路的 通断，发音元件主要就是蜂鸣器，只要将报警电路接到 3-5V 直流电源上就能 C 1 C 2 XTAL1 XTAL2 MC S-5 1业业业业 产生 3Hz 左右的震荡声响，其电路如图 2-4 所示 图 2-4 报警电路 2.2.4 显示、键盘电路 （1）L

12、ED 显示器的结构 LED 显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。其外 形结构如图 2-5 所示，由图可见它由 8 个发光二极管（以下简称字段）构成， 通过不同的组合来显示出 09、A、B、C、D、E、 F 以及小数点“.”等字符。 图 2-5 LED 显示器的结构 表 2-1 列出七段 LED 显示器（共阴极）显示的数字、字符和对应的段码 关系。 共阳极显示器的段码与共阴极显示器的段码是逻辑非的关系，所以对表 2- 1 中的共阴极显示器的段码求反，即可得到共阳极显示器的段码。 NPN NPN LAMP +5V abc defg adefgh cb公 共 阳 极 dcbefg

13、h公 共 阴 极 a 表 2-1 数字对应的段码 表示字符 DP g f e d c b a 段码（H） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b c d E F P . 空格 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1

14、0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3F 06 5B 4F 66 6D 7D 07 7F 6F 77 7C 39 5E 79 71 73 80 00 对于 6 位显示器，在 AT89C51RAM 存储器中设置 7 个显示缓冲单元 70H76H，分别存放 7 位显示器的显示数据。AT89C51 的 A 口扫描输出总是 只有 1 位高电平，即 7 位显示器中仅有 1 位公共阳极为高电平，其他位为低电 平 AT89C51 的 B 口输出相应位然后

15、对其他 6 位巡回显示 LED1-3 显示温度、 4-6 显示湿度，如果小数点位固定可以通过对指定位进行置位或者清零来实现。 图 2-6 显示电路 （2）键盘电路 按键可以直接连接到 AT89C51 的 P0 口，这样其电路结构最为简单， 工作时可以使用中断方式，通过键盘的输入设定花窖的温度和湿度的固定 值。也可以通过按键实现实现设置和确认。 图 2-7 按键电路 2.2.5 通信电路 下面简要地介绍各个 ROM 命令的功能，以及使用在何种情况下。 1）搜索 ROM（代码为 FOH） 当系统初始上电时，主机必须找出总线上所有从设备的 ROM 代码，这样 主机就能判断出从机的数目和类型。主机通过

16、重复执行搜索 ROM 循环（搜索 ROM 命令跟随着位数据交换） ，以找出总线上所有的从机设备。在每次执行完 搜索 ROM 循环后，主机必须返回至命令序列的第一步（初始化） 。 2）读 ROM（代码为 33H） 该命令仅适用于总线上只有一个从设备（单节点）的情况。它允许主机直 接读出从主机的 64 位 ROM 代码，而无需执行搜索 ROM 过程，如果该命令用 于多节点系统，则必然发生数据冲突，因为每个从机设备都会影响该命令。 3）匹配 ROM（代码 55H） 匹配 ROM 命令跟随 64 位 ROM 代码，从而允许主机访问多节点系统中某 个指定的从机设备。仅当从机完全匹配 64 为的 ROM

17、代码时，才会响应主机 随后发出的功能命令，而其他设备将处于等复位脉冲的状态。 4）直访问 ROM（代码 CCH） 主机能够采用该命令可时反问总线上的所有从机设备，而无须发出任何 ROM 代码信号，例如，如果单总线器件采用 DS18B20 传感器，主机通过在发 出直访 ROM 命令后跟随准换温度命令【44H】 ，就可以同时命令总线上的所有 DS18B20 开始转换温度，这样大大节省了上机时间。值得注意的是，如果访 ROM 命令跟随的是读暂存器【BEH】的命令（包括其他读操作命令） ，则该命 令只能应用于单节点系统，否则将由于多个节点都响应该命令而引起数据冲突。 5）单总线器件的 ROM 搜索 D

18、allas 公司的每片单片机器件都是具有唯一的 64 位注册码，他存储在只 读储器（ROM ）中，在单总线网络中注册码用于单总线系统主机对从机器件 进行逐一寻址。如果单总线网络中从机器件的 ROMID 是未知的，可以通过 ROMID 搜索算法来找到该注册码单总线期间的 ROM 注册的数据格式如表 2-2 所示 表 2-2 单总线器件 ROM 注册码数据格式 MSB 64 位 ROM 注册码 LSB 8 位 CRC 校验码 MSB LSB 48 位序列号 MSB LSB 8 位家族码 MSB LSB 2.3 单总线数字温度传感器 DS1820 和湿度检测电路 2.3.1 DS1820 的主要特性

19、 DS1820 有下列主要特性 : 1）只需一根 I/ O 线就能完成通信 ; 2）多个分散的 DS1820 可以共用一线进行通信; 3）不需外部元器件 ; 4）可以通过数据线供电 ; 5）检测温度范围为 - 55 + 125C ,精度在 0. 5 度 ; 6）用 9bit 数字量来表示温度 ; 7）每次将温度转换成数字量需 200ms ; 8）可定义一个不变化的温度设置为报警温度; 2.3.2 DS1820 内部结构 DS1820 内部结构框图如图 2-8 所示。 6 4 b i t R O M 和单线 接口 电源检测 存储器控制逻辑 存 储 器 温度传感器 高温度触发 低温度触发 8 位

20、C R C 触发器 图 2-8 DS1820 内部结构图 由图 2-8 可知 ,DS1820 由以下几部分组成: 1）64 位激光只读存贮器。在这里存放着每个 DS1820 的唯一的序号 , 开始 8 位是产品类型的编号(DS1820 为 10H） ,接着是每个器件的唯一的序 号 ,共有 48 位 ,最后 8 位是前 56 位的 CRC 校验码这也是多个 DS1820 可以采用一线进行通信的原因。 2）温度传感器。它是将温度转化为数字量的关键部分。 3）DS1820 的存贮器。它由高速存贮器 RAM 和 EERAM(高温 TH 和低 温 TL 报警触发器）组成,数据首先写入高速存贮器 RAM

21、中 ,然后通过复制命 令将数据写入 EERAM 中。高速存贮器 RAM 由 8 个字节组成 ,头两个字节 存放检测温度的值,0 号 (LSB） 为存放温度的值,1 号 (MSB） 存放温度值的 符号 ,如果温度为负 ,则 1 号存贮器全为 1 ,否则全为 0，这也是可用 9bit 来表 示温度的原因。最低位先读出。若 LSB 最低位为 1 ,则表示为 0.5 度 ,求值的方 法根据 MSB 中的值将 LSB 中的二进制数求补再转换成十进制数除以 2 即得 被测温度的值。表 2 是温度和数字量的关系。第二和第三字节是从 TH 和 TL 中复制的值,当上电被更新;接下来两个字节没用 ,若读它应全为

22、 1 ;第六和第七 字节为计数寄存器;最后一个字节为 CRC 校验。 2.3.3 DS1820 的工作原理 DS1820 的引脚排列如图 2-9 所示。I/O 位数据输入/ 输出端（即单线总线） ， 它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。 是可供选用的DU 外部+5V 电源端，不用时需接地。 GND 为地，NC 为空脚。 图 2-9 DS1820 的引脚图 DS1820 测量温度时使用特有的温度测量技术，其测量温度框图如图 2-10 DS182023 DU DS182023 415678NCCGNDI/O DUNCCNC1GNDI/O 所示。内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉

23、冲计数，低温时振荡器的脉 冲可以冲过门电路，而当达到某一设置高温时，振荡器的脉冲无法通过门电路。 图 2-10 DS1820 测温原理框图 2.3.4 DS1820 使用中注意事项 DS1820 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等 优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： 1）较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于 DS1820 与微处 理器间采用串行数据传送，因此，在对 DS1820 进行读写编程时，必须严格的 保证读写时序，否则将无法读取测温结果。 2）当单总线上所挂 DS1820 超过 8 个时，就需要解决微处理器的总线驱 动问题，这一点在进行多点测温

24、系统设计时要加以注意。 3）在 DS1820 测温程序设计中，向 DS1820 发出温度转换命令后，程序总 要等待 DS1820 的返回信号，一旦某个 DS1820 接触不好或断线，当程序读该 DS1820 时，将没有返回信号，程序进入死循环 2.3.5 湿度检测电路 本例中采用 8255 来实现转换。EL7556 由积分电路、基准电路、频率转换 低温度系数振荡器 高温度系数振荡器 预置 计数器 = 0 计数器 = 0 预置 比较 温度寄存器 斜率累加器 加 1 停止 电路及频率电压（F/V ）转换电路等组成，积分电路及 R1、R2、C1 用于产 生一定频率的脉冲信号并从 5 脚送至 8 脚。

25、调节 R2 可对该脉冲信号频率进行 调整，从而使湿度传感器的线性和灵敏度处于较好状态；基准电路和频率转换 电路可将湿度传感器的电容变化转换成频率变化，再经频率电压转换电路后 从 9 脚输出与频率成线性的电压，然后经 C3 等滤波后送入 A/D 转换器，再进 行 A/D 转换以将其转换成数字信号。本设计的湿敏传感器为 MXS 型电容式湿 敏传感器，湿度为 76%RH 时的电容值为 500pF，电容相对变化率为1.7 pF/%。当湿度为 0%100%RH 时，9 脚输出的相应信号频率为 01000Hz， 精度为 2%，F/V 电路输出的电压为 05V。调整时，可先设定湿度为 5%RH，然后调节 R

26、2，使 9 脚输出 100mV 电压即可。 主要特性：1）与 MCS-51 兼容 ；2）4K 字节可编程闪烁存储器；3） 寿 命：1000 写/擦循环；4）数据保留时间：10 年 图 2-11 湿度传感器外观和内部结构图 传 感 器 加 热 器 第 3 章 系统主控器件部分设计 3.1 AT89C51 的工作原理 （1）CPU 的结构 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。 下面说明控制器和运算器。 1）运算器 运算器包括算术逻辑运算部件 ALU、累加器 ACCC、B 寄存器、暂存寄存 器

27、 TMP1 和 TMP2、程序状态寄存器 PSW、BCD 码运算调整电路等。 2）时钟电路 AT89C51 芯片内部有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器。反向放大 器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2。在 TXAL1 和 XTAL2 两端跨接由石 英晶体及两个电容构成的自激振荡器，如图 2-1 所示。电容器 C1 和 C2 通常都 取 30pF 左右，选用不同的电容量对振荡频率有微调作用。但石英晶体本身的 标定频率才是单片机振荡频率的决定因素。其振荡频率范围是 112MHz。 本设计考虑系统的独立完整性，选用内部时钟方式，石英震荡频率选用 12MHZ，ALE 信号频率为 2MHZ。

28、 （2）I/O 口结构： AT89C51 单片机有 4 个 8 位并行 I/O 接口，记作 P0、P1 、P2 和 P3，每个 端口都是 8 位准双向口，共占 32 根引脚。每一条 I/O 线都能独立地用作输入 或输出。每个端口都包括一个锁存器（即特殊功能寄存器 P0P3 ） ，一个输出 驱动器和输入缓冲器，作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但是 这四个通道的功能完全不同。 （3）程序存储器及数据存储器 1）程序存储器 对 AT89C51 芯片来说，片内有 4K 字节 ROM/EPROM，片外可扩展 60K 字节 EPROM，片内和片外程序存储器统一编址。 在程序存储器中，有 6 个

29、地址单元被保留用于某些特定的地址，如下表 2-1 所 示。 2）数据存储器 AT89C51 数据存储器空间也分为内片和外片两大部分，即片内数据存储器 RAM 和片外数据存储器 RAM。如何区别片内、片外 RAM 空间呢？片内数据 存储器最大可以寻址 256 个单元，片外最大可扩展 64K 字节 RAM，并且片内 使用的是 MOV 指令，片外 64K ROM 空间专门为 MOVX 指令所用。 （4）定时器 AT89C51 单片机的内部有两个 16 位可变成定时器 0（T0）和定时器 1（T1） ，它们都有定时或是事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部 事件计数和检测等场合。 表 3-1 A

30、T89C51 的复位、中断入口地址 入口地址 说明 0000H 复位后， PC=0000H 0003H 外部中断 入口 000BH 定时器 T0 溢出中断入口 0013H 外部中断 入口 001BH 定时器 T1 溢出中断口 0023H 串行口中断入口 它们具有计数和定时两种工作方式以及四种工作模式。定时器 T0 具有方 式 0、方式 1、方式 2 和方式 3 四种工作方式。T1 具有方式 0、方式 1 和方式 2 三种工作方式。 （5）中断系统 AT89C51 单片机有五个中断请求源。其中，两个外部中断源；两个片内定 时器/ 计数器（T0、T1）的溢出中断源 TE0 和 TF1；一个片内串行

31、口接受或发 送中断源 RI 或 TI。这些中断请求分别由单片机的特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 的相应位锁存。当几个中断源同时向 CPU 请求中断，要求 CPU 提供服 务的时候，就存在 CPU 优先响应哪一个中断请求，于是一些微处理器和单片 机规定了每个中断源的优先级别。 3.2 AT89C51 的复位电路 AT89C51 单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。 本设计采用上电复位电路，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自 动地进入复位状态。在通电瞬间，电容 C 通过电阻 R 充电，RST 端出现正脉 冲，用以复位。 3.3 AT89C51 的引脚功能 AT89C51

32、 的 40 条引脚中，有 2 条专用于主电源的引脚，4 条控制和其他 电源复用的引脚，32 条输入/输出引脚。如图 2-3 所示，下面介绍主要引脚的 名称和功能： 1）主电源引脚 Vcc 和 Vss Vcc：接+5V 电源。 Vss：接电源地。 2）时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端， 该放大器构成了片内振荡器。在采用外部时钟电路时，对于 HMOS 单片机上， 此引脚必须接地；对 AT89C51 单片机，此引脚作为驱动端。XTAL2：接外部 晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，振荡 器的频率是

33、晶体振荡频率。若采用外部时钟电路时，对于 HMOS 单片机上， 该引脚输入外部时钟脉冲；对 AT89C51 单片机，此引脚应悬空。 图 3-1 AT89C51 主要引脚图 3）控制信号引脚 RST/ 、ALE/ 、 和 /PDVROGPSENAPV RST/ ：复位 /备用电源输入端。单片机商店后，只要在该引脚上输入 24PDV 个振荡周期（2 个机器周期）宽度以上的高电平就会使单片机复位；若在 RST 与 Vcc 之间接一个 10 F 的电容，而在 RST 与 Vss 之间接一个 8.2k 的下拉 电阻，则可实现单片机上电自动复位。 4）输入/输出（I/O）引脚 P0、P1、P2 和 P3

34、P0.0P0.7：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。 P1.0P1.7：P1 是 8 位准双向 I/O 端口。在 EPROM 编程和程序验证时， EA/VP31 X119 X218 RESET9 RD17 WR16 INT012 INT113 T014 T115 P10/T1 P11/T2 P123 P134 P145 P156 P167 P178

35、P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 AT 89C 51 它输入低 8 位地址。P1 口能驱动 4 个 LSTTL 负载。 P2.0P2.7：P2 是 8 位准双向 I/O 端口。在 CPU 访问外部存储器时，它输 出高 8 位地址，在对 EPROM 编程和程序检验时，它输入高 8 位地址。P2 口可 驱动 4 个 LSTTL 负载。 P3.0P3.

36、7：P3 是 8 位准双向 I/O 端口。它是一个复用功能口，作为第一 功能使用时，为普通 I/O 口，其功能和操作方法与 P1 口相同。作为第二功能 使用时，各引脚的定义如下表。P3 口的每一条条引脚均可以独立的定义为第 一功能的输入输出或第二功能。P3 口能驱动 4 个 LSTTL 负载。 表 3-2 功能表 口线 第二功能 P3.0 RXD（串行口输入） P3.1 TXD（串行口输出） P3.2 （外部中断 0 输入）INT P3.3 （外部中断 1 输入） P3.4 T0（定时器 0 的外部输入） P3.5 T1（定时器 1 的外部输入） P3.6 （外部数据存储器“写” 信号输出）W

37、R P3.7 （外部数据存储器“写” 信号输出）D 第 4 章 系统的软件设计 4.1 设计方法 本温湿度控制系统在设计过程中，遵循的是稳定化、高效化、简单化、小 型化的特点，最大限度提高系统的性价比。应用软件采用模块化的程序设计方 法，这种条理清晰的设计方法免去一部分软件的重复编程，然后组合成符合要 求的应用程序，因此本应用软件分为两大部分：主程序和子程序设计。 4.2 主程序的分析与说明 主程序是调控系统的神经中枢，它被 ROM 中，系统上电复位后执行一个 跳转指令条通过中断区就开始执行主程序。 开始 常数 ， 工作内 存 ， 引脚定义 系统初始化 中断向量 调用子程序 采集温度值 启动

38、A / D 转化 读入 A / D 转化 A / D 转换次数 3 ? N 调用子程序显 示相关参数 Y 将采集的数据 按时间顺序送 采集数据保存完否 ? N 需向上位机传送 Y 将存储器中保存数 据一次传递上位 传送完毕 ? N Y Y 结束 N 图 4-1 主程序流程图 4.3 个部分程序流程图 4.3.1 读温度子程序 图 4-2 读温度子程序流程图 开始 发 D S 1 8 B 2 0 复位命令 发匹配 R O M 命令 读取操作 ， C R C 校验 9 字节 C R C 完成 C R C 校验正确 移入温度暂存 器 结束 Y Y 4.3.2 温度求平均值子程序 开始 保护现场 R

39、0 指向低位温度取入 A 中 指针加 2 求和 C Y = 1 ？ C Y 清零 R 5 加 1 指针 保存低位重置 R 0 为高位地址 R 4 清 0 R 0 中数据送入 A 调整指针 求和 C Y = 1 ？ C Y 清 0 R 4 加 1 R 0 = 3 0 H 调用除法运算 存数据保护现场 结束 N N N N 图 4-3 温度求平均值子程序流程图 4.3.3 求花窖平均温度子程序 图 4-4 求花窖平均温度子程序流程图 开始 保护现场置数据区首址 根据通道数计算偏移 调整指针存入编号和数 结束 4.4 数据采集流程图 图 4-5 数据采集流程图 开始 调用子程序采集相关参数 将采集的

40、数据按时间顺序传送 采集数据保存完否 ？ 需向上位机传送 将储存器中保存数据一次传递上位 传送完毕 ？ 结束 Y N Y N N Y 第 6 章 总结与展望 本课题研究的目的在于针对国内的花窖的特点，进行多点测量，整体控制， 对于不同花卉进行可调节的温湿度控制，是花窖温湿度在允许范围内波动，并 且有缓冲区域，达到降低能耗的目的。 本文研究的主要内容是在应用程序的作用下，首先对 8255 进行初始化， 设定工作方式 0。PA 口 PB 口 PC 口均为输出口， PA 口 PB 口为显示输出，PC 口为报警和相关设备驱动口。由于工艺决定，进之前已经将湿度控制在安全限 以内，测量过程是先温度后湿度的

41、顺序，首先对温度进行采样，每一个温度点 采样 5 次，计算平均值作为采样值送入显示和存储的相应单元进行存储和传感 器的编号和温度的显示，然后判断温度是否超过设定温度，如果温度超标则报 警并根据传感器的位置判断启动通风设备还是加热设备，如果不超标就继续检 测下一个点的温度，知道整个的多个点温度全部测试完成，然后计算和显示的 平均温度，然后对 8 个点的湿度进行测量并且显示，也是按照每个点测量 5 次 然后取平均值的方法计算，来减少干扰因素带来的误差，8 个点的湿度测量完 成后计算并显示的平均湿度。同样与设定的湿度值比较如果超标就报警，并启 动风扇进行通风处理。然后系统返回再进行温度和湿度的巡回测

42、量和显示。 随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温湿度因素，许多产 品对温湿度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单 点测量，同时还有温湿度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制 者根据温湿度变化及能够综合处理多点温湿度信息的测量系统就很有必要。通 过对温度湿度的自动控制设计可以很好的解决以上的问题，值得我们加以探索 的。 致 谢 在本次论文的写作过程中，我的导师李学军老师倾注了大量的心血，从选 题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出我的论文稿中的问题，严格 把关，循循善诱，在此我表示由衷的感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我 极大关心和帮助的各位老

43、师和关心我的同学和朋友。这次毕业设计是大学生涯 中最后的一次设计，在这段时间里，我不仅学到了有关电气自动控制的理论知 识。将所有的专业知识系统化和理论化，充分理解了电气自动的真谛。在论文 的撰写过程中，大到论文的内容和框架结构，小到具体的词句和标点符号，导 师都详细地审阅，提出了贴切的修改意见。导师严谨的治学态度、忘我的工作 精神时刻影响着我，成为本人学习的典范；导师高尚正直的品格、谦逊朴实的 作风是本人为人处事的典范；导师渊博的专业知识、严谨的治学态度和孜孜以 求的科研精神是本人从事科研工作的榜样；导师诲人不倦、认真负责的教书育 人态度是本人从事教学工作的楷模。长春大学电子信息工程学院的领导

44、和老师 在本人的学习过程中和论文编写工程中给予大力帮助，在此向他们表示深切的 谢意。 从论文选题到收集资料，从写稿到论文的反复修改的过程中得到了本人所 在寝室同学的热情帮助，在此也向他们表示由衷的感谢。 历时了三个多月的毕业设计，如今已接近尾声，一百多天的奋斗终于换来 了今天的成果。老师们的教导，同学们的团结奋斗，自己的认真，努力，是我 人生中最难忘记的一幕，给我的印象是深刻的。同时，这种精神将指引我继续 前进，为了明天的辉煌我会继续努力！ 参考文献 1徐伟忠. 计算机技术在农业领域的应用.丽水市科技局远程教育直播中心, 2004 2胡乾斌. 单片微型计算机原理与应用M.华中科技大学出版社,1

45、996 3杨振江.A/D D/A 转换器接口技术与实用线路M.西安电子科技大学出版社 4黄惠媛,李润国 .单片机原理与接口（自动化控制专业）M.海军出版社,2006 5杨金岩.8051 单片机数据传输接口扩展技术与应用实例M.人民邮电出版社, 2005 6胡学海.单片机原理及应用系统设计M.电子工业出版社,2005 7沙占友,王彦朋 ,孟志永.单片机外围电路设计M.电子工业出版社,2003 8王新贤,蒋富瑞 .实用计算机控制技术手册M.山东科学技术出版社,2004 9周继明，江世明，传感技术与应用M, 中南大学出版社, 2005，68-89 10求是科技 ,单片机典型模块设计实例导航M,人民邮

46、电出版社, 2004，45-58 11李朝清,单片机原理及接口技术M,北京航空航天大学出版社, 2003，67-89 12朱延钊， AD7705/7706的应用J，国外电子元器件，2002,6:23-25 13王卫平，电子工艺基础M，电子工业出版社，2005 14Ernest O.Doebelin. Measurement Systems: Application and Design M.America: McGraw-HILL BOOK COMPANY,1976 15彭其圣 , 刘松龄. 单片机温室大棚种植参数监控系统. 中南民族大学学报: 自然科学版 , 2004 附 录 附录 1.程序

47、清单 主程序如下： * 常数定义： * IEMPL EOU 21H IEMPH EQU 22H IEMPLC EQU 23H IEMPHC EQU 24H IEMPHEAD EQU 36H TD1 EQU 40H TD2 EQU 41H TD3 EQU 42H TEMPL0 EQU 2FH TEMPLP1 EQU #04H TEMPLP0 EQU #80H TEMPD1 EQU #02H TEMPD0 EQU #80H * 工作内存定义 * BITST DATA 20H RS BIT BITST.1 C300 BIT BITST.2 RST BIT BITST.3 FENG1 BIT BITST.4 FENG2 BIT BITST.5 KONG1 BIT BITST.6 KONG2 BIT BITST.7 * 引脚定义 * TEMPDLN BIT