1、 单片机与接口技术 课程设计（论文） 题目： 农业大棚温度检测报警仪 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间： 课程设计（论文）任务及评语 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论 文）题 目 农业大棚 温度检测 报警 仪 课程设计（论文）任务 设计内容： 实时检测、显示 农业大棚 温度 ， 当温度大于 30或小于 5时，红色指示灯亮、扬声器鸣叫。 技术要求 ： 需检测 农业大棚 4 个位置的温度，各检测点相距 10 米以上； LED 显示，显示到小数点后 1 位； 显示切换时间 2 秒 课程设计说明书要求 ： 内容完整、结构合理 ， 格式规范，符合 课
2、程设计 要求 （小四、行距20 磅） ； 说明书中应有各局部电路图的详细设计说明，最后附上完整的电路图； 硬件 电路图 的 设计说明应具体 （ 器件型号、参数计算 、引脚连接及工作过程说明） ，不能仅有器件介绍 ， 避免写成器件说明书 ； 软件设计要有流程图及工作过程说明和相应的程序。 指导教师评语及成绩 平时成绩： 论文成绩： 答辩成绩： 成绩： 指导教师签字： 年 月 日 1 目 录 目 录 . 2 第 1 章 绪论 . 2 一 概述 . 2 1 农业大棚 . 2 2.传感器 . 2 3. 单片机 . 2 第 2 章农业大棚温度检测报警仪的设计任务和技术要求 . 3 2.1 农业大棚温度检
3、测报警仪的设计任务 . 3 2.2 农业大棚温度检测报警仪的技术要求 . 3 第 3 章 农业大棚温度检测报警仪的设计方案 . 4 3.1 传感器的比较 . 4 3.1.1 数字温度传感器 DS-18B20. 4 3.1.2 集成化半导体传感器 LM134. 5 3.2 农业大棚温度检测报警仪设计框图 . 5 3.3 农业大棚温度检测报警仪设计电路 单片机控制系统图 . 6 3.4 农业大棚温度检测报警仪设计电路 温度信 号输入通道 . 7 1、温度传感器 LM134 . 7 2、运算放大器 . 7 3、 A/D 转换器 . 8 3.5 执行信号输出通道 . 9 第 4 章 农业大棚温度检测报
4、警仪软件流程 . 10 第 5 章 课程设计总结 . 11 参考文献 . 11 附录器件清单 . 11 附录 总体电路图 . 12 附录 . 13 2 第 1 章 绪论 一 概述 1 农业大棚 农业 温室 大棚 又称暖房。能透光、保温（或加温），用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温 。 农业 温室大棚的 温室
5、的透光性能 温室的保温性能温室的耐久性 决定的大棚的好坏。农业温室大棚的发展方便了我们的日常生活。 2.传感器 传感器是将感受到的外界信息，按照一定的规律转换成所需的有用的信息装置。它获取的信息可以是各种物理量、化学量和生物量，而转换后的信息也有各种形式。例如电、光、温度、声、位移等物理量可以通过传感器相互转换。 但是，通常是将非电量或电量装换成易于处理和传输的电量。目前，在国防航空、航天、交通运输、能源、机械、石油、化工、轻工等方面都大量使用各种各样的传感器。概括而言，传感器可以提高劳动生产率， 提高产品质量；可以减轻劳动强度，改善劳动条件，可以节约能源，降低消耗；可以保证设备安全运行和提高
6、使用寿命。 ，传感器技术 在发展经济、推动社会进步方面的重要作用 3. 单片机 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器 /计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机 具有 体积小，集成度高 ， 性能稳定，可靠性高 ，控制功能强大，低功耗、低电压， 有较高的性价比 的特点。 。 3 在农业温室大棚的性能指标中，除了透光性，温室大棚的保温性也起到至关重要的作用。通常在
7、温室大棚内都放置温度计来显示室内温度，但此测量方法比较粗略，不能及时准确的将室温情况反馈给户主，因此我们将用灵敏度更好的传感器取代普通温度计，提高准确性及灵敏性，并根据作物生长的温度要求， 采用单片机控制系统， 设置温度上限 和下限，在温室大棚的温度超出上限或者下限的情况下，发出报警 第 2 章 农业大棚温度检测报警仪 的设计任务和技术要求 2.1 农业大棚温度检测报警仪的设计任务 实时检测、显示农业大棚温度，当温度大于 30或小于 5时，红色指示灯亮、扬声器鸣叫。 2.2 农业大棚温度检测报警仪的技术要求 技术要求： 需检测农业大棚 4 个位置的温度，各检测点相距 10 米以上； LED 显
8、示，显示到小数点后 1 位； 显示切换时间 2 秒 4 第 3 章 农业大棚温度检测报警仪的设计方案 3.1 传感器的比较 3.1.1 数字温度传感器 DS-18B20 （ 一） 技术性能描述 1、 独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条 口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 2、 测温范围 55 125 ，固有测温分辨率0.5 。 3、 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，最多只能并联 8 个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温 4、 工作电源 : 35V/DC 5、 在使用中不需
9、要任何外围元件 6、 测量结果以 912 位数字量方式串行传送 7、 不锈钢保护管直径 6 8、 适用于 DN1525, DN40DN250 各种介 质工业管道和狭小空间设备测温 9、 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选 10、 PVC 电缆直接出线或德式球型接线盒出线 ,便于与其它电器设备连接。 （二） 应用范围 1、 该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域 2、 轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 3、 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 4、 供热 /制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领
10、域测温和控制 5 （三）特点 独 特的一线接口，只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为 3.0 V 至 5.5 V 无需备用电源 测量温度范围为 -55 C 至 +125 。华氏相当于是 -67 F 到 257 华氏度 -10 C 至 +85 C 范围内精度为 0.5 C 温度传感器可编程的分辨率为 912 位 温度转换为 12 位数字格式最大值为 750毫秒 用户可定义的非易失性温度报警设置 应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统 。 3.1.2 集成化半导体传感 器 LM134 集成化半导体传感器 L
11、M134 是新型器件，它比直接用一个 PN 结作传感器灵敏度高，线性好，使用更方便。 LM134 特点： 1、可编程范围为 1 A 10mA 2、通用规则为 0.02% 3、可作为特定温度传感器 4、 3%的初始精度 LM134 的工作温度范围为 -55 +125。 LM134 输出电流计算公式为 式中： ISET 为流进 LM134V+脚的电流（ A）； T 为绝对温度； RSET 为传感器外接电阻（）。若 RSET 取 227，则 KATISET /1 3.2 农 业大棚温度检测报警仪 设计框图 S E TS E T RKVTI /227 6 图 3.1 农业大棚温度检测报警仪 设计框图
12、3.3 农业大棚温度检测报警仪设计电路 单片机控制系统图 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e vi s i o nS i z eBD a t e : 3- J ul - 2 010 S h e e t of F i l e : E : 应用 P R O T E L 99 E X A M P L E S M y D e s i gn.dd b D r a w n B y:8Q 0 - 7OEGVcc+574 L S 3 73P A 0- 7A D 0- 7CERD WRP B 0- 7I O / MA L ER E S E TP C
13、5VccVss81 55EAR S TX T A L 1X T A L 2P0P1P 2 .4P 2 .0- P 2.3V s sP 3 .0P 3 .1P3.6P3.7 A L EP S E NVcc+5889 C 51VccA 8 - 11CE D 0 - 7OE27 32A温度显示温度显示温度信号输入通道温度设定执行信号输出通道图 3.2 单片机控制系统图 温度传感器 单片 机控制系统 报警系统 室温 7 3.4 农业大棚温度检测报警仪设计电路 温度信号输入通道 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e vi s i o nS i
14、z eBD a t e : 3- J ul - 2 010 S h e e t of F i l e : E : 应用 P R O T E L 99 E X A M P L E S M y D e s i gn1.dd bD r a w n B y:C?C A P0.1 F 0.1 F2DW2332DW233R1R3RLRf10 0k51 0W0R2V A G V D D+ 5 VQ3Q2ARQ1Q0VxD S 1D S 2D S 3R1D S 4ORE O CR 1 / C 1V s sC1C 0 1V E E- 6VC 0 2C L K IDUC L K OU?R E S 21 FWRRt
15、P 1 7P 1 0I N T 0RcM C 140 3L M 134图 3.3 温度信号输入通道图 1、温度传感器 LM134 LM134 的工作温度范围为 -55 +125。 LM134 输出电流计算公式为 SE TSE T RKVTI /2 2 7 2、运算放大器 运算放大器采用斩波稳零运算放大器 ICL7650，输入失调电压为 V1 ，温漂为 /01.0 V ，开环增益 120dB。 ICL7650 具有所需外接元件少，使用方便的特点运放输出电压 V0 8 VRRVRR RRRV ff1323101 放大器的差模输入信号 Vd 和共模输入信号 Vo 分别为 2VVVVVVcd为了抑制共
16、模信号，取231 RRRRf ，这时输出电压10 RRVV fd ，即运放输出电压与共模信号无关，只与被补偿电压和温度信号电压之差成比例。 为了使后面的A/D 转换器得到合适的输入模拟电压， 取 KRR KRR f 200 ,1003 21， 可得运算放大 器ICL7650 的差模增益 21 RRG fD 3、 A/D 转换器 A/D 转换器采用 MC1433， MC1433 具有抗干扰能力强、外接元件少、使用方便的特点。 MC1433 采用扫描的方法，输出 31/2 位 BCD 码，从 0000 1999共 2000 个数码 。如果系统工作范围为 0 100，则 A/D 转换可达到 0.05 /位，满足系统显示小数点后一位的要求。
