1、（2011届）毕业设计题目基于单片机的温室大棚温度测控系统姓名专业电子信息工程班级学号指导教师导师职称年月日基于单片机的温室大棚温度控制系统设计摘要本文从硬件和软件两方面来讲述温室大棚温度系统的设计过程。系统以单片机AT89C52为核心控制部件，通过10KNTC温度传感器采集环境温度，并通过数码显示管显示实时温度。硬件上从温度检测电路、信号放大电路、A/D转换电路、输出控制电路、键盘及LED显示电路的设计等几个方面出发，详细研究和设计了基于单片机的温室大棚温度测控系统的各个部分内容，采用了LTC1860、LM358、74HC245、LED显示器等器件。软件方面采用汇编语言来进行单片机及其外围电
2、路的程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。系统模拟实现了蔬菜大棚温度控制的功能，并达到02度的温控精度要求，使大棚温度可控范围达到050。关键词单片机系统，温度传感器，数据采集ITHEDESIGNOFGREENHOUSECANOPYTEMPERATURECONTROLSYSTEMBASEDONSCMABSTRACTTHISARTICLEDESCRIBESTHEDESIGNOFPROCESSFORHARDWAREANDSOFTWARERELATEDTOGREENHOUSETEMPERATURECONTROLSYSTEMSYSTEMFORTAKINGSINGLECHIPAT89C52SING
3、LECORECONTROLPARTS,THROUGHTHE10KNTCTEMPERATURESENSORACQUISITIONENVIRONMENTTEMPERATURE,ANDDISPLAYSTHEREALTIMETEMPERATUREBYDIGITALLEDSUCHASTEMPERATURETESTCIRCUIT,SIGNALENLARGEMENTCIRCUIT,ADTRANSFORMINGCIRCUIT,OUTPUTCONTROLCIRCUIT,THEKEYBOARDANDLEDDISPLAYCIRCUITRESEARCHEDANDDESIGNEDDETAILFORTHESINGLECH
4、IPSYSTEMOFTRADITIONALCONTROLTESTINTHECONTROLPROCESS,ADOPTEDAT89C52、LTC1860、LM358、74HC245、LEDDISPLAYINORDERTOFACILITATETHEEXPANSIONANDCHANGE,WEDESIGNTOUSEMODULARCONSTRUCTIONSOFTWARE,MAKESPROGRAMMINGLOGICALRELATIONSHIPMOREEASYANDCONVENIENT，ALSOMAKETHESOFTWAREUNDERTHECONTROLOFAHARDWAREFUNCTIONWELLBRING
5、OUTTHEFUNCTIONOFGREENHOUSETEMPERATURECONTROLANDMEETITSPRECISIONREQUIREMENT,MAKETHETEMPERATURECONTROLRANGEFROM0TO50KEYWORDSSINGLECHIPMICROCOMPUTERSYSTEM，TEMPERATURESENSOR，DATAACQUISITIONII目录摘要IIIABSTRACTIV1绪论111课题的来源112课题的意义113温室大棚温度测控系统国内外发展现状214课题研究的主要内容22设备方案设计与理论基础421温室大棚温度测控系统的方案设计422方案评价423设计理论
6、基础4231单片机的发展概述4232AT89C52单片机介绍5233LTC1860A/D模数转换器7234运算放大器LM35872358总线收发器74HC2458236数码显示管LED8237NTC温度传感器93硬件电路设计1031单片机控制单元1032温度采样部分1133LED显示部分1134按键输入部分124软件设计1341软件设计介绍1342主程序流程图1443子程序模块14431A/D转换子程序15432LED显示子程序15433按键输入子程序16434主程序17结论20参考文献21致谢22III附录23附录图1系统结构图23附录图2PCB版图24附录3源程序25毕业论文01绪论11课
7、题的来源温室又称暖房,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。由于温室使农作物摆脱了地点、季节、气候变化等影响和限制，能有效的改善农业生态和生产条件，促进农业发展。因此，温室技术在世界范围内得到了广泛应用。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件1。温室是设施农业的重要组成部分,国外温室种植业的实践经验表明,提高温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性。应用于大棚种植的温度控制系统解决了长期以来
8、困扰农民的问题，它的制作成本低廉，应用广泛。随着传感技术,计算机技术及通讯技术的迅猛发展,现代化温室信息自动采集及智能控制系统的开发已成为目前设施农业的一个研究热点。温度、湿度作为温室的重要因素，它们是非常重要的物理量，温度、湿度的控制已经广泛应用到人们的生产和生活中，人们一般使用温度计、湿度计来采集温度和湿度，通过人工通风、加湿、加热和降温设备来控制温湿度，这样不但控制精度非常低、实时性很差，而且需要大量劳动力。在某些行业中对温湿度的要求比较高，由于温度过低或过高引起的元器件失效或由于环境湿度过高而时常引起的事故，对系统的可靠运行造成影响，甚至危及到操作人员及系统局部的安全2。所以实施对温度
9、的监控也日显重要。本课题只要采用51单片机对蔬菜大棚中温度、湿度的数据进行采集、测量和控制。12课题的意义近年来，在国产化技术不断取得进展的同时，也加快了引进国外大型现代化温室设备和综合控制系统的进程。但由于国内对温室环境控制技术研究起步较晚，大部分不够理想。单片机控制技术在保证作物获得最佳环境条件方面有一定的局限性。我国温室温度测控设施计算机应用，在总体上正从简单应用阶段向综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，主要是以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与欧美等发达国家相比，存在较大差距，尚需深入研究。本文从国内目前温控技术的薄弱环节进行分析，找出问题的存因及
10、改善困难，结合相关新技术及改良设想，在51单片机的基础上，有效解决温室大棚的基于单片机的温室大棚温度测控系统1温度自动控制，运用多个方案进行有效分析，减少人工参与，提高温室大棚的种植培育能力。在可行性的基础上，经过准确计算及比对，降低程序开发、设计及生产成本，保证项目的有效运作。13温室大棚温度测控系统国内外发展现状在社会生活中温度控制电路已经广泛的渗透到了各个领域,如汽车、家电、电力电子、材料等,平常用到的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标一般会有所不同,传统的继电器调温电路简单实用,但由于继电器工作时动作频繁,可能会因触点接触不良而影响正常工作3。目前，温度控制系统的结构主要是以单片机
11、为主板的控制系统。一般以MCS51系列为基础。采用8位CPU，从数据采样到算法控制都是由单片机完成的。这种类型控制方式的优点是能够全局管理，操作简单，价格低廉，缺点是布线复杂，可靠性差，故障率高；且信号的输入、输出一般为模拟量，自动化程度低。由于温室控制环境噪音大、环境恶劣，单一的CPU控制系统难以达到预期效果。此外，还有基于IPC的温室控制系统，它配备了各种接口板，采集、控制和通信功能都由主机完成，能对温室各个参数进行有效的控制；基于PLC的温室控制系统，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，具有控制能力强、操作方便、可靠性高、适宜长期工作等特点；集散型温室控制系统，由于他
12、的PC机的管理功能被多台现场控制站共享，节省了成本，提高了设备利用率，有利于温室群控3。近年来，温控系统的发展趋向主要有以下几个新型PID参数自整定的温度控制，其算法采用简化临界比例度整定法,只需整定一个参数,不但提高了参数的整定效率,并且用编程的方法实现了在线参数自整定。这种系统的特点是其瞬态响应超调量非常小,有很强抗干扰能力,且振荡有足够大的阻尼,从而具有良好的选择性和灵敏度，使其效果得到了改善4。同时针对大功率二极管在应用中的技术困难,还提出带有开关的大电流双向输出模型和含PID调节器的双闭环控制5。神经网络的温度控制系统，由于外界干扰因素复杂以及其负载的变化,而PID控制只能精确的计算
13、电参数的影响,而对于外界环境的变化只能做近似的估算,这样就影响到了控制精度。人工神经网络以其非线映射,自组织,自学习和联想记忆等功能,可对复杂的非线性系统建模。该方法响应速度快,且有很强的抗干扰能力,算法简单,又易于硬件和软件的实现仿真。训练方法实际是网络的自学习过程,即根据事先定义好的学习规则,按照提供的学习实例,调节网络系统各节点之间相互连接的权值大小,从而达到记忆,联想,归纳等目的。在温控系统中,将天气、温度、外部电压、被加热物体性质以及被加热物体的温度等影响因素作毕业论文2为网络的输入,将其输出作为PID控制器的参数,以实验数据作为样本,在微机上反复迭代,随着研究和实验的深入,自我修正
14、不断完善,直至系统收敛,得到网络权值,达到自整定PID控制器参数的目的67。MNNMEMORYNEURONNETWORK把记忆神经元增加到每一个网络节点中,在研究动态非线性系统时,不须要知道过多的实际系统结构,同时当系统滞后比较大时不会造成网络庞大难以训练8。模糊温度控制，它是基于模糊逻辑来描述一个过程的控制算法,主要采用嵌入操作人员的直觉知识及经验。它适用于控制不易取得精确数学模型的对象。通常情况下电力系统的模型非常不完善的,即使模型已知,也存在参数变化的问题。PID控制简单、方便,但难以解决非线性和参数的变化,模糊控制是不需要装置的精确模型,仅依赖于操作人员直观判断,非常容易应用。模糊温控
15、的实现主要有1将温控对象的偏差及其偏差变化率以及输出的量划分为不同的模糊值,建立规则。例如,如果温度正在上升或者温度太高时,然后减少控制输入。将这些写成模糊条件语句,形成模糊模型。2根据控制查询表,形成模糊算法。3模糊化其温度误差采样的精确量,经过数学处理输入计算机中,计算机根据模糊规则做出决策,求出相应的控制量,变成精确量去执行机构,调整输入,达到调节温度,使之稳定的目的。与传统的PID控制比较,模糊控制响应快,超调量小,参数变化不敏感910。14课题研究的主要内容本课题主要采用51单片机系统，对蔬菜大棚中温度、进行采集、检测和控制。本文从硬件和软件两方面来讲述温室大棚温度控制系统的设计过程
16、。硬件上从温度检测电路、信号放大电路、A/D转换电路、输出控制电路、键盘及LED显示电路的设计等几个方面出发，详细研究和设计了基于单片机的温室大棚温度测控系统的各个部分内容。在控制过程中主要应用AT89C52、LTC1860、LM358、74HC245、LED显示器，而主要通过10KNTC温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过数码显示管显示实时温度。软件方面采用汇编语言来进行单片机及其外围电路的程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。系统的过程主要是首先，通过键盘输
17、入，设定所需要达到的温度值，并且用数码管显示这个温度值。然后，在运行过程中将温度传感器采样的温度模拟量经过信号放大后送入A/D转换器中进行模拟数字转换，再将转换后的数字量用数码管显示，最后由单片机来判定，与设定的温度不符合则发出警报。基于单片机的温室大棚温度测控系统32设备方案设计与理论基础21温室大棚温度测控系统的方案设计单片机温度传感器信号放大电路A/D转换LED显示报警系统键盘输入图21温室大棚温度测控系统结构图首先，通过键盘输入，设定所需要达到的温度值，并且用数码管显示这个温度值。然后，在运行过程中将温度传感器采样的温度模拟量经过信号放大后送入A/D转换器中进行模拟数字转换，再将转换后
18、的数字量用数码管显示，最后由单片机来判定，与设定的温度不符合则发出警报。22方案评价此方案采用51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管来显示大棚的实际温度值，能用键盘输入设定目标温度值。本方案选用了AT89C52芯片，不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单。23设计理论基础231单片机的发展概述单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把中央处理器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/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。毕业论文4单片机诞生于20世
19、纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。1971年INTEL公司开发出了世界上第一个4位的微处理器INTEL4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。同年11月，INTEL又推出MCS4微型计算机系统次年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器INTEL8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。两年后INTEL公司研制出8位的微处理器8080；8月，霍夫等人研制出8位微处理器INTEL8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，诞生了第二代微处理器。80世纪INTEL公司在MCS48基础上推出了典型的、完善的单片机系列MCS51。
20、它奠定了单片机发展的第二阶段。1987年INTEL公司又发布了性能比8096高两倍的CMOS型80C196，1988年推出带EPROM的87C196单片机。8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。90世纪初，由于16位单片机推出的时间较迟、价格昂贵、开发设备有限等多种原因，未得到广泛应用。而8位单片机已能满足大部分应用的需要，因此，在推出16位单片机的同时，高性能的新型8位单片机也不断问世11。而现如今微控制器已进入全面发展阶段。随着单片机的发展和应用深入到各个领域，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型
21、单片机。232AT89C52单片机介绍AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8KBYTES的可反复擦写的FLASH只读程序存储器和256BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。基于单片机的温室大棚温度测控系统5图22AT89C52引脚图其主要功能特点包括1、兼容MCS51的指令系统；2、8K可反复擦写FLASHROM；3、32个双
22、向I/O口；4、256X8BIT内部RAM；5、3个16位可编程定时/计数器中断；6、时钟频率024MHZ；7、2个串行中断，可编程UART串行通道；8、2个外部中断源，共8个中断源；9、2个读写中断口线，3级加密位；10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C52P为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，
23、会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHZ晶振。RST/VPD（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能
24、端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。毕业论文6233LTC1860A/D模数转换器LTC1860是采用MSOP和SO8封装的12位A/D转换器，采用单5V工作电源。在250KSPS采样速率条件下，电源电流仅为850A。在较低的速度下，电源电流将减小，原因是LTC1860在转换操作之间将自动断电至一个1NA的典型电源电流。这些12位开关电容器逐次逼近型ADC包括采样及保持电路。LTC1860具有一个差分模拟输入和一个可调基准引脚。图23LTC1860管脚及数据参数图LTC1860ADC非常适合于紧凑、低功率、高速系统。它有三线式串行I/O、小外形MS
25、OP或SO8封装、以及极高的采样速率与功率之比。LTC1860ADC可在比例式应用中使用，或与外部基准一起使用。高阻抗模拟输入以及可在缩减的电压范围内低至1V全标度运作的能力使得它们在许多应用中可与信号源直接相连，从而免除了增设外部增益级的需要13。234运算放大器LM358LM358是有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运算放大器，一般作为电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在适当的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的可用于包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。基于单片机的温室大棚温度测控系统7图24LM358引脚图2358总线收
26、发器74HC24574HC245为总线驱动器，典型的TTL型三态缓冲门电路。由于单片机的数据地址控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。而74HC245正好起到了这个作用。本课题中74HC245被用于驱动LED显示器的作用15。图2574HC245B1R引脚图236数码显示管LEDLED数码管的结构简单，分为七段和八段两种形式，也有共阳和共阴之分。以八段共阴管为例，它有8个发光二极管比七段多一个发光二极管，用来显示SP，即点，每个发光二极管的阴极连在一起。这样，一个LED数码管就有1根位选线和8根段选线，要想显示一个数值，就要分别对它们毕业论文8的高低电平来加以
27、控制。一般的显示电路由多个数码管构成，N个数码管可以构成N位LED显示器，共有N根位选线和8N根段选线。本课题用到的是三位共阴七段数码管14。图263位7段共阴数码管引脚图237NTC温度传感器NTC是NEGATIVETEMPERATURECOEFFICIENT的缩写，是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。它的主要材料是锰、钴、镍和铜等金属氧化物，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。当温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降
28、低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围一般在1001000000欧姆，温度系数为265。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度补偿、温度测量、抑制浪涌电流、测温、控温、温度补偿等方面12。基于单片机的温室大棚温度测控系统93硬件电路设计31单片机控制单元图31单片机控制单元图单片机控制包括主体AT89C52芯片，一个晶振电路，一个上电复位电路，10K上拉电阻。此为整个设计的核心部分。它不仅要计算通过键盘输入的高低电平，控制数码管显示相应的温度值，还要实时将经过LTC1860数模转换后的电压值显示为相应的温度值。并且通过判定温度值来确定是否发出警报。毕业论文1032温度采样部分图32温度采集单元图5V
29、电源输入。NTC温度传感器，温度越高，它的阻值就会越小，常温下即25度时，它的阻值大概为10几欧，然后通过10MA恒流源电路，它可以达到01V，经过放大电路放大10倍后，电压为1V。通过AD芯片LTC1860测得电压值，因为电压随温度的变化而线性变化，所以我们可以得到温度1/25电压值。33LED显示部分图33LED显示器图基于单片机的温室大棚温度测控系统11通过74HC245芯片将51单片机处理的温度信息显示在LED数码管上，图为温度测控系统的的单片机显示部分。显示部分在整个设计中起到非常大的作用，它不仅显示了我们输入的标准温度同时也实时显示了温室大棚的环境温度。34输入输出部分图34按键输
30、入及报警输出按键用来设置报警温度，通过INC、DEC、OK这三个按键来实现人机对话，人为的设定需要达到的温度。INC为设置上限温度，DEC为设置下限温度，OK为确认设定键。报警采用蜂鸣器，当温度未达到设定温度内时，蜂鸣器鸣叫。毕业论文124软件设计41软件设计介绍软件的编程设计是单片机系统设计的核心部分，也是能否实现预定功能的关键。单片机编程常用的语言是C语言和汇编语言，最终都要转为INTELHEX格式或二进制格式BINARY文件拷入单片机芯片内。这里我们使用的是C语言进行编程设计。编程前，必须将地址、数据以及控制信号设置好。原理图设计及PCB设计采用了PROTEL99SE。它提供了对高密度封
31、装（如BGA）的交互布线,精确移动器件，总线布线等功能。系统设计中所用到的AD芯片LTC1860为S08封装，贴片；74HC245为DIP20封装；单片机89C52为DIP40封装；蜂鸣器5V；轻触开关66；三极管9013为直插式；稳压器TL431为三脚直插；无源晶振12M；运放LM358为8脚直插。仿真则用采用了PROTUES64。用PROTUES仿真软件仿真单片机的时候要特别注意，仿真电路和真实电路是有一定区别的，仿真只能大体上看一下效果，仿真时单片机最小系统（晶振，复位）都可以不接，双击单片机可以载入HEX文件进行仿真。仿真过程中指示灯为报警，在实物中则为蜂鸣器。温度传感器，采用一个电位
32、器来代替，因为这里的仿真精度只有1，所以，最大温度只能调到25度。实际传感器不会存在这个问题。首先，设置报警温度上限为21度，再设置温度下限为9度，然后调节电位器代替温度变化，当温度超过21度时或小于9度时，指示灯会亮，表示已报警。基于单片机的温室大棚温度测控系统1342主程序流程图图41系统流程图毕业论文1443子程序模块431A/D转换子程序AD转换程序，需要根据LTC1860的读时序图，对照时序来看。其结果为串行输出的，所以需要一根数据线，一根时钟线，还有一根是转换控制线。以下是A/D转换的部分子程序UINTULT1860/AD转换子程序UCHARIUINTOUTPUT0CONV1CON
33、V0FORI12I0ISCK0SCK1OUTPUT|DATAOUTPUT0I/数码管输出P0DIG_NUMVI1基于单片机的温室大棚温度测控系统15IFI2P0|0X80/显示小数点P10X4I1/数码管选择移位DELAY1P10XFF433按键输入子程序此程序是本毕业设计中最为重要的一个部分，它对输入部分进行一个判断来区分各个按键起到的作用。以下是路灯开关控制部分程序UCHARPRESSKEY1VOID/按键1按下判断IFK10RETURN1ELSERETURN0UCHARPRESSKEY2VOID/按键2按下判断IFK20RETURN1ELSERETURN0UCHARPRESSKEY3VO
34、ID/按键3按下判断IFK30RETURN1ELSERETURN0毕业论文16434主程序INCLUDEINCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARSBITDATAP25SBITSCKP24SBITCONVP26SBITK1P20SBITK2P21SBITK3P22SBITSOUNDP23VOIDDELAYUNSIGNEDINT/延时函数UCHARCODEDIG_NUM100X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F/共阴级数码管的段选码/UCHARV3/显示缓存BITSOUNDBI
35、T0/报警标志位UINTUPLIMIT200/温度上限UINTDOWNLIMIT100/温度下限UCHARSETFLAG0/切换显示标志/温度值/延时函数VOIDDELAYUINTDTUCHARBTFORDTDTFORBT0BT0I/把AD结果转换为三位十进制毕业论文18VI1TEMP/1638TEMPTEMP163810WDV2100V110V0IFSETFLAG2/当按键1显示DISPLAYUPLIMITELSEIFSETFLAG1/当按键2显示DISPLAYDOWNLIMITELSE/平常显示DISPLAYWDIFWDUPLIMIT|WDINCLUDEDEFINEUINTUNSIGNED
36、INTDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARSBITDATAP25SBITSCKP24SBITCONVP26SBITK1P20SBITK2P21SBITK3P22SBITSOUNDP23VOIDDELAYUNSIGNEDINT/延时函数UCHARCODEDIG_NUM100X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F/共阴级数码管的段选码/UCHARV3/显示缓存BITSOUNDBIT0/报警标志位UINTUPLIMIT200/温度上限UINTDOWNLIMIT100/温度下限UCHARSETFLAG0/切换显示标志/温度值/延时函数
37、VOIDDELAYUINTDTUCHARBTFORDTDTFORBT0BT0ISCK0SCK1OUTPUT|DATAOUTPUT0I/数码管输出P0DIG_NUMVI1IFI2P0|0X80/显示小数点P10X4I1/数码管选择移位DELAY1P10XFFUCHARPRESSKEY1VOID/按键1按下判断IFK10RETURN1ELSERETURN0UCHARPRESSKEY2VOID/按键2按下判断IFK20基于单片机的温室大棚温度测控系统25RETURN1ELSERETURN0UCHARPRESSKEY3VOID/按键3按下判断IFK30RETURN1ELSERETURN0VOIDMAI
38、NTMOD0X01/定时器T0工作方式116位方式TH00XF8/设定显示屏刷新率625帧/STL00X30ET01/开定时器0中断EA1/开总中断TR01/开定时器0WHILE1IFPRESSKEY1/按键1被按下处理,设置上限SETFLAG2WHILEK10UPLIMIT2IFUPLIMIT400UPLIMIT0IFPRESSKEY2/按键2被按下处理,设置下限SETFLAG1WHILEK20DOWNLIMIT2IFDOWNLIMIT0DOWNLIMIT400IFPRESSKEY3/按键3被按下处理,确认键WHILEK30毕业论文26SETFLAG0IFSOUNDBITSOUND1ELSE
39、SOUND0/显示屏扫描（定时器T0中断）函数VOIDLEDDISPLAYVOIDINTERRUPT1UINTTEMP,ITH00XF8/设定显示屏刷新率625帧/STL00X30TEMPULT1860FORI3I0I/把AD结果转换为三位十进制VI1TEMP/1638TEMPTEMP163810WDV2100V110V0IFSETFLAG2/当按键1显示DISPLAYUPLIMITELSEIFSETFLAG1/当按键2显示DISPLAYDOWNLIMITELSE/平常显示DISPLAYWDIFWDUPLIMIT|WDDOWNLIMIT/报警处理SOUNDBIT1ELSESOUNDBIT0基于
40、单片机的温室大棚温度测控系统27毕业设计文献综述题目基于单片机的温室大棚温度控制系统设计专业电子信息工程1前言部分温室又称暖房,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。由于温室使农作物摆脱了地点、季节、气候变化等影响和限制，能有效的改善农业生态和生产条件，促进农业发展。因此，温室技术在世界范围内得到了广泛应用。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件1。温室是设施农业的重要组成部分,国外温室种植业的实践经
41、验表明,提高温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性。应用于大棚种植的温度控制系统解决了长期以来困扰农民的问题，它的制作成本低廉，应用广泛。随着传感技术,计算机技术及通讯技术的迅猛发展,现代化温室信息自动采集及智能控制系统的开发已成为目前设施农业的一个研究热点。国内对温室环境控制技术研究起步较晚。自20世纪80年代以来，我国工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上，进行了温室中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的研究。实践证明，单因子控制技术在保证作物获得最佳环境条件方面有一定的局限性。1996年江苏理工大学研制出一套温室环境控制设备，能对营养液系统、温度、光照、
42、二氧化碳施肥等进行综合控制，在一个150M2的温室内，实现了上述四个因子的综合控制，是目前国产化温室计算机控制系统较为典型的研究成果2。近年来，在国产化技术不断取得进展的同时，也加快了引进国外大型现代化温室设备和综合控制系统的进程。这些现代温室的引进，对促进我国温室计算机的应用与发展，无疑起到了非常积极的推动作用。可以看出我国温室设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。但是，大部分不够理想。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与欧美等发达国家相比，存在较大差距，尚需深入研究。毕业论文28温度、湿度作为温
43、室的重要因素，它们是非常重要的物理量，温度、湿度的控制已经广泛应用到人们的生产和生活中，人们一般使用温度计、湿度计来采集温度和湿度，通过人工通风、加湿、加热和降温设备来控制温湿度，这样不但控制精度非常低、实时性很差，而且需要大量劳动力。在某些行业中对温湿度的要求比较高，由于温度过低或过高引起的元器件失效或由于环境湿度过高而时常引起的事故，对系统的可靠运行造成影响，甚至危及到操作人员及系统局部的安全2。所以实施对温度的监控也日显重要。本课题只要采用51单片机对蔬菜大棚中温度、湿度的数据进行采集、测量和控制。2主题部分在社会生活中温度控制电路已经广泛的渗透到了各个领域,如汽车、家电、电力电子、材料
44、等,平常用到的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标一般会有所不同,传统的继电器调温电路简单实用,但由于继电器工作时动作频繁,可能会因触点接触不良而影响正常工作3。目前，温度控制系统的结构主要是以单片机为主板的控制系统。一般以MCS51系列为基础。采用8位CPU，从数据采样到算法控制都是由单片机完成的。这种类型控制方式的优点是能够全局管理，操作简单，价格低廉，缺点是布线复杂，可靠性差，故障率高；且信号的输入、输出一般为模拟量，自动化程度低。由于温室控制环境噪音大、环境恶劣，单一的CPU控制系统难以达到预期效果。此外，还有基于IPC的温室控制系统，它配备了各种接口板，采集、控制和通信功能都由主机
45、完成，能对温室各个参数进行有效的控制；基于PLC的温室控制系统，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，具有控制能力强、操作方便、可靠性高、适宜长期工作等特点；集散型温室控制系统，由于他的PC机的管理功能被多台现场控制站共享，节省了成本，提高了设备利用率，有利于温室群控3。近年来，温控系统的发展趋向主要有以下几个新型PID参数自整定的温度控制，其算法采用简化临界比例度整定法,只需整定一个参数,不但提高了参数的整定效率,并且用编程的方法实现了在线参数自整定。这种系统的特点是其瞬态响应超调量非常小,有很强抗干扰能力,且振荡有足够大的阻尼,从而具有良好的选择性和灵敏度，使其效果得到了
46、改善4。同时针对大功率二极管在应用中的技术困难,还提出带有开关的大电流双向输出模型和含PID调节器的双闭环控制5。神经网络的温度控制系统，由于外界干扰因素复杂以及其负载的变化,而PID控制只能精确的计算电参数的影响,而对于外界环境的变化只能做近似的估算,这样就影响到了控制精度。人工神经网络以其非线映射,自组织,自学习和联基于单片机的温室大棚温度测控系统29想记忆等功能,可对复杂的非线性系统建模。该方法响应速度快,且有很强的抗干扰能力,算法简单,又易于硬件和软件的实现仿真。训练方法实际是网络的自学习过程,即根据事先定义好的学习规则,按照提供的学习实例,调节网络系统各节点之间相互连接的权值大小,从
47、而达到记忆,联想,归纳等目的。在温控系统中,将天气、温度、外部电压、被加热物体性质以及被加热物体的温度等影响因素作为网络的输入,将其输出作为PID控制器的参数,以实验数据作为样本,在微机上反复迭代,随着研究和实验的深入,自我修正不断完善,直至系统收敛,得到网络权值,达到自整定PID控制器参数的目的67。MNNMEMORYNEURONNETWORK把记忆神经元增加到每一个网络节点中,在研究动态非线性系统时,不须要知道过多的实际系统结构,同时当系统滞后比较大时不会造成网络庞大难以训练8。模糊温度控制，它是基于模糊逻辑来描述一个过程的控制算法,主要采用嵌入操作人员的直觉知识及经验。它适用于控制不易取
48、得精确数学模型的对象。通常情况下电力系统的模型非常不完善的,即使模型已知,也存在参数变化的问题。PID控制简单、方便,但难以解决非线性和参数的变化,模糊控制是不需要装置的精确模型,仅依赖于操作人员直观判断,非常容易应用。模糊温控的实现主要有1将温控对象的偏差及其偏差变化率以及输出的量划分为不同的模糊值,建立规则。例如,如果温度正在上升或者温度太高时,然后减少控制输入。将这些写成模糊条件语句,形成模糊模型。2根据控制查询表,形成模糊算法。3模糊化其温度误差采样的精确量,经过数学处理输入计算机中,计算机根据模糊规则做出决策,求出相应的控制量,变成精确量去执行机构,调整输入,达到调节温度,使之稳定的
49、目的。与传统的PID控制比较,模糊控制响应快,超调量小,参数变化不敏感910。单片机单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。从1971年INTEL公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片INTEL4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。到20世纪80年代初，INTEL公司在MCS48系列单片机的基础上，推出了MCS51系列8位高档单片机。MCS51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。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11。毕业论文30目前单片机渗透到我们生活的各个领域几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输工
