毕业论文_基于单片机的种苗催芽室环境参数监控系统设计与实现.doc文档【45页完整版】

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指导教师签名年月日江苏畜牧兽医职业技术学院学生毕业设计论文材料序号名称备注毕业设计论文全文全文毕业设计论文任务书毕业设计论文开题报告或实施方案毕业设计论文指导记录毕业设计论文中期检查记录表毕业设计论文指导教师意见表毕业设计论文评阅教师意见表毕业设计论文答辩记录毕业设计论文成绩评定表江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计养殖场用单片机温度控制器的设计与实现摘要养殖过程中，养殖大棚的环境控制对于动植物的健康生长最大程度地发挥其生长性能有着及其重要的意义。

养殖大棚的环境控制主要是针对温度湿度等环境因子进行监视和控制。

本次设计是根据养殖场的环境温度控制要求，研究并建立基于单片机的温度控制系统。

本系统是以单片机为核心，并与数字温度传感器四位体的数码管继电器按键小型电风扇灯等器件结合起来，共同构成温度控制器。

以养殖场的温度为设定参数，根据参数偏离设定值理想的养殖温度的程度由单片机自动启动相应的加热和降温设备，来升温或降温，实现对设定参数的闭环调节。

该系统能够及时采集养殖场温度，并能自动升温和降温，从而将养殖场温度保持在恒温，该系统具有较高的测量精度和控制精度。

本文首先对养殖场温度控制过程进行分析，提出了多种控制方案，对各方案比较后确定了本设计的总体方案。

然后进行原理图的设计，采用分步焊接软件设计与调试，最后进行联调。

通过对控制器进行实验和分析，表明系统运行情况正常，各功能模块功能的实现可行，采集的温度数据精确性较高，能满足控制的要求。

除此之外，该系统电路简单成本低，稍做修改还可以应用于其他温度控制的过程中，这大大地扩大了该系统的应用范围，在养殖中具有定的实际意义。

关键词温度控制继电器控制江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计摘要关键词绪论系统方案选择和论证题目要求基本要求发挥部分功能说明系统基本方案各模块电路的方案选择及论证系统各模块的最终方案本章小结硬件设计与实现系统硬件模块关系主要单元电路的设计温度采集部分设计加热和降温控制部分键盘显示控制器部分系统总原理图本章小结系统软件设计读取温度模块子程序数据处理子程序键盘扫描子程序主程序流程图源程序本章小结系统制作与调试数码管的调试按键的调试温度传感器的调试继电器控制部分的调试联调本章小结设计总结及展望参考文献附录附录产品使用说明附录元件清单附录系统硬件原理图附录软件程序清单含注释致谢江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计绪论动植物的生长都是在定的环境中进行的，在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对其影响最大的就是温度。

若昼夜的温度变化很大，其对动植物生长极为不利，因此必须对温度进行监测和控制，使其适合动植物的生长，以提高其产量和质量。

本设计就是对养殖场内温度控制要求进行分析，综合考虑系统的精度效率以及经济性要求多方面因素之后，设计种基于单片机的养殖温度自动控制系统。

该系统能够实现自动监控，使其温度控制在设定值的个范围内，同时可以通过按键输入设定温度等控制指令，完成监控系统的工作。

基于此，本课题的主要研究内容有以下几个部分温度控制系统的总体方案设计部分该部分主要研究养殖场温度控制的实现原理，确定温度控制系统的具体实现过程，进行系统的总体设计，给出硬件系统结构框图，完成硬件各部分元器件的选择等。

系统硬件设计部分该部分主要完成单片机基本电路时钟复位电路等数据采集电路显示输出接口按键输入接口继电器控制等模块电路的设计，最后给出总原理图的设计。

系统程序设计部分此部分主要完成主服务程序温度采集与处理按键输入温度设定温度显示继电器控制等程序模块的设计。

系统实现该部分主要是从硬件与软件两个方面探讨系统的实现过程，采用分步焊接与调试，并对系统进行了相应的试验分析，以验证系统所具有的功能。

本系统实现的温度控制目标功能如下系统能对环境温度进行采集和显示现场观温，软件记录。

能通过按键设定动植物生长期适宜温度并显示。

当环境温度参数超过设定的上下限值时控制相应的设备启动。

可实时显示当前温度信息，并加以控制。

能分辨出的最小温度。

江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计系统方案选择和论证题目要求设计并制作个温度自动控制系统，控制对象为养殖大棚。

温度可以在定范围内由人工设定，并能对环境温度实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

基本要求温度设定范围为，最小区分度为，标定温度环境温度若需降低时用电风扇降温，温度控制的静态误差环境温度若需升高时用加热器升温，温度控制的静态误差用十进制数码管显示实际温度。

测量温度时可在大棚内任意设置个测量点。

发挥部分采用适当的控制方法，当设定温度突变由提高到时，减小系统的调节时间和超调量温度控制的静态误差功能说明加热器用千瓦电炉如果采用单片机控制，允许使用已有的单片机最小系统板数码显示部分可以使用数码显示模块江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计系统基本方案根据题目要求系统模块可以划分为温度测量模块，显示电路模块，设定温度模块，加热模块，控制模块和降温模块，系统的框图如图所示。

图系统方框图各模块电路的方案选择及论证为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行论证。

控制器模块根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理控制加热丝和风扇使控制对象满足设计要求控制显示电路对温度值实时显示以及控制键盘实现对温度值的设定等。

对控制器的选择有以下三种方案方案采用作为系统控制器。

功能强大，可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用软件仿真调试，易于进行功能扩展。

采用并行的口方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统控制核心。

由温度传感器送来的温度信号，经程序对其进行处理，控制加热或降温装置动作。

但由于本设计对数据处理的速度要求不高，的高速处理的优势得不到充分体现，并且其成本偏高，引脚较多，硬件电路布线复杂。

方案二采用模拟运算放大器组成控制系统。

对于温度控制是足够的，但要附加显示温度设定等功能，要附加许多电路，硬件电路稍显麻烦。

控制部分测温部分键盘设定温度显示电路加热装置降温装置江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计方案三采用公司的作为系统控制器。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低体积小技术成熟和成本低等优点。

基于以上分析拟订方案三，由作为控制核心，对温度采集和实时显示以及加热装置进行控制。

加热和降温装置控制模块根据题目要求，当温度过低时，可以使用电热炉进行加热，当温度过高时，关掉电热炉开启风扇进行降温处理。

对加热和降温装置控制模块有以下两种方案方案采用可控硅来控制。

可控硅是种半控器件，应用于交流电的功率控制有两种形式控制导通的交流周期数达到控制功率的目的控制导通角的方式控制交流功率。

该方案电路稍复杂，需使用光耦合驱动芯片以及变压器等器件。

但该方案可以实现功率的连续调节，因此响应速度快，控制精度也高。

方案二采用继电器控制。

使用继电器可以很容易实现通过较高的电压和电流，在正常条件下，工作十分可靠。

继电器无需外加光耦，自身即可实现电气隔离。

这种电路无法精确实现功率控制，只能工作在最大功率或零功率，对控制精度将造成影响。

基于以上分析以及现有器件限制选择方案二，采用继电器控制省去光耦和交流过零检测电路，只需在软件上选用适当的控制算法，同样可以达到较好的效果。

温度采集模块题目要求温度静态误差小于等于，温度信号为模拟信号，本设计要对温度进行控制和显示，所以要把模拟量转换为数字量。

该温度采集模块有以下三种方案方案利用热电阻传感器作为感温元件，热电阻随温度变化而变化，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值相应的温度值。

最常用的是铂电阻传感器，铂电阻在氧化介质中，甚至在高温的条件下其物理，化学性质不变。

由铂电阻阻值的变化经小信号变送器将铂电阻随温度的变化转换为线性变化电流，再将电流信号转化为电压信号，送到转换器，即将模拟信号转换为数字信号。

该方案线性度优于。

方案二采用温度传感器。

具有较高精度和重复性，良好的非线性，保证的测量精度，加上软件非线性补偿即可以实现高精度测量。

将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。

送入位转换器，基本满足题目要求。

江苏畜牧兽医职业技术学院论文设计方案三采用数字温度传感器。

无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。

与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。

从读出的信息或写入的信息仅需要根口线单线接口读写，因而使用可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

它在测温精度转换时间传输距离分辨率等方面带来了令人满意的效果。

基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案三。

键盘与显示模块根据题目要求，温度要由人工设定，并能实时显示温度值。

对键盘和显示模块有下面两种方案方案采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。

液晶显示屏具有功耗小轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁，可