安徽工程大学毕业设计论文 引言 蔬菜的生长与温度息息相关，对于蔬菜大棚来说，最重要的个管理因素是温度控 制。温度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温度始终控制在适合蔬菜生长 的范围内。如果仅靠人工控制既费时费力，效率低，又容易发生差错，为此，在现代化 的蔬菜大棚管理中通常有温度自动控制系统，来监控采集大棚内各个角落的温度变化情 况，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。要时刻对蔬菜大棚的温度进行测量，就离不 开温度传感器。 传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影 响正常工作。控制领域还大量采用传统的控制方式，但控制对象的模型难以建 立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感 器，因其内部集成了转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度 测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器只用个 引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由 于芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把 数字温度传感器做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。 曾瑜基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计 第章绪论 课题研究背景 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研 究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的个重要组成部 分。现代化农业生产中的重要环就是对农业生产环境的些重要参数进行检测和控 制。例如空气的温度湿度二氧化碳含量土壤的含水量等。在农业种植问题中， 温室环境与生物的生长发育能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理 自动化科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，的接法不同分为共阴和共阳两类，了解的这些 特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编 程方法也是不同的。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码， 从而显示出我们要的数位，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式 和动态式两类。安徽工程大学毕业设计论文 基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计 摘要 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业农业及人们的日常生活 中扮演着个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制 系统的设计与研究有十分重要的意义。 本设计以单片机为核心的温度采集系统的工作原理和设计方法。温度信 号由温度芯片采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制 系统的硬件部分，包括温度检测电路温度显示电路。单片机通过对信号进行相应处 理，从而实现温度显示的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结 构，主要模块有数码管显示程序温度信号处理程序超温报警程序。 温室大棚是如今植物栽培生产中必不可少的设施之，不同种类蔬菜对温度及湿度 等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供个更适宜其生长的封闭的良好的生 存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。 关键词温度采集 曾瑜基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计 ， ， 安徽工程大学毕业设计论文 目录 引言 第章绪论 课题研究背景 国内外研究现状 该课题研究的主要内容 第二章总体设计方案 系统方案选择 温度测量的选择 显示电路的选择 系统各模块的最终方案 方案的总体设计电路图 第三章硬件设计 单片机 简介 单片机最小系统 温度传感器 简介 温度传感器与单片机的接口电路 数码显示模块设计 简介 与单片机接口电路 报警器的设计 与上位机通信的接口电路 接口介绍 资料简介 第四章系统软件设计 软件概述 主程序 读出温度子程序 温度转换命令子程序 计算温度子程 显示数据刷新子程序 第章调试与仿真 简介 调试与仿真 第章结论与展望 致谢 参考文献 附录电路原理图绘制 附录篇引用的英文文献及翻译曾瑜基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计 附录主要参考文献的题录及摘要 附录程序 安徽工程大学毕业设计论文 插图清单 图整体系统框图 图大棚内部采集系统结构 图总体方案电路图 图单片机引脚 图单片机最小系统 图内部结构 图测温原理图 图与单片机的接口电路 图与单片机的接口电路 图蜂鸣器电路图 图芯片的引脚连线图 图与上位机通信的接口电路图 图主程序流程图 图读温度流程图 图温度转换流程图 图计算温度流程图 图显示数据刷新 图温度低于的仿真图 图温度高于低于时的仿真图 图温度高于低于的仿真图 图温度高于的仿真图 ， ， ， ， ， ，。 由时钟电路复位开关和电源部分组成。如下图。 图单片机最小系统安徽工程大学毕业设计论文 温度传感器 简介 数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式， 螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有，等 等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的可用于电缆沟测 温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药 库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样， 适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 技术性能描述独特的单线接口仅需要个端口引脚进行通信多个可 以并联在惟的三线上，实现多点组网功能无须外部器件可通过数据线供电，电压 范围为零待机功耗温度以或位数字用户可定义报警设置报警搜 索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件负电压特性，电源极性 接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作采用脚封装或 脚封装，其内部结构框图如图所示。 图内部结构 位的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟的序号，共 有位，最后位是前面位的检验码，这也是多个可以采用线进 行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。 温度传感器的内部存储器还包括个高速暂存和个非易失性的可 位 和 单 线 接 口 高 速 缓 存 存储器与控制逻 辑 温度传感器 高温触发器 低温触发器 配置寄存器 位发生器曾瑜基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计 电擦除的。高速暂存的结构为字节的存储器，结构如图所示。头 个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电 复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨 率。工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义 应的个 基数分别置入减法计数器温度寄存器中，减法计数器和温度寄存器被预置在 所对应的个基数值。 预置 低温度系数 振荡器 高温度系数 振荡器 减法计数器 斜率累加器 减法计数器 减到 计数比较器 预置 温度寄存器 减到 图测温原理图 减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器的 预置值减到时，温度寄存器的值将加，减法计数器的预置将重新被装入，减法计 数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器 计数到时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输 出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄 存器值大致被测温度值。如下表 另外，由于单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读 写时序很重要。系统对的各种操作按协议进行。操作协议为初使化 发复位脉冲发功能命令发存储器操作命令处理数据。 曾瑜基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计 表部分温度对应值表 温度二进制表示十六进制表示 温度传感器与单片机的接口电路 可以采用两种方式供电，种是采用电源供电方式，此时的 脚接地，脚作为信号线，脚接电源。另种是寄生电源供电方式，如图所示单 片机端口接单线总线，为保证在有效的时钟周期内提供足够的电流，可用 个管来完成对总线的上拉。 当处于写存储器操作和温度转换操作时，总线上必须有强的上拉， 上拉开启时间最大为。采用寄生电源供电方式时端接地。由于单线制只有 根线，因此发送接口必须是三态的。 图与单片机的接口电路 数码显示模块设计 简介 数码管是由多个发光二极管封装在起组成字型的器件，引线已在内部连 接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管常用段数般为段有的另 加个小数点，还有种是类似于位型。位数