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基于单片机的种苗催芽室环境参数监控系统设计与实现应用电子技术.docx
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1、 毕业设计(论文)题目: 基于单片机的种苗催芽室环境参数监控 系统设计与实现 姓名: 学号: 二级院系部: 机电工程系 班级: 高专电子09 专业: 应用电子技术 指导教师: 、 职称: 讲 师、副教授 二一二年 六 月xx畜牧兽医职业技术学院学生毕业设计(论文)诚信承诺书论文题目养殖场用单片机温度控制器的设计与实现学生姓名xx学号xxx所属专业应用电子技术班级高专电子09指导教师姓名xx、xx职称讲师、副教授学生承诺我承诺在毕业设计 (论文)活动中,遵守学校有关规定,恪守学术规范,本人毕业设计 (论文)内容除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的情
2、况,如果有违规行为,我愿意承担一切责任,接受学校的处理。 学生(签名): 年 月 日指导教师承诺我承诺在毕业设计 (论文)活动中,遵守学校有关规定,恪守学术规范,经过本人核查,该生毕业设计 (论文)内容除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的现象。 指导教师(签名): 年 月 日xx畜牧兽医职业技术学院学生毕业设计(论文)材料目录序号名 称备 注1全文2任务书3开题报告或实施方案4指导记录5678答辩记录9成绩评定表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
3、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AT89C52单片机为核心,并与数字温度传感器DS18B20、四位一体的数码管、继电器、按键、小型电风扇、LED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
4、,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,在养殖中具有一定的实际意义。【关键词】AT89C52;DS18B20;温度控制;继电器控制AbstractKey words AT89C52; DS18B20; temperature control; relay control目 录【摘要】I
5、【关键词】IAbstractIIKey wordsII绪 论11.系统方案选择和论证21.1题目要求21.1.1基本要求21.1.2发挥部分21.1.3功能说明21.2系统基本方案31.2.1各模块电路的方案选择及论证31.2.2系统各模块的最终方案51.3 本章小结62.硬件设计与实现72.1系统硬件模块关系72.2主要单元电路的设计72.2.1温度采集部分设计72.2.2 加热和降温控制部分92.2.3键盘、显示、控制器部分102.3 系统总原理图112.4 本章小结113.系统软件设计123.1 读取DS18B20温度模块子程序123.2数据处理子程序123.3键盘扫描子程序133.4主
6、程序流程图133.5 源程序153.6 本章小结154.系统制作与调试164.1 数码管的调试164.2 按键的调试164.3 温度传感器的调试174.4 继电器控制部分的调试174.5 联调184.6本章小结21设计总结及展望22参考文献23附 录24附录1: 产品使用说明24附录2: 元件清单24附录3 : 系统硬件原理图25附录4:软件程序清单(含注释)26致 谢37绪 论动植物的生长都是在一定的环境中进行的,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
7、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,设计一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某个范围内,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:1 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。2 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
8、器控制等模块电路的设计,最后给出总原理图的设计。3 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。4 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:(1) 系统能对环境温度进行采集和显示(现场观温,软件记录)。(2) 能通过按键设定动植物生长期适宜温度并显示。(3) 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。(4) 可实时显示当前温度信息,并加以控制。(5)能分辨出的最小温度TH或T ROM操
9、作命令- 存储器操作命令- 处理数据,3.2数据处理子程序由于DS18B20转换后的代码并不是实际的温度值,所以要进行计算转换。温度高字节(MS Byte)高5位是用来保存温度的正负(标志为S的bit11bit15),高字节(MS Byte)低3位和低字节来保存温度值(bit0 bit10)。其中低字节(LS Byte)的低4位来保存温度的小数位(bit0 bit 3)。由于本程序采用的是0.0625的精度,小数部分的值,可以用后四位代表的实际数值乘以0.0625,得到真正的数值,数值可能带几个小数位,所以采取小数舍入,保留两位小数即可,即本系统的温度精确到了0.01度。算法核心:首先程序判断
10、温度是否是零下,如果是,则DS18B20保存的是温度的补码值,需要对其低8位(LS Byte)取反加一变成原码。处理过后把DS18B20的温度Copy到单片机的RAM中,里面已经是温度值的Hex码了,然后转换Hex码到BCD码,分别把小数位,个位,十位的BCD码存入RAM中。数据处理子程序流程图如图3-2所示。数据传递温度是否为负?求补运算NYBCD码转换返回图3-2数据处理子程序流程图按键功能: 1. Enter P1.1(S1)控制键2. Up P1.2(S2) 加1键3. DownP1.3(S3) 减1键键盘子程序流程图如图3-3所示。总模块流程图如图3-4所示。本软件设计采用循环查询来
11、处理各个模块,温度是缓慢变化量所以可以满足性能要求。图3-3键盘子程序流程图开始初始化调用A/D转换子程序DS18B20存在?数据处理子程序显示子程序键盘扫描子程序继电器控制子程序Y错误处理显示N图3-4主程序流程图 源程序的设计采用的是汇编语言,由于源程序代码较长,故将其放在附录中,具体参见附录4。 系统软件的设计同样也采用分模块的设计思路,然后利用主程序去调用各模块,主要设计了数据处理子程序、显示子程序、键盘扫描子程序、继电器控制子程序。4.系统制作与调试在具体的产品制作过程中,我们采用的是分模块焊接与调试,目的是为了防止全部焊接调试困难,若一次不成功,查找错误麻烦。首先用万用表对数码管进
12、行共阴还是共阳的识别以及各引脚功能的识别,然后把单片机工作最小系统电路焊接好,采用合适的方法连接数码管与单片机。最后编写数码管驱动程序,用烧写器将程序编入到AT89S52单片机中。具体调试体会如下:在这里最关键的就是数码管动态显示原理的理解与编程,刚开始编了一个简单的程序显示1234,但第一次显示的数不对,乱码,结果发现a和e段接线不小心搭在一起了,线分开后,显示就正常了。然后又修改程序让其显示小数,如24.94,如图4-1所示。为了进一步理解动态显示程序的原理,将显示程序中的延时变长发现显示的数有闪烁现象,变得更长4个都不能同时显示。由此可见,动态显示的关键是要选择一个合适的延时时间,在这里
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