发布时间 : 星期一 文章基于单片机的温度采集系统设计 - 毕业设计更新完毕开始阅读8b6713e1c9d376eeaeaad1f34693daef5ef7133e
安徽工程大学毕业设计（论文）
作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。 （2）自动控制。
这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。
（3）智能化控制。
这是在温室自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的温室专家控制系统技术。温室控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室环境控制朝着基于作物生长模型、温室综合环境因子分析模型和农业专家系统的温室信息自动采集及智能控制趋势发展。 1.3 该课题研究的主要内容
本设计以AT89C51单片机的温度测量和控制系统为核心来对蔬菜大棚温度进行实时巡检。单片机能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度进行定时采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以利用单片机的串行口和总线通信协议能把温室中的温度参数及时上传至上位机，并与设定值进行比较，与设定值不符时采取相应的处理措施，以实现恒温环境。
在设计的过程中充分考虑到性价比和精度，在选用低价格、通用元件的的基础上，尽量满足设计要求，并使系统具有高的精度。本控制系统以单片机的控制为核心，实时监测大棚环境的温度，并设定了这两个参数的上下限定值，并具有相应的报警系统，当超过设定的限定值时，单片机控制报警系统进行报警。当参数值恢复到设定值范围内时，控制又恢复检测状态。从而使环境的温度在一定的范围内得到控制。
本设计主要内容包括以下几个方面：
1．选择适合的传感器，设计相应的信号采集和处理电路。
2．掌握AT89C51单片机的主要功能和特性，以其为核心设计控制系统。 3．设计简单的人机对话接口系统，如显示、报警等。 4．实现单片机与上位机的通信。
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曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
第二章 总体设计方案
2.1 系统方案选择
整个系统采用模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、LED数码管、蜂鸣器等装置组成，传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送人模数转换器ADC0809 ,由下位单片机AT89C51读取，单片机将数据通过总线送给上位机，上位机设有显示功能，根据预先设置的参数决定要采取的措施，并将信息传给下位机，由键盘强制控制。蔬菜大棚温度采集系统的组成基于两个方面：单栋蔬菜大棚温度采集系统和集约化生产连栋蔬菜大棚温度采集系统。后者建立在前者的基础上，前者适于我国农村个体经营的现状。对于单栋蔬菜大棚温度采集系统，设置了独立的控制和显示等功能，并设置了RS-232 和 RS-485通讯接口，便于和上位机通信，实现集散控制系统，其模式如图下。另外，在设计过程中考虑到农生产的特点，每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大蔬菜棚生产重建和生产场地的变化，也增加了系统的通用性，扩大了适用范围。整个蔬菜大棚温度采集系统框图如下图2-1。
大棚1上位机通信接口大棚2图2-1 整体系统框图
大棚 n-1大棚 n 根据题目要求系统模块分可以划分为：键盘模块，温度测量模块，显示电路模块，报警模块。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的方案并进行了论证。
温度传感器 LED温湿度显示 单片机 蜂鸣器 总线 图2-2 大棚内部采集系统结构
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电
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路比较麻烦。大棚内部采集系统结构图如下图2-2。 2.1.1 温度测量的选择
方案一：
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
方案二：
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二 2.1.2 显示电路的选择
方案一：
使用静态显示，此方法不用另加外界驱动直接与单片技术出口相连，不需要单独的程序来完成显示。但占用I/O口多。
方案二：
使用动态显示，节省了I/O输出口，但此方法需要加外加外部驱动以此增加输出电流来更好的驱动数码管显示，电路简单，成本稍高，需要特定的编程来完成动态刷新。
本设计中使用的是动态显示，因为没有太多的输出口来完成静态显示，故选动态显示。
2.1.3 系统各模块的最终方案
根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案：
1．采用AT89C51单片机作为控制器，分别对温度采集、数码管显示、蜂鸣器的控制。
2．温度测量模块采用数字温度传感器DS18B20。此器件经软件设置可以实现高分辨测量。
3．显示数码管显示实时温度值。
4．蜂鸣器对高于或低于上下限的温度进行报警。
2.2 方案的总体设计电路图
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以并口循环点亮来实现温度显示。
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其中，P1.0至P0.7口连四个数码管的abcdefg，dp口。 P2.0至p2.3分别作为四个数码管的片选端 P2.4口连温度传感器的串行数据口
设计的电路主要有三部分组成：51单片机、LED数码管液晶显示模块、温度采集如下图 2-3。
图2-3总体方案电路图
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