花房温度、光照度控制电路设计毕业论文

1、毕业论文（设计）毕业论文（设计） 论文题目：花房温度、光照度控制电路设计 学生姓名： 学 号： 所在院系：电气信息工程院 专业名称：电子信息工程 届 次：2013 届 指导教师：王健 淮南师范学院本科毕业论文（设计）淮南师范学院本科毕业论文（设计） 诚信承诺书诚信承诺书 1.本人郑重承诺：所呈交的毕业论文（设计） ，题目 是本人在指导教师指导下独 立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容； 2.毕业论文（设计）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可 靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已注释说明来源； 3. 毕业论文（设计）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、 思想和学术

2、成果，伪造、篡改数据的情况； 4.本人已被告知并清楚：学院对毕业论文（设计）中的抄袭、剽 窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业论 文（设计）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并 追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果； 5.若在省教育厅、学院组织的毕业论文（设计）检查、评比中， 被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接 受学院按有关规定给予的处理，并承担相应责任。 学生（签名）： 日期： 年 月 日 目 录 前言.2 1 系统的总体设计.3 1.1 系统设计要求 .3 1.2 系统工作原理及总体设计 .3 2 硬件简介.4 1.1

3、stc89c52 单片机.4 2.2 温度传感器.8 2.3 lcd1602 液晶显示.9 2.4 光敏电阻.12 3 硬件系统设计.13 3.1 温度及光照度测试电路 .13 3.2 a/d 转换电路 .15 3.3 报警电路 .16 3.4 继电器电路 .17 4 软件设计.18 4.1 系统总流程图 .18 4.2 温度控制流程图 .19 4.3 光照度控制流程图 .20 4.4 键盘扫描流程图 .21 参考文献.22 花房温度、光照度控制电路设计 学生：鲍丽（指导老师：王健） （淮南师范学院电气信息工程学院） 摘 要：随着现在我们生活质量的快速提高，温室已成为现代农业生产的基本设备。本

4、 文主要是在论述一种花房温度、光照度控制系统的设计、工作原理及自动控制。 本设计系统以单片机为核心通过数字温度传感器、光敏电阻对花房的温度和光 照度进行数据采集经过 a/d 转换器变换成数字量，其值由单片机处理，后由单 片机控制如果超过我们预先设定的温度、光照度限制范围，报警模块将进行报 警。 关键字：单片机；温度传感器；光敏电阻；继电器 design of the greenhouse temperature illumination control circuit student: bao li (faculty adviser: wang jian) (department of ele

5、ctrical and information engineering, huainan normal university) abstract: now with the rapid increase in the quality of our life, the greenhouse has become a basic equipment of modern agricultural production. this paper is mainly on a room temperature, illumination control system design, working pri

6、nciple and automatic control. the design of the system with chip as the core of the digital temperature sensor, photosensitive resistance temperature and light intensity on the greenhouse data acquisition is carried out through the a/d converter transforms into the digital quantity, which is control

7、led by a single chip microcomputer scm processing, finally if more than we preset temperature, light intensity limit, the alarm module will alarm. key words: single chip microcomputer; temperature sensor; photosensitive resistance; relay 前言 随着社会发展，中国的农业技术的研究和应用，使农业发展迅速，但是温室花房 是其一个重要的组成部分。在现代农业生产的重要环

8、节,是农产品的生长环境检测和重 要参数的控制。我们知道，温室花房内花的生长与空气的温度、二氧化碳的含量、土 壤水分、光照强度有很大的关系。因此，温室花房环境的检测与动态控制技术的发展， 对我国的农业现代化进程产生深远的影响。 在温室温度和湿度、光技术设施园艺工程由于其广泛的密切纪律,技术含量高,得到 了越来越多的关注世界各地,尤其是在一些发达国家,温室温度和湿度、光照度几乎是实 现自动检测和自动控制。我国现代温室是在引进过程和自我发展过程中不断壮大的， 在应用的深度以及广度的研究、国内的相关技术规模和范围与国外相比仍然还是有一 定的差距。中国的温室的目前现状是，大多数温室主要依靠手工管理与控制

9、温室的环 境，缺乏立体的科学的指导技术。在对植物的栽培技术方面，没有系统的科技技术而 是完全凭借靠管理者的经验，不能自动调整温室中的温度，光、水、肥、气等植物生 长环境，只能通过手动调节温室内的环境，这中技术方面的缺陷和不成熟成为了优质 栽培温室作物的障碍，通过手动调节温室作物生长环境造成了人力资源的浪费，而且 也不能保证对温室环境及时的控制与调节并，测量误差大，随意性强，在一定的基础 上影响了植物生长。为了克服上述缺点，我们需要一个容易使用的自动检测与自动控 制系统。温室环境与花卉、苗圃的生长、发育密切相关，环境监测是实现温室生产管 理自动化，科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物

10、生长规律，控制环 境条件下，作物品质，高产，高效。 随着计算机技术和传感器技术1的快速发展，在自动检测与自动控制系统领域发生 了巨大的变化，现代农业温室的重要产品的实施，已被广泛应用在中国的大部分地区。 温室环境的自动监测和控制突出的进步,由于其优良的性能价格比,逐渐取代了传统的温 度,光强度的控制措施。农业温室控制系统是实现温室生产自动化管理的基本保证。结 合各种花卉，苗圃生长规律，控制生长条件，使植物在不适宜生长的季节，培养目标 是最终将花实现高产量，高质量，给花农带来巨大的经济效益。 本系统设计是基于单片机的温度、光强度自动检测及自动控制原理设定的。这个 温度，光照强度检测控制系统可以应

11、用到农业生产中的温室，实现温度、光照强度的 实时控制，是一种智慧、经济、科学的程序，比较适合推广，从而促进花卉，苗木生 长，从而提高实收率，质量成本，可以带来很大的经济效益和社会效益给予我们的花 农。 1 系统的总体设计 1.1 系统设计要求 本系统以温度、光照度作为主要的控制参数，来控制整个系统设计，其主要功能 有： （1）实现对花房温度、光照度的实时监测、采集，测量空间的多点温度、光照度 数值。由单片机对数据进行循环监测采集、数值处理以及存储，实现花房的自动化控 制多点监测 （2）对监测采集的数据超过预设置数值的及时报警系统，及自动控制系统能够完 全做出温度或者光照度的参数处理，将花房的温

12、度、光照度调节到开始设置的参数数 值附近。 （3）能够根据不同地点、时间、花卉种类的不同，设定不同的参数值，可以使花 卉在最佳适宜的环境下生长。 1.2 系统工作原理及总体设计 1.2.1 总体设计 本系统以单片机为核心控制元器件，采用温度、光照度测量、检测及控制技术， 以温度传感器、光敏电阻为测量元件，构成自动化温度、光照度测量、控制系统。可 分为温度、光照度采集系统及液晶显示模块，报警系统，以及温度、光照度控制模块， 复位电路和晶振模块。 温度传感器采集模 块 光敏电阻经 a/d 转换采集模块 复位电路及晶振模 块 lcd1602 液晶显示 模块 报警系统 温度光照度控制、 调节模块 st

13、c89c52 单片机 图 1 系统结构框图 1.2.2 工作原理 利用单片机控制温度传感器、光敏电阻采集花房温度和光照度，并反馈给单片机 作出相应的分析和处理，而单片机将处理的结果显示在设备的 lcd1602 液晶显示器上。 当花房的温度、光照度不在设定适宜范围情况时，单片机控制报警器报警，同时向温 度光照度调节器发送信息，控制调节器调节花房温度光照度，使其回归正常范围。当 花房空气温度超过设定值时，温度控制电路就会自动控制电路，打开排气扇设置在花 房顶部的喷雾设备的进行一段时间的降温，而当温室温度低于设定值时，则通过单片 机自动开启加热设备，使温度值达到适宜的范围。光照度高与设定值范围时，系

14、统光 照度控制电路自动控制打开花房顶部的遮阳网，避免阳光直射作物，减小光照度，以 减少强光对作物生长的影响。当光照度低与设定值时，就回自动关闭遮阳网，增加光 照度，从而使光照度保持在合适的范围内。 2 硬件简介 1.1stc89c52 单片机 1.1.1stc89c52 的主要特性 stc89c52rc 单片机2是新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单 片机，指令代码完 全兼容传统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可以任意选择。 其主要特点有： 1.8051 增强型单片机可以任意选择 6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期，指令代 码完全可以与传统 8051 单片机

15、相兼容。 2.工作电压：5.5v3.3v（5v 单片机）/3.8v2.0v（3v 单片机） ；单片机工 作频率范围：040mhz，而对于普通 8051 的 080mhz。 3.单片机程序应用空间为 8k 字节 ，片上集成 512 字节 ram 。 4.通用 i/o 口 （32 个）复位后为：p1、p2、p3、p4 是并行双向 i/o 接口， p0 口输出是漏极开路电路，当用为总线扩展时，不需要外接上拉电阻，而作为 i/o 口用 时，则需外接上拉电阻。 5.具有 isp（系统可编程）/iap（应用可编程） ，不必用专用编程器，也不必用专 用仿真器，直接利用串口（rxd/p3.0,txd/p3.1

16、）下载客户程序，几秒即可完成好多。 6.具有 eeprom 功能 ； 具有看门狗功能 7.共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 t0、t1、t2 8.外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，power down 模式可 由外部中 断低电平触发中断方式唤醒 2.1.2 stc89c52 的引脚图 图 2 stc89c52 的引脚图 vcc（40 引脚）：电源电压 gnd（20 引脚）：接地 rst（9 引脚）：复位方式输入。当输入连续 24 个时钟周期以上高电平时，系统 开始用来完成单片机内部的复位初始化操作。复位期间，ale、psen 输出高电平。 xtal1（19 引脚） ：振

17、荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 xtal2（18 引脚） ：振荡器反相放大器的输入端。 ale/ rog （30 引脚） 地址锁存控制信号输出端 ：在访问片外程序存储器期间， 下降沿用于锁存 p0 输出的低 8 位地址的输出脉冲3。在编程时，此引脚（rog）用 作编程脉冲输入端。 2.1.3 复位电路 复位引脚（reset）为第 9 脚，当此引脚连接高电平超过 2 个机器周期，即可产 生复位的动作。以 12mhz 的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲 1us,两个机器周期为 12us, 因此，在第 9 脚上外接一个 12us 以 上的高电平脉冲，此时就可以产生复位的动作。 而对于上电复位，

18、在复位引脚上外接了一个电容，当复位引脚接 +5 v 电压时，此时的 电容是作为短路的，经过一小段时间后，电容就将会处于充电的状态，此刻的电路是 相当于断开的。另外的一种就是手动复位了,其的接法就是在 stc89c52 的复位引脚外 接的电容上并联连接一个开关。在当开关没有按下去的时候，此时的电容是处于充电 状态的；而当在按钮按下时候，此时的电容就将开始放电，因此，在复位引脚上产生 了高电平，达到了电路复位的作用。 图 3 复位电路原理图 2.1.4 晶振电路 晶振电路是用来给单片机提供时钟信号的。晶振有两种其中包含有源晶振与无源 晶振，是时钟电路中最重要的部件之一，晶振的作用是向 ic 等部件

19、提供相应的基准频 率。xtal1 是单片机作为时钟电路反向放大器的输入端，xtal2 是单片机作为时钟 电路反向放大器的输出端，这个反向放大器是能够用作片内振荡器的配置而使用的， 在这其中石晶振荡器和陶瓷振荡器都是可以使用的。当我们在实际的应用中使用外部 时钟源驱动器件时，此时的 xtal2 是需要不接的4。而对于输入到时钟电路内部连接 的时钟信号，是需要一个二分频触发器来实现的，在实际的应用中，对外部连接时钟 信号的脉宽是不需要做什么要求的，但首先是要求脉冲的高低电平与电路所要求得电 平是一样的。 图 4 晶振电路原理图 2.1.5 电源电路 图 5 电源电路原理图 系统的电源电路由电源和二

20、极管组成，为整个电路提供电源，使整个系统能够正常 工作。 2.1.6 键盘电路 图 6 键盘电路 这个系统采用的键盘电路是利用最简单的低电平扫描方式实现的，利用开关的一 端与单片机 i/o 口相连接方式，另一端是用接地的方式，用单片机来检测 i/o 口是否是 低电平，此目的是来判断键盘是否被按下。 2.2 温度传感器 2.2.1 ds18b20 温度传感器的特性 ds18b20 数字温度传感器是 dallas 公司生产的 1wire，被我们称之为单总线 器件，其特点是线路非常的简单、外形也是很小的。因此，如果把它来用作组成测量 温度电路的器件，线路相当的简单，只需要在一根通信线上就能够放好多和

21、 ds18b20 一样的数字温度计，使用也是很方便的。 ds18b20 温度传感器的特点 1. 只需要一个端口 i/o 就能够实现通信。 2.在 ds18b20 中的每个器件上都有独一无二的序列号。 3.在实际的应用中实现检测温度是不用任何外部元器件的。 4.每次把温度转换为数字需要的时间为 200ms。 5.测量温度范围在55oc 到125oc 之间，精确度在 0.5 度。 6.数字温度计的分辨率用户可以从实现 9 位到 12 位选择方式。 7.其内部可以有温度上、下限设置报警。 8.具有负压特性，当电源极性给接反时，温度计是不能正常工作的，但也不会由于 发热而被烧毁5。 2.2.2 ds1

22、8b20 的内部结构 ds18b20 其的内部是由 3 部分组成的： 1. 具有 64 位激光只读存贮器，在这里存放着每个 ds18b20 的唯一的序号 ,开始 8 位是产品类型的编号(ds18b20 为 10h） ,接着是每个器件的唯一的序号 ,共有 48 位 ,最后 8 位是前 56 位的 crc 校验码这也是多个 ds18b20 可以采用一线进行通 信的原因。 2. 温度传感器，它是将温度转化为数字量的关键部分。 3.ds18b20 的存贮器，它由高速存贮器 ram 和 eeram(高温 th 和低温 tl 报警 触发器）组成,数据首先写入高速存贮器 ram 中 ,然后通过复制命令将数据

23、写入 eeram 中。高速存贮器 ram 由 8 个字节组成 ,头两个字节存放检测温度的值,0 号 (lsb） 为存放温度的值,1 号 (msb） 存放温度值的符号 ,如果温度为负 ,则 1 号存 贮器全为 1 ,否则全为 0，这也是可用 9bit 来表示温度的原因。最低位先读出。若 lsb 最低位为 1 ,则表示为 0.5 度 ,求值的方法根据 msb 中的值将 lsb 中的二进制数求补 再转换成十进制数除以 2 即得被测温度的值6。表 2 是温度和数字量的关系。第二和 第三字节是从 th 和 tl 中复制的值,当上电被更新;接下来两个字节没用 ,若读它应全 为 1 ;第六和第七字节为计数寄

24、存器;最后一个字节为 crc 校验。 2.2.2 ds18b20 的引脚及指令表 gnd：电源地 dq：为数字信号输入/输出端 vdd：为外接供电电源输入端（在寄生电源线方式时接地） 表 1 ds18b20 的 rom 指令表 指令约定代码功能 读 rom 33h 读 ds18b20 温度传感器 rom 中的编码 符合 rom 55h 发出指令之后，接着发出 64 位 rom 编码，只有访问单总 线上与 ds18b20 相对应编码才能做出响应 搜索 rom ofoh 是为了确定在同一总线上 ds18b20 的数量与识别 64 位的 rom 地址，是为各元器件工作做准备7 跳过 rom occh

25、 忽略 64 位 rom 中地址，可以直接向 ds18b20 发送温度改 变指令 告警搜索 命令 oech 在其工作后只有温度超过预先设定值的最大温度或最小 温度时才会发出报警响应 2.3 lcd1602 液晶显示 2.3.1 lcd1602 简述 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 lcd，目前 常用 161，162，202 和 402 行等模块。1602 型 lcd 显示模块具有体积小，功 耗低，显示内容丰富等特点。1602 型 lcd 可以显示 2 行 16 个字符，有 8 位数据总线 d0-d7 和 rs，r/w，en 三个控制端口，其工作时需要的电压为 5v

26、，有两个功能字符： 对比度调节与背光调节。它还有若干个 5x7 或者 5x11 等点阵字符位组成，每个点阵 字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字 符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。 2.3.2 lcd1602 引脚 vss：为电源地。 vdd：接 5v 电源正极。 vl：是作为 lcd1602 液晶显示器 的对比度调整端， 当接正电源时 此刻的对 比度最小的，当接地电源时此刻的对比度最大。 rs：是寄存器的选择作用，当高电平为 1 时是用作选择数据寄存器、 当低电 平为 0 时是作为选择指令寄存器。 r/w：是作为读写信号使用，当为高电平

27、 1 时是读操作功能，当为低电平 0 时是写操作功能。当为低电平时 rs 和 r/w 可以作为写入指令或显示地址使用， 当 rs 是低电平 0 时，r/w 为高电,1 时此时只可以读忙信号，当 rs 为高电平 1 时，r/w 为低电平 0 时此时只可以写入数据 8。 e：端为使能端。 d0d7：为 8 位双向数据端。 blablk:空脚或背灯电源。 15 脚：背光正极 16 脚：背光负极 图 7 lcd1602 液晶显示原理图 2.3.3 lcd1602 指令表 表 2 lcd1602 的指令表 序号指令 rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d0 1 清屏 00000000001 2 光标返

28、回 000000001* 3 输入模式 00000001i/ds 4 显示控制 0000001dcb 5 光标/字符移位 000001s/cr/l* 6 功能 00001dlnf* 7 置字符器存储 地址 0001 是用作设置字符存贮器的地址使用的 8 置显示数据存 贮器地址 001 是作为显示数据存贮器的地址使用 9 读忙标志和地 址 01bf 是作为计算数据的地址使用 10 写数到 cgram 或 ddram 10 是要作写数据指令使用 11 从 cgram 或 ddram 读数 11 是要作读出数据指令使用 lcd1602 的液晶显示指令编码显示是通过屏幕、读写操作来实现与对光标进行操

29、作来实现。 指令 1：清除显示，指令码 01h,作用是使光标在 00h 地址位置进行复位。 指令 2：光标复位，使光标能够回到 00h 的地址。 指令 3：使用显示模式方式和光标移动方式来进行设置 i/d：光标是表示移动方向 的，高电平 1 是右移的，低电平 0 是左移的； s:是用来决定屏幕上全部的文字是否进 行选择左移或是选择右移。高电平 1 是用来表示有作用的，低电平 0 是用来表示不起 作用的。 指令 4：是用来作为显示开关控制的作用 其中 d：是用来控制显示整个电路的开 与关作用，高电平 1 是开显示的表示，低电平 0 是关显示的表示；c：是用来作为光标 开与关的控制作用，高电平 1

30、 表明是有光标的，低电平 0 表示没有光标 b：是用来作 为光标是否闪烁的控制，高电平 1 表明是闪烁，低电平 0 则表示不闪烁。 指令 5：是作为显示移位光标或者是显示文字的作用。s/c：高电平 1 时是用来显 示文字的，低电平 0 时是用来移动光标的。 指令 6：是表示功能设置命令。dl：高电平 1 时是表示有总线的数量是 4 位，低 电平 0 时是表明有总线的数量是 8 位的；n：低电平 0 时表示为显示单行，高电平 1 时 表示为显示双行； f: 低电平 0 时表示显示的点阵字符是 5x7 形式的，高电平 1 时表 明显示点阵字符是 5x10 形式的。 指令 7：是表示设置 ram 的

31、地址。 指令 8：是用来设置 ddram 的地址。 指令 9：是作为读取光标的地址和忙碌信号。bf：是读取忙碌信号的标志位，高 电平 1 是表示忙碌，此刻的模块是不能收到命令或接收到数据的，低电平 0 则表示不 忙的，此时的模块式可以接收数据或者接收命令的。 指令 10：是表示写数据的。 指令 11：是表示读数据的。 2.4 光敏电阻 2.4.1 光敏电阻的简介 光敏电阻是一种特殊的电阻器件，其是利用半导体的光电导效应而制成的，因此 对光线是非常的敏感,光敏电阻的电阻值是与外界光照强弱或明暗都是有密切关系的。 其在没有光照射的情况下,表现出来的是高阻状态；当有光照射时,其电阻值是会快速减 小的

32、。光敏电阻是在于各种控制电路(如自动照明灯控制电路、自动报警电路等)、家用 电器(如电视机中的高度自动调节,照相机中的自动曝光控制等)及各种测量仪器中等领 域中得到广泛的应用。 该系统可通过光敏电阻将光照强弱信号转化为电信号通过发光二极管显示以及通 过蜂鸣器报警从而成为光照强度自动显示检测系统。光照强度不同光明传感器的组织 不同,当光照强度很强时,光敏传感器的阻值很小，当光照强度弱时, 光敏传感器的组织 很大,当光照强度适宜时光敏传感器的阻值介于强光和弱光的阻值之间。因此可以通过 光敏传感器将光信号变为电信号,并可以利用光照传感器受光照不同阻值不同产生的电 信号不同从而显示不同的信号。 2.4

33、.2 光敏电阻的的主要特性 1.光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过光敏电 阻器的电流被我们称之为光电流，其外加在光敏电阻器的电压和光电流之比被我们称 之为亮电阻，常用“100lx”来进行表示。 2.暗电流、暗电阻。当有一定数量的外在电压加在光敏电阻器下时，也没有光照射 的情况下，此时流过光敏电阻器的电流被我们称之为暗电流。光敏电阻器外接加在其 上的电压和暗电流之间的比值被称作为暗电阻，常用“0lx”表示。 3.灵敏度。我们把光敏电阻其在不受到光照强度时的电阻值（暗电阻）与受到光照 强度时的电阻值（亮电阻）之间的相对变化值称之为灵敏度。 4.在有一定外接电压作用下，

34、其光敏电阻的光电流和光通量之间的相互关系如下所 示：虽不同类型的光敏电阻有不同的光照特性，但是光照特性的曲线表现出来是非线 性特性。所以，光敏电阻是不适合作为给予一定数量的检测元件来使用的，这些都是 由于光敏电阻的不足引起的。光敏电阻通常在自动化控制的系统中作为光电开关来使 用。 5.光敏电阻表现的伏安特性。在有一定的光照度情况下，连接加在光敏电阻两端之 间的电流与电压之间的相互关系，这种关系被称之为伏安特性。在给一定偏压的情况 下,当光照强度比较大时，光电流也会随之比较大。当在给定的光照度下，当其加的电 压较大时，光电流也是较大的，且是没有饱和现象的。但是其的电压是不可以没有限 制的增大的，

35、是由于无论什么光敏电阻都会受到额定工作功率、最大工作电压电以及 最大额定电流的限制。 6.在当光敏电阻接受脉冲光照射时候，光电流是需要经过一定时间才可以到达稳定 值，但是当光照停止以后，光电流是不会立刻表现为 0 值得，这就是被我们称之为光 敏电阻的时延特性。因为，不同种类材料的光敏电阻的时延特性是不近相同的，因此， 其的频率特性也是不近相同的。 3 硬件系统设计 3.1 温度及光照度测试电路 由于在本系统中采用了 ds18b20 数字温度传感器9，所以后续电路简单，只需将 传感器的数据输入/输出管脚直接接到单片机 i/o 口，通过单片机的控制 ds18b20 传感 器并实时读取花房空气温度。

36、数字温度传感器的测量电路如下图： 图图 8 温度传感器电路 系统采用价格低廉的光敏电阻测量光照度，由于没有良好的线性，因此只能大致 的测量。根据光敏电阻在不同的光照下有不同的阻值，经过 a/d 转换后输入到单片机 内进行处理。其中 adc0804 与光敏电阻的连接如下图所示 图 9 光照度测试电路 3.2 a/d 转换电路 adc0804 为 8bit 一路的 a/d 转换器其输入电压范围在 05v，转换速度小于 100us，转换精度 0.39，满足设计的精度要求。它是逐次逼近式 a/d 转换器，可以和单 片机直接接口。 3.2.1 adc0804 的特性 (1) 高阻抗状态输出 (2) 分辨

37、率：8 位(0-255) (3) 存取时间：135 ms (4) 转换时间：100 ms (5) 总误差：-1+1lsb (6) 工作温度：adc0804c 为 0 度-70 度；adc0804l 为-40 度-85 度 (7) 模拟输入电压范围：0v-5v (8) 参考电压：2.5v (9) 工作电压：5v (10) 输出为三态结构 3.2.2 adc0804 的引脚图 cs：与 rd、wr 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准 (low) 时会 active。 rd：当 cs 、rd 皆为低位准(low) 时，adc0804 会将转换后的数字讯号经由 db7 -db0 输

38、出至其它处理单元10。 wr：启动转换的控制讯号。当 cs 、wr 皆为低位准(low) 时 adc0804 做清除 的动作，系统重置。当 wr 由 01 且 cs 0 时，adc0804 会开始转换信号，此时 intr 设定为高位准(high)。 clkin、clkr：频率输入/输出。频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为 100 khz 至 800 khz。而频率输出频率最大值无法大于 640khz，一般可选用外部或内部来 提供频率。若在 clk r 及 clk in 加上电阻及电容，则可产生 adc 工作所需的时序。 intr：中断请求。转换期间为高位准(high)，等到转换完毕时 in

39、tr 会变为低位 准(low)告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。 vin(+)、vin(-)：差动模拟讯号的输入端。输入电压 vinvin(+) vin(-)，通 常使用单端输入，而将 vin(-)接地。 agnd：模拟电压的接地端。 dgnd：数字电压的接地端。 vref/2：模拟参考电压输入端。vref 为模拟输入电压 vin 的上限值。若 pin9 空接则 vin 的上限值即为 vcc。 db7 - db0：转换后之数字数据输出端。 vcc：驱动电压输入端。 图 10 adc0804 引脚图 3.3 报警电路 图 11 报警电路原理图 当花房的空气温度或光照度不在设定值范围时

40、蜂鸣器就会自动报警并且 led 灯同 时也会亮以告知工作人员，此时花房的温度或光照度不在设定的范围值之内11。 3.4 继电器电路 单片机是一个弱电器件，在一般的情况下它们大部分都是工作在 5v 甚至更低的电 压下的。在这里,继电器驱动是有两个方面意思的：一是对继电器进行驱动，因为继电 器本身对于单片机来说是作为一个功率的器件来使用的；另一个是继电器是用来作为 驱动其它负载而使用的,例如：继电器是被用来作中间继电器的驱动使用的，可以直接 驱动接触器，因此，继电器驱动其实就是作单片机与其它大功率的负载接口而使用的。 图 12 继电器驱动电路原理图 图中的三极管是作开关使用的，当单片机输出高电平

41、1 时，三极管就会导通，继 电器表现出吸合的状态。当单片机输出低电平 0 时，继电器就会断开12。二极管是作 为保护使用的，是防止继电器产生的感应电动势烧坏三极管或继电器。 4 软件设计 4.1 系统总流程图 这个系统软件的设计是通过模块化的设计思路来实现的，整个软件系统的程序是 用好多子程序模块来组成的。整个软件系统的程序可分为四个大模块，即主程序模块、 参数设置程序模块、花房数据采集显示模块和继电器控制处理程序模块。每个模块都 具有一定的功能，每个模块又可分为许多子模块，既相互独立又相互联系，低级模块 可以被高级模块调用。 控制系统初始化及数据采集 a/d 转换 定时查询采样中断采样 数据

42、缓冲区 温度、光照度分析及处理 数据保存 是否超 限报警 继电器控制决策及做出相应处理 不做任何处理 温度控制光照度控制 否 是 图 13 系统总体流程图 4.2 温度控制流程图 温度是否在设定 适宜范围值内 ds18b20 采集温度数据 温度是否低于设 定适宜范围值内 温度是否高于设 定适宜范围值内 否 加热设备继电 器打开 加热设备继电器 开始工作 排气扇及喷雾设 备继电器打开 排气扇及喷雾设备 继电器开始工作 是 是 否 是 结束 图 14 温度控制流程图 单片机通过温度传感器 db18b20 检测、采集花房空气温度，而当花房温度低于设 定适宜范围值时，则通过单片机控制继电器驱动打开加热

43、设备工作，使花房温度值达 到适宜的范围值；当空气温度超过设定适宜范围值时13，就通过继电器控制电路，打 开排气扇配合设置在花房顶部的喷雾设备的进行一段时间的降温，使花房温度达到设 定适宜范围值内。如果检测的温度在适宜范围，单片机将维持现状。 开始 4.3 光照度控制流程图 光照度是否在设 定适宜范围值内 光照度数据采集、检测 光照度是否低于 设定适宜范围值 内 光照度是否高于 设定适宜范围值 内 否 遮阳网设备继 电器闭合 遮阳网自动打开 增加花房光照度 遮阳网设备继电 器断开 遮阳网自动去关闭 减少花房光照度 是 是 否 是 结束 图 15 光照度控制流程图 光照度的控制主要靠遮阳网的开关，

44、当光照度低于设定适宜范围值时，单片机就 控制遮阳网继电器设备闭合，打开花房顶部遮阳网，增加光照度。光照度高于设定适 宜范围值时，系统通过控制继电器设备断开，关闭遮阳网，避免阳光直射作物，减小 光照度，使花房的光照度在适宜的范围值内，这样可以减少强光对花卉及苗圃生长的 影响14。如果检测的光照度在适宜范围，单片机将维持现状。 开始 4.4 键盘扫描流程图 开始 扫描键盘 是否有键 盘按下 s6 是 否按下 s3 是 否按下 开始设置 进入切换 s3 按 下次数 s4 按 下次数 设置温度 设置光照度 显示设置 温度和花 房温度 显示设置光照度和 花房光照度 s4 是 否按下 s5 是 否按下 当

45、前设置加 1当前设置减 1 当前设置不变 结束 是 是 否 否 是是 1 次 1 次 2 次 2 次 否 否 图 16 键盘扫描流程图 键盘扫描程序开始时先扫描按键，判断是否有按键被按下，确定有按键被按下时 判断被按下的是哪一个按键，如果是按键 s3，系统将开始设置，这时按键 s4 和 s5 被 启用，进入哪个参数的设置取决于按键 s3 被按下的次数，s3 被按下 1 次，进行光照 度值设置，s3 被按下 2 次，进行温度值设置，当按下第 3 次，返回正常显示，按键 s4 和 s5 被禁用。按键 s4 和 s5 作用是调节参数值，每次按下 s4，当前设置的参数值就 加一。每次按下 s5，当前设

46、置的参数值就减一15。如果是 s6 键被按下，则开始进行 切换，s6 按下 1 次是显示设置温度和花房温度，s6 按下 2 次是显示设置光照度和花房 光照度。 总结 此花房控制系统设计综合利用单片机技术、传感器技术、数字电子技术、a/d 转 换技术和 lcd1602 显示等知识，完成了基于单片机的温度、光照度和显示装置的设计。 系统简单介绍了硬件的组成和相应的设计方法，并利用单片机（stc89c52）c 语言完 成了系统软件的相应设计，具体系统的相应运行过程如下： （1）把传感器技术应用到单片机控制系统中，实现了对环境温度和光照度的数据 采集和读取。 （2）利用 lcd1602 液晶的显示完成

47、了花房温度、光照度及显示电路的设计。 （3）外接蜂鸣器报警模块，花房温度、光照度不在设定范围时系统自动报警及时 告知工作人员作出相应的处理。 本设计系统虽然有一定的实用性，但该系统在设计过程中仍然存在很多漏洞，很 多东西都考虑的不是很详细，但我用了很多时间去查找资料同时也请教了老师同学来 帮助我完成这个设计，出于个人水平以及时间的关系所以并没有把自己当初考虑的所 有可能情况都考虑进去。这几个月的大学毕业设计给我的影响很大同时也让我学会了 很多，觉得自己好多的东西都给忘记了还有就是学的知识太少，以后要多用些时间去 补充自己，因此我要更加努力，学无止境。 参考文献： 1韩九强，周杏鹏. 传感器与检

48、测技术m. 北京:清华大学出版社,2010:233251. 2严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京:北京航空航天大学出版社, 2005:78102. 3王建校.51 系列单片机及 c51 程序设计m.北京:科学出版社,2002:3861. 4李朝青（编）.单片机原理及接口电路m:北京航空航天大学出版社,2007:2753. 5来清民. 传感器与单片机接口及实例. 北京:北京航空航天大学出版社.2008:182 230. 6刘畅生，宣宗强，雷振亚，张昌民. 传感器简明手册及应用电路温度传感器分册 （上）.西安：西安电子科技大学出版社,2005:173248. 7王化祥，张淑英（编）.传感器

49、原理及应用m.天津:天津大学出版社,2007:131 148. 8赵亮.液晶显示模块 lcd1602 应用j.电子制作,2007:8291. 9刘笃仁,韩保君.传感器原理及应用技术m. 北京:机械工业出版社.2003:5062. 10丁元杰.单片微机原理及应用. 北京:机械工业出版社,2000:120159. 11童诗白.模拟电路基础m. 北京:高等教育出版社,2001:78119. 12何立民.单片机应用系统设计m.北京:北京航天航空出版社,1990:149170. 13张慧萍.多路温控系统中温度检测环节的设计j.山东农业大学学报,2003:112. 14李广弟.单片机基础m.北京:北京航空

50、航天出版社,2001:23100. 15赵亮，侯国瑞.单片机 c 语言编程与实例.北京:人民邮电出版社,2003:8190. 附录 系统原理图及程序 图 17 系统原理图 #include #include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define t_cont 0.0625; #define dataport p0 /lcd 接口 #define readport p2 /ad 读取 uchar code temp =temp: ; uchar code tempset =t

51、empset: ; uchar code hun =hun: ; uchar code hunset =hunset: ; uchar code inte =inte: ; uchar code inteset =inteset: ; uchar code set =step in set!; uchar tempset1,s1num,s4num,hunset1,hun1,hun2,inteset1,inte1; bit t_sign; float temp1=0; uchar t_bai,t_shi,t_ge,t_feng,t_miao,sshi,sge, h_bai,h_shi,h_ge,

52、hshi,hge, i_bai,i_shi,i_ge,ishi,ige; sbit s3=p10; sbit s4=p11; sbit s5=p12; sbit s6=p13; sbit relay1=p14; sbit relay2=p15; sbit cs1=p30; sbit cs2=p31; sbit ds=p32; sbit lcdrw=p33; sbit lcden=p34; sbit lcdrs=p35; sbit wr=p36; sbit rd=p37; void delay(uint z) /延时函数 uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0

53、;y-); void dsreset(void) /send reset and initialization command uint i; /ds18b20 初始化 ds=0; i=103; while(i0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-; bit tmpreadbit(void) /read a bit 读一位 uint i; bit dat; ds=0;i+; /i+ for delay 小延时一下 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8; while(i0)i-; return (dat); uchar tmpread(void) /read a by

54、te date 读一个字节 uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i=8;i+) j=tmpreadbit(); dat=(j1); /读出的数据最低位在最前面，这样刚好/一个字节在 dat 里 return(dat); /将一个字节数据返回 void tmpwritebyte(uchar dat) /写一个字节到 ds18b20 里 uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) / 写 1 部分 ds=0; i+;i+; ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /write 0 写 0 部

55、分 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void readtemperature( ) /读温度函数 uint y; uchar t_l=0; uchar t_h=0; uchar k; dsreset( ); delay(1); tmpwritebyte(0 xcc); tmpwritebyte(0 x44); dsreset( ); delay(1); tmpwritebyte(0 xcc); tmpwritebyte(0 xbe); t_l=tmpread( ); t_h=tmpread( ); k=t_h if(k=0 x08) t_sign=1; else t

56、_sign=0; t_h=t_h temp1=(t_h*256+t_l)*t_cont; temp1=temp1*100; t_bai=(uint)temp1/10000; y=(uint)temp1%10000; t_shi=y/1000; y=(uint)y%1000; t_ge=y/100; y=(uint)y%100; t_feng=y/10; t_miao=(uint)y%10; void inteadc0804( ) /光照度 adc 转换子程序与数据处理 rd = 1; wr = 1; /读 adc readport = 0 xff; /p1 置位 cs1=0; wr = 0;

57、wr = 1; /启动 adc rd=0; /开始读转换后数据 _nop_( ); _nop_( ); /稍延时，等待读完数 inte1 = readport; /读出的光照度数据赋与 inte1 rd = 1; cs1 = 1; /读数完毕 i_bai = inte1/100; /百位数 i_shi = (inte1%100)/10; /十位数 i_ge = (inte1%10); /个位数 void write_com(uchar com) /lcd 写命令函数 lcdrs=0; lcdrw=0; lcden=0; p0=com; delay(10); /延时 lcden=1; /下三行表

58、示 e 高脉冲到来就开始转换 delay(10); lcden=0; void write_data(uchar date) /lcd 写数据函数 lcdrs=1; lcdrs=1; lcdrw=0; lcden=0; p0=date; delay(10); lcden=1; delay(10); lcden=0; void init( ) /初始化函数 s1=1; tempset1=25; hunset1=50; inteset1=15; lcdrw=0; lcden=0; write_com(0 x38); delay(10); write_com(0 x0f); delay(10); w

59、rite_com(0 x06); delay(10); write_com(0 x01); delay(10); void print(uchar a,uchar *str) /输出字符 write_com(a); while(*str!=0) write_data(*str+); *str=0; void print1(uchar a,uchar t) /输出 18b20 数据到 1602 write_com(a); write_data(t); void print2(uchar a1,uchar t1) /输出设置温度数据到 1602 uchar sshi,sge; sshi=t1/10

60、; sge=t1%10; write_com(0 x80+a1); write_data(sshi+0 x30); write_data(sge+0 x30); void keyscan( ) /键盘扫描函数 rd=0; if(s3=0) delay(5); if(s3=0) s1num+; while(!s3); if(s3num=1) write_com(0 x01); print(0 x80,tempset); print1(0 x8e,0 x43); print1(0 x80+11,0 x2e); print1(0 x80+12,0+0 x30); print1(0 x80+13,0+