温度传感器论文：AT89C52单片机大棚温度控制系统设计

2010 NO.26

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

工　业　技　术

AT89C52单片机大棚温度控制系统设计

康惠燕

(福建泉宏工程管理有限公司 福建泉州 362000)

摘 要:本文介绍AT89C52单片机温度控制系统设计。通过对单片机AT89C52的编程,由温度传感器DS18B20对温度进行测量,最后把测量到的温度送LED数码管显示。如果超过上下限温度,则控制蜂鸣器报警且令继电器对温度进行实时控制。关键词:AT89C52 单片机 大棚 温度控制中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1672-3791(2010)09(b)-0098-03

我国农业正处于从传统农业现代化农业转化的新阶段,大棚种植技术正大面积推广。温度是植物生长的重要环境条件,温度控制是大棚种植技术的关键。设计并制作一个基于单片机的温室温度自动控制系统,使大棚温度控制在一定范围内,并能实现自动控制,以保证大棚内农作物生长的需要,对解决大棚作物农业生产具有重要的指导意义。

单片机体积小、功能强大、价格低廉、使用灵活,本文从实现温室大棚温度的智能控制的硬件、软件设计等两个方面入手,就利用单片机AT89C52实现大棚温度控制进行设计。

1 硬件选择

1.１温度传感器DS18B20性能特点

采用单总线专用技术,既可通过串行口线,也可通过其它I/O口线与微机接口,无须经过其它变换电路,直接输出被测温度值(9位二进制数,含符号位);测温范围为-55℃～+125℃,测量分辨率为0.0625℃;可以将多个DSl8B20温度传感器挂接在一根总线上,即允许一条信号线上接数十乃至上百个数字式传感器,每个都有-个在ROM中的64位自己独有的芯片序列号,可实现多点温度的检测。被测温度用可编程为9位～12位A/D转换精度的串行输出。内含64位经过激光修正的只读存储器ROM;

适配各种单片机或系统机;用户可分别设定各路温度的上、下限;内含寄生电源,其工作电源既可在远端引入、也可采用寄生电源方式产生。

DS18B20控制方法。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换,再读出温度转换值。本程序仅挂接一个芯片,使用默认的12位转换精度,外接供电电源,读取的温度值高位字节送WDMSB单元,低位字节送WDLSB单元,再按照温度值字节的表示格式及其符号位,经过简单的变换即可得到实际温度值。在硬件上,DS18B20与单片机的连接有两种方法,一种是Vcc接外部电源,GND接地,I/O与单片机的I/O线相连;另一种是用寄生电源供电,此时UDD、GND接地,I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电,I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻。

1.2AT89C52单片机

AT89C52是在AT89C51的基础上,存储器容量、定时器和中断能力等得到改进的型号。

标准单片机的主要性能如下。

4KB或8KB的Flash存储器;128或256字节内部RAM;32条可编程I/O线;2～3个16位定时器/计数器;6～8个中断源;3级程序存储器保密;可编程串行接口;片内时钟振荡器。

AT89C52引脚图如图1所示。1.3显示电路的选择

本系统采用四位LED数码管显示,采用共阳数码管动态显示。

2 系统设计

本系统共包括六部分:主控电路、报警及控制电路、按键电路、复位电路、显示电路及检测电路。系统的总体结构如图2所示。

图2

图1

图3

98

科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

工　业　技　术

2.1主控电路设计

此部分由AT89C52、12MHz晶体振荡器和电阻等元件构成。AT89C52单片机具有CPU系统、存储器系统及I/O口和其他功能单元。

如图3所示。2.2显示电路设计

4位0.5IN(英寸)共阳LED数码管作为温度显示。本系统采用动

态

显

示

方

式

,4

个

数码管由位控制依次轮流显示,同一时刻

只有一个数码管显示数字,其余三个灭,快速地轮流显示。由于存在视觉暂留现象,感觉上如同4个数码管同时显示不同的数字。

如图4所示。2.3复位电路设计

复位电路采用上电复位与手动复位相结合的方案。手动复位时,按下复位按钮,电容C通过电阻R1迅速放电,使RST∕VPD

2010 NO.26

科技资讯

迅速变为高电平,松开后,电容通过R2和内部下拉电阻充电,逐渐使RST∕VPD恢复低电平。复位电路图如图5所示。2.4按键电路设计

本设计设了两个按键,用于调节上下限的温度。R13,R14为了上拉电阻,由于P3口内部有上拉电阻可以取消,此处采用上拉电阻的目的是提高按键可行性。采用C

13

,

C

14

两个电容的目的是消除按键抖动。

图

4

图5

科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION99

科技资讯

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

如图6所示。

能温度传感器DS18B20作温度检测器,2.5报警及控制电路设计

DS18B20能够直接将所采集的信号进行模/当温度超过上下限时,蜂鸣器发出报数转换,DS18B20可以被编程,CPU(89C52)首警声响,通过继电器对温度进行反馈控制,先写入命令给DS18B20,然后DS18B20开始转继电器和单片机的P1.3口进行通讯。换数据,转换后通过89C52来处理数据。2.6检测电路设计

温度传感器是本系统的重要组成部分,3 软件设计

采用DALLAS半导体公司生产的最新单线智

3.1系统的主程序设计

图6 按键电路

图7 系统总体设计流程图

100科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

工　业　技　术

主程序是系统的监控程序,在程序运行的过程中必须先经过初始化,包括键盘程序,中断程序,以及各个控制端口的初始化工作。流程图如图7所示。系统在初始化完成后就进入温度测量程序,实时的测量当前的温度并通过显示电路在LCD上显示。程序中以中断的方式来重新设定温度的上下限。根据硬件设计完成对温度的控制。按下4×4键盘上的A键可以设定温度上限,按下B键可以设定温度下限。系统软件设计的总体流程图。

3.2温度监控系统软件设计

温度采集主要由DS18B20传感器完成,DS18B20单线通信功能是分时完成的,它有严格的时隙概念,因此系统对DS18B20编程时必须完全按通信协议和时序图进行从上到下分别为主机写时序、读时序、复位时序。整个温度采集过程如下:初始化DS18B20(发复位脉冲)-发SKIPROM命令代码-发温度转换CONVERT命令代码-等待DS18B20A/D转换-发复位脉冲-发SKIPROM命令代码-发READSCRATCHPAD读温度命令-读两字节温度值-发复位脉冲。

考虑到DS18B20通信传输线路比较长及PIC微处理器端口位操作的独有特性,编程时必须对连续写同一端口的操作特别注意,在执行第二条端口写操作指令前一定要确保端口引脚状态已经稳定。常用的方法是在两条写端口操作指令间插1到2个NOP指令。

3.3AT89C52单片机温控程序

在系统软件中,主程序完成系统初始化和感应器导通和关断;温度测定、键盘输入、时间确定和显示、控制算法等都由子程序来完成;中断服务程序实现定时测温和温度调节。

4 结语

本系统对AT89c52单片机在大棚温度控制中的应用进行了设计研究,该系统还可方便接人其他模拟量传感器,功能扩展性好。液晶模块显示和键盘操作设置系统参数,人机交互界面好。检测数据准确可靠,线性度好,降低了系统成本,增强了系统的通用性。软件设计采用C语言,可移植性好,结构严谨,开发速度快,大大减少了软件开发的时间,具有一定的实用价值。

参考文献

[1]李全利.单 …… 此处隐藏：1942字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……