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1105.基于单片机的温度测量系统毕业论文.doc
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i
摘 要
随着社会经济的不断发展,现代农业生产离不开环境控制,本文在对国内外
温室智能控制进行深入分析的基础上,针对温室智能化控制存在的诸多因子,将
智能传感器监测和单片机控制相结合,提出了基于单片机的温度检测系统设计方
案。
本系统采用层次化、模块化设计,整个系统由数据采集系统、单片机控制系
统、计算机监控系统组成。系统以单片机为核心,以多个温度、湿度传感器作为
测量元件,通过单片机与智能传感器相连,采集存储智能传感器的测量数据。在
单片机系统中,还要实现程序的扩展存储、数据的实时显示、超限语音报警和数
据辅助存储功能。单片机作为监控计算机与智能传感器连接的中心。
本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设计方案,包括其
功能设计;设计原则;组成与工作原理;二是进行智能传感器的硬件电路设计;
包括硬件电路构成及测量原理;温度传感器的选择;单片机的选择;输入输出通
道设计;三是进行了调试和仿真,包括硬件仿真和软件仿真。
关键词:AT89C2051 单片机 DS18B20 温度测量
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ii
Abstract
With the socio-economic development, modern agricultural production can not
be separated from environmental control, this article in the greenhouse at home and
abroad to conduct in-depth analysis of intelligent control based on the existence of
intelligent control for greenhouse many factors, the intelligent sensor monitoring and
single-chip control by combining single-chip based on the temperature detection
system design.
The system uses a hierarchical, modular design, the entire system by the data
acquisition system, single-chip control system, computer monitoring system. System
to single-chip microcomputer as the core to a number of temperature and humidity
sensor as a measurement component, through the single-chip smart sensor and
connected to the storage collection of intelligent sensor measurement data. In
single-chip system, but also the realization of the extended stored procedures, data,
real-time display, alarm and data overrun voice auxiliary storage. Single-chip
computer as a monitor connected with the center of intelligent sensors.
The design made the following main aspects: First, the overall design of the
system, including its functional design; design principles; the composition and
working principle; Second, an intelligent sensor hardware circuit design; including
hardware and measurement circuit principle; the choice of temperature sensor; SCM
choice; input and output channel design; Third, we carried out the testing and
simulation, including hardware simulation and software simulation.
Keywords:AT89C2051 Single-Chip Microcomputer DS18B20 Temperature
Measurement;
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89213316/bg3.jpg)
iii
目 录
摘 要 ................................................................................................................................................i
Abstract..............................................................................................................................................ii
1 绪论................................................................................................................................................1
1.1 单片机温度测量系统的选题背景.....................................................................................1
1.2 单片机温度测量系统选题的现实意义.............................................................................2
1.3 国内外研究现状及其发展.................................................................................................3
1.3.1 国外温室环境控制..................................................................................................3
1.3.2 国内温室控制技术..................................................................................................3
1.3.3 温室环境控制技术的三个发展阶段......................................................................3
1.3.4 温室控制存在的问题..............................................................................................4
1.4 单片机温度测量系统主要研究的内容.............................................................................5
2 单片机温度测量系统总体设计....................................................................................................6
2.1 单片机温度测量系统的功能设计.....................................................................................6
2.2 单片机温度测量系统的设计的原则.................................................................................6
2.3 单片机温度测量系统的组成与工作原理.........................................................................7
3 系统硬件电路的设计....................................................................................................................9
3.1 系统硬件电路构成及测量原理.........................................................................................9
3.1.1 系统硬件电路构成..................................................................................................9
3.1.2 系统工作原理........................................................................................................10
3.1.3 系统主要技术指标................................................................................................13
3.2 温度传感器的选择...........................................................................................................13
3.2.1 DS18B20 的介绍....................................................................................................14
3.2.2 DS18B20 的性能特点............................................................................................14
3.2.3 DS18B20 的控制方法............................................................................................15
3.2.4 DS18B20 的测温原理............................................................................................16
3.3 单片机的选择...................................................................................................................16
3.3.1 单片机的概述........................................................................................................16
3.3.2 AT89C2051 芯片的主要性能................................................................................17
3.3.3 AT89C2051 芯片的内部结构框图........................................................................17
3.4 输入通道的设计...............................................................................................................18
3.4.1 Pt100 温度传感器 ..................................................................................................18
3.4.2 A/D 转换.................................................................................................................20
3.5 输出通道设计...................................................................................................................22
3.5.1 温控箱的功率调节方式........................................................................................22
3.5.2 可控硅输出电路.....................................................................................................23
4 系统调试......................................................................................................................................25
4.1 TKS 仿真器与集成开发环境 KEIL.................................................................................25
4.1.1 TKS 仿真器............................................................................................................25
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iv
4.1.2 集成开发环境 KEIL .............................................................................................26
4.1.3 利用 KEIL 开发系统软件流程 ............................................................................28
4.2 系统硬件调试...................................................................................................................28
4.3 系统软件调试...................................................................................................................29
结 论..............................................................................................................................................31
参考文献..........................................................................................................................................32
致 谢..............................................................................................................................................34
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1
1 绪论
1.1 单片机温度测量系统的选题背景
在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里,从
事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。自 18 世纪工业革命以来,工业发
展与是否能掌握温度有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药
等行业,可以说几乎 80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度不但对于
工业如此重要,在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。
我国人多地少,人均占有耕地面积更少。因此,要改变这种局面,只靠增加
耕地面积是不可能实现的,因此我们要另辟蹊径,想办法来提高单位亩产量。温
室大棚技术就是其中一个好的方法。
温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件,创造一个人工气象环
境,来消除温度对生物生长的约束。而且,温室大棚能克服环境对生物生长的限
制,能使不同的农作物在不适合生长的季节产出,使季节对农作物的生长影响不
大,部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。由于温室大棚能带来可观的经
济效益,所以温室大棚技术越来越普及,并且已成为农民增收的主要手段。
随着大棚技术的普及,温室大棚数量不断增多,温室大棚的温度控制便成为
一个十分重要的课题。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计,通过读取
温度值来知道大棚内的实际温度,然后根据现有温度与额定温度进行比较,看温
度是否过高或过低。如果过高,就对大棚进行降温处理;如果过低,就对大棚进
行升温处理。这些操作都是在人工情况下进行的,耗费了大量的人力物力。现在,
随着国家经济的快速发展,农业产业规模的不断提高,农产品在大棚中培育的品
种越来越多,对于数量较多的大棚,传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。
大型温室大棚的建设对温度检测技术也提出了越来越高的要求。
今天,我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我
们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测
控领域的应用中独占鳌头。时下,家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊
控制化己成为世界潮流,而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。采用单片机
来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以
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