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基于单片机的温湿度控制系统设计.doc
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2022-11-28
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基于单片机的温湿度控制系统设计.doc
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系统中采用温度优先模式,循环处理。
关键字:89C51 8729 键盘显示 LCD 显示 ADC0809
1、绪论
1.1 课题背景
改革开放以来,人们对生活质量要求显著提高,对美丽的植被和花卉的需求量也急
剧上升,这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇,同时也对传统的手工植被种植
是一个挑战,而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。
前种植植被一般都用温室栽培,为了充分的利用好温室栽培这一高效技术,就必需
有一套科学的,先进的管理方法,用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿
度等进展实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义,它代表了一
类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。
1.2 立题的目的和意义
8051 单片机是常用于控制的芯片,在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等
方面取得了令人瞩目的成果,用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用 8051 单片
机能够实现温湿度全程的自动控制,而且 8051 单片机易于学习、掌握,性价比高。
使用 8051 型单片机设计温湿度控制系统,可以及时、准确的反映室内的温度以及
湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限 X 围内保持恒
温等多种控制方式,在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的
生长提供了更加适宜的环境。
1.3 植被栽培技术
植被 “设施栽培〞,即“保护地栽培〞。它是指在某种类型的保护设施内〔如阳畦、温室、
大棚等〕,人为地创造适宜植被生长发育的最正确环境条件,在不同季节内,尤其是不利于植
被生长的季节内进展植被栽培的一种措施
[1]
。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。
由于设施内的条件是可以人为控制的,使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料
薄膜温室出现后,植被生产出现了划时代的变化。现在人们可以根据自己的意愿,随时生产
出所需要的各种植被。可以说,这是“设施栽培〞的功绩。
在不利于植被生长的自然环境中,温室能够创造适宜植被生长发育的条件。
温室环境的调节主要包括日光、温度、湿度三个方面。
· 温度:根据植被生长的适宜温度进展温室温度调节,假设低于下限温度那么采取升
温措施,通常采取电热增温和火力增温等,火力增温比拟方便。假设高于上限温度那么
. -
- -可修编.
采取降温措施,通常通过水管降温和风扇降温,风扇降温比拟方便。
· 日光:遮荫是调节日照强度最好的方法,其具体做法是加盖遮阳网或草席,这种方
法兼有降低温度的效果。
· 湿度:为满足温室植被对湿度的要求,可以在地上、台阶、盆壁洒水,还可以在空
中悬挂湿布,以增加水分的蒸发,最好的方法是设置自动喷雾装置,自动调节湿度
[9]
。
如果湿度过大,容易导致植被病害,可以采用通风的方法来降低湿度,而且最好在室温
与气温相差不大的时候进展。
本系统注重温度和湿度的调节,光照强度没有考虑其中。
1.4 本系统主要研究内容
本系统所要完成的任务是:
1.4.1 人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需求由
键盘输入并通过显示器显示。
1.4.2 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。
1.4.3 通过采集温度及湿度值,准确的判断标准值与当前值之间的差异,及时的启动报
警装置〔包括警报灯的提示功能以及提示音等〕进展报警,并采取相应的方案。
1.4.4 能够根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要求,用户可随机更改温度及湿度
值,以满足用户不同的需求。
2 、系统总体分析与设计
2.1 系统功能及系统的组成和工作原理
2.1.1.总体方案
· 温度监控:对温室温度进展测量,并通过升温或降温到达植被的最正确温度。
· 湿度监控:对温室湿度进展测量,并通过喷雾或去湿到达植被的最正确湿度。
· 控制处理:当温度、湿度越限时报警,并根据报警信号提示采取一定手段控制。
· 显示:LCD 就地显示输入值和相应的温湿度,数码管摆放在生产现场用于显示当前的温湿
度。
2.1.2. 实施措施
· 实际环境温度与给定界限比拟,执行加热/制冷措施。
· 实际环境湿度与给定界限比拟,执行加湿/去湿措施。
· 越限报警:当温湿度越限时声光报警。
· 键盘显示:负责用户的输入及相关数据的显示,其中包括 LED 和 LCD 显示。
2.1.3.硬件系统设计
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经过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开场着手硬件系统的设计,硬件系统是应
用系统的根底、软件系统设计的依据
主机与主要部件的选择:
根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑,选用 MCS-51 系列的 89C51 为主机,满
足上面的要求而且设计方便,不需要再存储扩展。
数据存储片内设有 128B,外部有 8279 的 256B,而由于存入的数据是随时更新的且不计
小数位,存入 8 个 16 进制数字,其总共需要的容量只有 16B,已经够用。对外部模拟量〔温
度、湿度〕采样,选用 ADC0809 能够满足要求。
·温室温湿度控制系统是以 89C51 单片机作为中央控制装置,模数转换器 ADC0809,风
扇,加热设备,加湿设备,排潮设备,键盘显示芯片等,其功能和原理如下:
·89C51 作为中央控制装置,负责中心运算和控制,协调系统各个模块的工作。
·四路采样温度信号采样简单平均处理,温度保存为整数。
·四路采样湿度信号采样简单平均处理,温度保存为整数。
·模数转换器 ADC0809:即由模拟信号转换为数字信号。它共有 8 个模数转换通道。模
数的转换共有 2 种方法。一种是利用 INT0 中断,当一次转换完毕后,ADC0809 使
INT0 产生中断,通知系统转换完毕;另一种使用延时方法,开场转换后系统延时 100
微秒等待转换完成。本方案采用延时转换的方法。
·键盘显示芯片:用 8729 识别键盘,负责用户的输入及相关的数据的 LED 显示。例如
选择系统的工作模式,用户输入温度及湿度的界限数据,显示实时的温度及湿度
值等等。
·风扇:负责系统的降温工作。
·加热设备:负责系统的加热工作。
·喷雾设备:负责系统的加湿工作。
·排潮设备:负责系统的去湿工作。
·双色灯,音效模块:负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的界限值时
系统将自动报警,双色灯在 74LS273 的控制下有规律的闪烁,同时音效模块发出报
警声,通知用户采取相应的措施。
2.2 温湿度采样与控制系统
2.2.1.温湿度采样系统
为了更准确的反映温室的温度和湿度,取温湿度各 4 路信号采样简单平均处理作为温室
的温度和湿度。在分辨率到达的前提下,温湿度的精度为 1%。
2.2.2.温湿度控制系统
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