科技资讯 2010 NO.26 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 工 业 技 术 AT89C52 单片机大棚温度控制系统设计 ( 福建泉宏工程管理有限公司 福建泉州 3 6 2 0 0 0 ) 康 惠 燕 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 章 编 号 :1672-3791(2010)09(b)-0098-03 文 献 标 识 码 :A 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 。 1.2 AT89C52 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 。 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; 图 2 图 3 图 1 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 2010 NO.26 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 科技资讯 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 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, C14 两 个 电 容 的 目 的 是 消 除 按 键 抖 动 。 图 4 图 5 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 99 

科技资讯 2010 NO.26 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 如 图6所 示 。 2 . 5 报警及控制电路设计 当 温 度 超 过 上 下 限 时 , 蜂 鸣 器 发 出 报 警 声 响 ,通 过 继 电 器 对 温 度 进 行 反 馈 控 制, 继 电 器 和 单 片 机 的 P1.3口 进 行 通 讯 。 2 . 6 检测电路设计 温度传感器是本系统的重要组成部分, 采用DALLAS半导体公司生产的最新单线智 能 温 度 传 感 器 DS18B20作 温 度 检 测 器 , DS18B20能够直接将所采集的信号进行模/ 数转换,DS18B20可以被编程,CPU(89C52)首 先写入命令给DS18B20,然后DS18B20开始转 换数据,转换后通过89C52来处理数据。 3 软件设计 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 。 3.3 AT89C52 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 片 机 原 理 及 应 用 技 术[M].北 京 : 高 等 教 育 出 版 社 ,2006,5. [2] 付 家 才 .单 片 机 控 制 工 程 实 践 技 术 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 ,2005,3. [3] 李 国 兴 , 李 伟 . 单 片 机 开 发 应 用 技 术 [M].北 京 :北 京 大 学 出 版 社 ,2007,8. [4] 张 迎 辉、贡 雪 梅.单 片 机 实 训 教 程 [M]. 北 京 : 北 京 大 学 出 版 社 ,2005,9. [5] 佚 名.单 片 机 常 用 器 件 驱 动 及 应 用 实 例 —— DS1302.