基于单片机的果园环境温度检测及报警系统毕业设计文档格式.docx
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单片机;
温度传感器DS18B20;
温度测量及报警TheDesignofBasedonSingle-chipOrchardAmbientTemperatureDetectionandAlarmSystemAbstract:
Temperatureisthatpeopleinagriculturalproductionoftenneedtomeasureandcontrolanamount,andmicrocontroller-basedorchardambienttemperaturemeasurementandtemperaturemeasurementalarmandalarmsystemmakesmoreintuitive,accurate,anditiseasytouse,reliableperformanceadvantages.mainlydiscussestheorchardenvironmenttemperaturemeasurementandalarmprocessingmethodandsystemconfiguration.BasedontheperformancecharacteristicsofdigitalsensorDS18B20,usingSCMandsimpleinterfacecircuitatemperaturemeasurementandalarmsystem,throughthekeyboardandLEDdisplaydigitaltemperaturedisplayandtemperaturealarmlimitsettings.Theregivestherelevantapplicationcircuitandsoftwareprograms.Thesystemtemperaturemeasuringrange-55-+100between,itsmeasurementaccuracyof0.1.Thesystemfullymeetstheorchardtemperaturemeasurementandalarmrequirements.Withchiptechnologyanddevelopmentofsemiconductortechnology,thisintelligenttemperaturemeasurementandalarmtechnologywillgraduallyreplacethetraditionaltemperaturemeasurementtechnology,makingthetemperaturemeasurementandautomationtechnologytowardsmoreintelligentdirection.KeyWords:
Orchardenvironment;
Microcontroller;
TemperaturesensorDS18B20;
Temperaturemeasurementandalarm基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计1课题概述课题概述1.1课题背景和意义课题背景和意义谈到温度,大家并不陌生。
尽管温度充满在我们生活当中,但是很多人认识到的温度只是一个抽象的名次,只是看天气预报时才会去在意。
在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。
我们在平时一般用几个简单的词语来表达对温度的感知,比如:
冷、凉、温、热、烫等,但是这样的表述是很有限的。
冰块和凉水都是很冷的,但是它们冷的程度又是不一样的。
因此,为了能够更加精确地表述出物体的把物体具体的冷或热,就使用了一个概念温度。
而要准确地测量物体的温度需要使用的便是温度计。
人们在农业生产活动中需要根据气温的变化,及时地采用相应的农业生产方式,这对农业生产是十分重要的。
而一个简单,方便,可靠的温度测量系统就大大方便了农业生产活动。
在果园种植过程中,果农需要对果园的环境温度有着准确而又实时的掌握,这样才能进行相应的农业活动,来降低温度对果树成长的约束,增加果实的产量,给果农带来可观的经济效益。
随着人们对水果的需求增加,大规模的果园越来越多。
果园的温度检测及控制已经成为一个重要的课题。
传统的温度测量是在果园中放置一个酒精或者水银温度计,通过读取温度计的度数来知道果园的实际温度,这种的温度测量方法还是比较落后和浪费劳动力的,而且不是很方便。
随着果园的规模越来越大,这种传统的温度测量措施就出现了很大的局限性,于是果园种植对温度检测技术的要求越来越高。
由于电子技术的发展到超大规模的集成电路阶段段,功能强大但体积更小的单片微型计算机就诞生了,因为它的价格低廉,所以单片机被全面应用在家用电器、军事武器、电子仪器、工业生产、节能环保、智能机器等广阔的领域,使得设计简化,成本降低,还提高了产品的质量和功能,使产品更加智能化、小型化。
采用单片机来对温度进行检测,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。
单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件,尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。
因此,单片机对温度的测量控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。
基于此,本课题围绕应用于果园的基于单片机的温度测量及报警系统展开应用研究工作。
1.2课题研究的内容及要求课题研究的内容及要求本文所要研究的课题是基于单片机控制的果园环境测量报警系统。
主要是介绍了对气温的显示及报警,实现了温度的实时显示及控制。
气温测量部分提出了用DS18B20、STC89C52单片机及LED的硬件电路完成对气温的实时检测、显示及超出设定的上下限温度的报警。
本系统具体控制功能如下:
(1)能够对气温进行连续测量,通过十进制数码管来显示气温。
(2)能够满足日常的温度测量要求。
(3)超出报警上下限能够发出报警,并且能通过按键来设定报警温度的上下限。
2整体方案的论证与设计整体方案的论证与设计2.1系统的基本设计思想系统的基本设计思想该系统是以STC89C52单片机为核心,通过单片机控制测温电路(DS18B20)获取温度值,然后通过数码管显示电路显示出来,并且对测的温度值跟设定的值进行比较,如果不在设定范围就通过报警电路发出报警,报警温度的值通过按键电路进行设定。
系统结构框图如图2-1:
图2-1系统结构框图2.2系统模块结构论证系统模块结构论证2.2.1测温模块论证与选择测温模块论证与选择方案一:
采用AD590温度传感器,AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,其电源电压范围为430V,输出电流223A(50)423A(150),灵敏度为1A/。
适用于多点温度测量和远距离温度测量。
方案二:
采用温度传感器DS18B20,温度传感器DS18B20可以分为三脚T0-92直插式和八脚S0IC贴片式。
贴片式不常用,所以我选择的是直插式封装。
温度传感器DS18B20它的体积更加小、性能更突出、工作更加稳定、功耗更低、兼容大多数单片机,它可以直接输出数字量的温度信号供处理器处理。
从性价比方面综合考虑选择方案二。
2.2.2单片机模块论证与选择单片机模块论证与选择方案一:
采用STC89系列单片机,其架构简单,相对熟悉,价格便宜,完全满足设计的要求,焊接起来也是比较方便。
选用飞思卡尔单片机,飞思卡尔单片机功能强大,但是价格相对较高,而且对此不熟悉。
因此,选择方案一。
2.2.3显示模块论证与选择显示模块论证与选择方案一:
采用LCD液晶显示器作为显示模块核心。
LCD显示器节能环保,显示直观。
采用8段LED数码管作为显示模块核心。
数码管显示器件相对便宜,体积更小巧。
因此,选择方案二。
2.2.4报警模块论证与选择报警模块论证与选择方案一:
采用语音播报系统作为报警模块的核心。
该方案更具人性化、智能化,但是相对成本过高工作量偏大。
采用蜂鸣器作为报警模块的核心。
该方案使用的硬件很少,电路设计和实物焊接都很方便,软件设计也容易,性价比较高。
2.2.5电源模块论证与选择电源模块论证与选择方案一:
采用USB为设备供电,该方案容易实现,能够直接使用计算机的USB接口供电。
电脑的USB接口属于接口电源,要并联耦合电容进行缓冲。
采用将220伏、50赫兹的交流电转换为5V的直流电作为供电电源。
该方案实施简单,电路搭建方便,可作为单片机开发常备电源使用。
方案三:
采用干电池串并联到5V作为电源模块。
该方案也很容易实现,不需要设计额外的电路,但是由于电池消耗,使得电源不是很稳定,长时间带负载后电压会降低,可能使电路无法长时间的平稳工作。
3系统硬件设计系统硬件设计3.1单片机单片机STC89C52单片机的分类有很多,按应用的范围可以划分为专业型和通用型。
专用型是根据某些特定的产品而设计的,例如用于汽车发动机的单片机。
通用型的单片机又分为非总线型和总线型或者8位和16位,总线型的具有并行三条总线,可以很方便的扩展外围设备。
非总线型没有总线引脚,芯片体积小,要扩展可通过I/O口,因此非线型更适合中小系统。
STC89C52单片机标准的40引脚双列直插式集成电路芯片的引脚图如图3-1:
图3-1STC89C52引脚图采用STC89系列单片机,主要考虑到STC系列的单片机的诸多优点:
(1)不容易受干扰:
对抗静电能力高;
很容易实现2千伏/4千伏快速脉冲的干扰实验;
电压范围大,对电源要求低;
宽温度范围,4085;
I/O口通过过防干扰强化;
单片机内部供电的电源系统经过防干扰强化;
单片机内部的时钟电路经过特殊处理;
单片机内部的复位电路经过特殊处理;
单片机内部的看门狗电路经过特殊处理。
(2)三种方法减少单片机的时钟对外部的电磁干扰:
禁止ALE输出;
如果使用每个机器周期为六个时钟周期,外面的时钟周期就可以减少一半;
单片机时钟振荡器增益可设为1/2Gain。
(3)超低功耗:
掉电模式:
典型功耗0.1A;
空闲模式:
典型功耗2mA;
正常工作模式:
典型功耗4mA-7mA;
在掉电模式下接收到外部中断就会被唤醒,一般使用电池作为电源,例如电表、警报器、水压表、便携设备等。
(4)在系统可编程,无需编程器,可远程升级。
(5)可送STC-ISP下载编程器,1万片/人/天。
(6)可供应内部集成MAX810专用复位电路单片机。
STC89C52单片机的内部结
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