基于STC89C52RC单片机的大棚温控系统（含文档、源码与proteus仿真，以及系统详细介绍）

本篇文章论述的是基于STC89C52RC单片机的大棚温控系统的详情介绍，如果对您有帮助的话，还请关注一下哦，如果有资源方面的需要可以联系我。

摘要

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代码

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摘要

本文介绍的是一个由单片机构成的温度控制系统，主要用来提供测温的解决方案，同时还能实时监控温度变化趋势，以及报警功能。它利用STC89C52RC单片机，DS18B20，蜂鸣器报警电路和LCD1602来实现温度检测控制功能。温度检测是使用的DS18B20温度传感器，将检测得到的温度通过单片机单总线的协议读取并将其显示在LCD1602液晶屏上。除此之外，它还能通过按键设置温度的上限值，如果温度超过上限，则蜂鸣器报警，大大提高了系统的安全性。本文在后续章节详细介绍了系统的总体方案设计，硬件设计，软件设计等。

关键词：温度检测控制；单片机；DS18B20；报警

原理图

仿真图

系统总体设计图

代码（部分）

void write_com(uchar com)	 //液晶写命令
{RS=0;RW=0;E=0;P0=com;delay3(50);E=1;delay3(50);E=0;
}
void write_dat(uchar dat)	 //液晶写数据
{RS=1;RW=0;E=0;P0=dat;delay3(50);E=1;delay3(50);E=0;
}
void write_string(uchar x,uchar y,uchar *s)	//显示字符串
{if(y==0)write_com(0x80+x);elsewrite_com(0xc0+x);while(*s){write_dat(*s);s++;}
}								 
void LCD_Init()			 //初始化液晶时间显示
{write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);
//	write_string(0,0,"hello world");
}
void Key_borad()		//按键设置函数
{if(KEY0==0)	   //如果按下加按键{while(KEY0==0); //释放tmpup++;		  //预设温度加一}if(KEY1==0)	   //如果按下减按键{while(KEY1==0); //释放tmpup--;		  //预设温度减一if(tmpup<0)tmpup=0;}if(KEY2==0)	   //如果按下加按键{while(KEY2==0); //释放tmpdowm++;		  //预设温度加一}if(KEY3==0)	   //如果按下减按键{while(KEY3==0); //释放tmpdowm--;		  //预设温度减一if(tmpdowm<0)tmpdowm=0;}write_com(0xc0+3);write_dat(tmpup%100/10+0x30);write_dat(tmpup%10+0x30);write_dat(0xDF);	//write_dat('C');//	℃write_com(0xc0+12);write_dat(tmpdowm%100/10+0x30);write_dat(tmpdowm%10+0x30);write_dat(0xDF);	//write_dat('C');//	℃
}

系统论文（部分）

Abstract

Is introduced in this paper a composed of single chip microcomputer temperature control system, mainly used to provide the solution temperature, at the same time also can real-time monitor the temperature change trend, and alarm function.It USES STC89C52RC microcontroller, DS18B20, buzzer alarm detection circuit and LCD1602 to realize temperature control function.Temperature detection is used DS18B20 temperature sensor, the detection by the temperature of the single chip microcomputer single bus protocol reads and displays it on the LCD1602 LCD display.In addition, it also can set the upper limit of temperature by buttons, if the temperature is over limit, the buzzer alarm, greatly improved the security of the system.In the subsequent chapters in this paper in detail introduces the overall design of system, hardware design, software design, etc.

Keywords: temperature detection control;Single chip microcomputer;DS18B20.The police

1、绪论

1.1课题背景

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，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。

温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。

传感器主要大体经过了三个发展阶段：模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别；智能温度传感器。智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

温度传感器的发展趋势：

进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
传感器在温度测控系统中的应用：

目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表，主要采用传统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高，测量范围大，而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.001~0.01之间。自带LED显示模块，显示4位到16位不等。有的仪表还具有存储功能，可存储几百到几千组数据。该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。多点温度测量仪表，相对与单点的测量精度有一定的差距，虽然实现了多路温度的测控，但价格昂贵。

1.2 本课题研究意义

随着科学技术的不断进步与发展，温度控制在工业控制、农业环境检测、电子测温计、医疗仪器、家用电器等各种温度控制系统中广泛应用，本课题用于农业大棚温湿度控制显然是用在农业环境检测的一部分。目前温度传感器有模拟和数字两类传感器，为了克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端，大多数测温控制系统采用数字传感器，并大大方便了系统的设计。比较有代表性的数字温度传感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635、SMT160-30等。

在传统的温度测量系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题；而其中某一环节处理不当，就可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20，具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/0端口即可完成与微处理器的通信；在-10～+85℃温度范围内具有0.5℃ 精度；用户可编程设定9～12位的分辨率。以上特性使得DS18B20非常适用于构建高精度温度测量系统。

3系统总体方案设计

温度检测系统有着共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降。所以温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。

2.1、传感器部分

方案一：采用热敏电阻，利用其感温效应，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中，采用单片温度传感器，比如AD590，LM35等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能送给计算机，这样就使得测温装置的结构较复杂，一定程度上也增加了软件实现的难度。

方案二：在温度控制系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行A/D转换，而为了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输、放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器STC89C52RC构成的温度测第一章总体设计方案4量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大，且由于STC89C52RC可以带多个DSB1820，可实现多点测量，轻松的组建传感器网络,本次设计用于大棚温度检测比较适合方便。

2.2、主控制部分

方案一：此方案采用PC机实现，它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便，且人机交互友好。但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信，需要通过RS232电平转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦。

方案二：此方案采用STC89C52RC八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信，运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）实现温度数据采集，组成两级分布式温度测量的巡回检测系统，实现远程控制。另外STC89S51在农业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。

总体设计综上所述，温度传感器以及主控部分都采用第二方案。首先由温度传感器DS18B20采集温度数据，经单片机I/O模拟单总线读取后送入STC89C52RC单片机中进行运算处理，并LCD1602液晶显示当前温度，同时与键盘输入的设定温度值（上限）进行比较，由单片机控制是否发出报警信号。在整个过程中，温度始终都能得以显示。设定温度过程中显示设定温度值，以便于操作。

本系统的总体设计方框图如图2-1所示，它主要由五部分组成：

①主控制部分主芯片采用单片机STC89C52RC（包括时钟和复位电路）；

②显示部分采用3位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示；

③温度采集部分采用DS18B20温度传感器；

④按键输入部分主要功能是实现设定温度值的输入；

⑤人体红外传感器用来检测人体信息

DS18B20检测温度，将温度信息传送到单片机内，单片机检测到温度信号，对其进行处理，将处理得到的数据在LCD1602液晶上显示出来。可以通过按键来设置温度的上下限值，当温度超过范围时，单片机控制蜂鸣器报警，同时当人体红外传感器检测到人体时，也会触发蜂鸣器报警。

图2-1 系统总体设计框图

5、总结与展望

这篇文章介绍了一个大棚温度控制系统的设计。文章对这个系统做了全面的介绍。同时该论文也对整个系统的每个细小部分也进行了深入的探讨，包括下面的内容：

1、研究设计的要求，得出了系统的设计方案。

2、在网络上查找了大量与论文相关的资料进行研究，通过了解每个部分元件的工作原理设计出整个硬件电路图，然后完成了开题报告。

3、和指导老师讨论了系统的工作原理，同时对其可能存在的问题做了全面的分析，并完善。

4、用Altium Designer完成了系统各个模块的原理图设计。

5、焊接整个电路板，排除各种问题，并调试成功。

6、通过软硬件相结合对整个系统进行测试。看其功能是否达到。

7、对系统的设计过程进行整理，整理完成后写出提纲，然后撰写论文初稿。初稿完成后进行修改后完成定稿。

对整个设计的过程，拟出大纲，并完成的论文报告。修改论文，完成最终定稿。

整个设计基本完成了课题要求的功能，但是依然存在一些不足之处：

该温度检测系统仅考虑到了单点检测，然而在许多其他情况下还有多点检测，这时系统就不能达到要求，多点检测要求系统能过更全面完整的去检测多处的温度，对于系统的可扩展性提出了更高的要求。
当需要远距离传送数据时，有线传输不仅成本高，且需要适应性比较低，这时可以采用无线数据传输的方式来进行，这样数据传送起来更方便同时也可以受环境的干扰较小。