基于单片机的养殖场温度控制系统设计

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主要介绍

  本系统是基于单片机的养殖场温度控制，在系统的设计中主要还有温度采集、按键电路、显示电路、执行电路、报警电路、抗干扰电路等几部分电路组成整体系统来实现温度控制。系统用DS18B20数字传感器来检测环境温度，用五个按键来实现系统工作时间、监测温度及人工控制的实现，用LCD1602来显示环境温度，用DS18B20传感器将温度信号直接转化成9位串行数字信号传入单片机，单片机再将这些信号与其内部预设值做对比，用以判断单片机是否需要进行对应的动作，即是否进行水温的加热和是否需要进行报警动作，从而实现系统自动控制的目的。
　　本设计采用单片机为核心，其特点有控制简单、易于实现，并且单片机还有造价低，程序方便调试，部分电路出现故障时不会影响其他部分的正常工作、维修简便等特点。
关键词：养殖场；单片机（STC89C51）;温度传感器DS18B20;温度控制

一、控制系统设计

  目前在农村小规模的养殖户越来越多，养羊的周期时间相对较短且设备设施相对简单，对于北方寒冷的环境而言，控制羊舍的温度就显得尤为重要。目前，大多数的羊舍依然采用人工控制羊舍内的温度，控制精度低，反应不够及时，容易造成损失，另外，人工控制效率低，劳动强度大，在此过程中，不仅增加了生产的成本，浪费了人力，又很难达到较好的控制效果。借鉴于单片机在工业上应用的广泛经验，将其应用于养殖也会更为方便。高性价比单片机能在养殖业自动化方面提供硬件基础。利用单片机、温度采集器对羊舍的温度进行采集控制，科学合理的调节羊舍内的温度，对减少经济损失有着重要的现实意义。

二、系统方案设计

系统方案设计包括了系统运行方案设计和系统整体结构设计两个设计的内容。系统运行方案设计针对系统要求与系统工艺要求这两方面做出比较详细的设计方案。在系统运行方案设计这一基础设计上建立系统整体结构设计。
对于基于单片机的智能控制器来说，在硬件方面要考虑的主要是元器件的精确度以元器件的适用范围，在软件方面要考虑的主要是程序的兼容性和程序的可修改性。

2.1 系统运行方案设计

此系统是以STC89C52单片机为系统核心控制器，通过DS1820这一“一线总线”传感器实时采集羊舍内的温度参数，并将所采集到的数据通过对应的I/O端口传送给单片机，单片机将会对传送来的数据进行处理与判断，如果温度不满足对应的条件，就会发送对应的指令给控制模块，控制模块对执行设备进行驱动控制。通过LCD1602液晶显示器显示实时的温度、当前的操作模式和系统的运行状况。

2.1.1 羊舍环境温度的确定

在羊的养殖过程中，影响羊舍环境的参数有很多，本设计只选择温度作为研究对象，由于冬季温度的是羊在生长过程中影响最大的一个因素，查找不同的科学文献以及亲身经验得出相应的结论

三、 系统仿真

整个软件系统由各个模块化的软件系统组成，整体系统流程图如图4-1，分别为LCD1602液晶显示模块、DS1820温度传检测模块、按键模块、声光报警模块、执行电路模块以及看门狗软件抗干扰模块构成。采用模块化的程序不仅仅可以简化开发，让程序结构层次分明，同时更便于后期的管理与维护，使得工作效率大大提高。

4-1 软件系统流程图

仿真图

总结

  经过本次毕业设计，让我从中学到了许多东西。从最初的选题，开题构思，绘图，编程，仿真直到完成设计，这中间，查找资料，老师指导，同学交流，编写程序，直至最后的仿真，每一个过程都是一次成长和对自己的一次的检验。本次设计是基于单片机的养殖场温度控制系统设计，包括硬件电路和软件两部分。设计初对于单片机的应用并不是很了解，本科学习中初步接触过C语言，由于本次设计需要硬件和软件两部分，因此我是从软件部分先开始的，然后才开始仿真电路的设计，是由于软件的不完美影响了仿真电路设计的不是很美观。 在软件设计过程中，我基本是一步步开始学起的，在学习中遇到很多问题，经过和同学的讨论，我学到了很多编程技巧，同时也掌握了一些编程思想。由于软件的局限性，仿真电路不是很美观，其中一些电容和电阻并不是原理图中设计的大小，但是这并不影响结果，再画原理图的过程中我又进一步掌握了protel的基本应用，并有了较为深入的了解。通过本次设计，对于主要芯片STC89C52有了基本的了解，基本掌握了该芯片的基本功。

目录

目录

摘 要 I
Abstract II
1 绪论 4
1.1 目的意义 4
1.2 温度对羊的影响 4
1.3 国内外牲畜养殖环境的研究概况 5
1.4 本设计的目的与意义 5
1.5 本设计的主要研究内容与结构安排 6
2 系统方案设计 8
2.1 系统运行方案设计 8
2.1.1 羊舍环境温度的确定 8
2.1.2 调控系统方案的设计 9
2.1.3 系统整体结构设计 9
2.2 硬件设备的选择 9
2.2.1 电源模块 9
2.2.2 单片机的选择 10
2.2.3 温度传感的选择 10
2.2.4 显示模块的选择 11
2.2.5 键盘模块的选择 11
3 系统硬件设计 12
3.1 单片机最小系统设计 12
3.1.1 单片机选型 12
3.1.2 STC89C52介绍 12
3.1.2.1 单片机引脚图 12
3.1.2.2 单片机引脚介绍 13
3.1.3 单片机最小系统 14
3.2 液晶显示电路 16
3.2.1 LCD1602液晶显示器简介 16
3.2.2 液晶引脚说明 17
3.2.3 液晶显示模块电路 18
3.3 按键输入电路 19
3.4 温度传感器系统 20
3.4.1 数据采集 20
3.4.2 温度传感器 21
3.4.3 DS1820智能温度传感器 21
3.4.4 数字式多路温度检测系统硬件设计 22
3.5 执行电路设计 23
3.5.1 元器件介绍 23
3.5.1.1 TIP127 23
3.5.1.2 光耦MOC3022 24
3.5.2 加温控制电路 25
3.6 声光报警电路设计 26
3.6.1 电路组成 26
3.6.2 9012三极管介绍 26
3.6.3 电路原理 27
3.6.4 电路工作过程 28
3.7 抗干扰电路设计 28
3.7.1 单片机在应用过程中的干扰因素 28
3.7.2 单片机受干扰时产生的影响 29
3.7.2.1 数据收集的精确度下降 29
3.7.2.2 控制系统失效 29
3.7.2.3 数据破坏 29
3.7.3 单片机系统的抗干扰 30
3.7.3.1 硬件抗干扰 30
3.7.3.2 软件抗干扰 31
4 油层热影响区域 33
4.1 问题描述 33
4.2 数学模型的建立 33
4.2.1 连续介质的守恒方程 33
4.2.2 多孔介质的守恒方程 33
4.2.3 传热过程分析 33
4.2.4 基本假设 33
4.2.5 边界条件 33
4.3 ANSYS模拟 33
4.3.1 建立有限元模型 33
4.3.2 施加载荷计算 33
4.3.3 求解 33
4.3.4 后处理 33
4.4 模拟结果与分 33
5 结论 34
参考文献 35
谢辞 35