基于at89s51单片机控制的新型温室温度采集监测系统

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1、2010年9月农机化研究第9期基于AT89S51单片机控制的新型温室温度采集监测系统王兴宇，袁伟青(江西农业大学计算机与信息工程学院，南昌330045)摘要:介绍了一种具有高精度、宽量程的智能温度采集监测系统。系统的CPU采用目前低价位但技术十分成熟的AT89S51，系统的LED数码管显示/驱动芯片采用接口简单但功能强大的MAX7219，同时系统还设计了RS232总线的通信接口电路，并提供了开放的协议。为提高系统的抗干扰性能，温度的检测采用了数字滤波算法，并给出了系统软硬件的设计方法。该系统体积小、硬件电

2、路简单、性价比高、用户操作界面简单，具有较好的实用性，可满足温室控制的需求。关键词:温度采集;测量频率;V/F转换;程序设计中图分类号:TP274．1文献标识码:A文章编号:1003－188X(2010)09－0107－04结构电路原理如图1所示。0引言温室环境控制是在充分利用自然资源的基础上，通过改变温度、湿度、光照度等环境因素来获得农作物生长的最佳条件，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。在目前众多的单片机测温电路中，对温度采集信号的处理多采用A/D转换器模数转换为数字信

3、号后再交由单片机［1］处理、执行。但是传统的A/D转换器在数据长距离传输、精度要求高、资金有限的场合下明显受限，而图1硬件结构电路原理且电路接口复杂。本系统采用的AT89S51是美国Fig．1PrinciplediagramofHardwarecircuitATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS8位单片系统工作原理:经过热敏电阻把温度转换成电压机，由V/F转换器来代替A/D转换器，通过利用单片信号，再通过V/F转换器把电压信号转换为一定频率机内部的两个定时器/计数器的协调工作，使用测量的方波信号，然后

4、再利用单片机的两个16位定时/计频率的方法来获得温度值。数器进行数据处理［2］。具体过程是，把频率信号接到单片机的P3．4(T0)脚，同时使T0工作在计数器状1系统结构态，T1工作在定时器状态，当定时结束时可以得到定系统由AT89S51单片机完成数据采集、数据处理T时时间T内采集到的脉冲个数N，利用公式f=计功能，并将数据通过通讯线路传送给上位机(PC机N)，以实现温室系统的数据采集、处理、监控功能。算出频率值再查映射表得到温度值，之后将温度值在温室温度采集监测系统可分为3个部分:一是信送LED数码管显示

5、的同时，交由PC机处理。当温度号采集输入部分，即采集温室内温度;二是信息处理不满足实际需求时，可以通过键盘来调节而达到实际部分，主要功能是将采集的信息转换成计算机可识别所需温度。的标准量信息进行处理、输出决策的指令;三是输出在整个系统中，单片机选用AT89S51的标准功部分，主要功能是输出实时温度和超温报警。其硬件能:4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级收稿日期:2009－11－23中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时基金项目

6、:江西农业大学基金项目(20082536)钟电路，看门狗选用MAX813L。同时，AT89S51可降作者简介:王兴宇(1972－)，男，南昌人，副教授，硕士，(E－mail)mldajxau@126．com。至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电·107·2010年9月农机化研究第9期工作模式;空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、MAX7219构成显示接口电路，仅需使用单片机3个引定时/计数器、串行通信及中断系统继续工作。脚，即可实现对8位LED数码管的显示控制和驱动，线路非常简单，控制简单

7、方便。2硬件部分设计2．1温度采集及转换电路设计该系统中选用的是铂热敏电阻，V/F电压频率转换器由VFC32芯片构成。其基本工作过程是通过热敏电阻把温度信号转换成电压信号输入到V/N端，经过V/F转换器处理后输出一定频率的方波信号，输给AT89S51单片机，由CPU计算机对应温度，并予实时［3］显示或打印。转换电路如图2所示。其输出电压VIN频率转换公式为fout=，通过此公式计算出热7．5RINC敏电阻在不同温度时的电压值对应的频率值。计算出一定的对应值，得到一个对应表。图3MAX232接口电路图Fig

8、．3CircuitdiagramofMAX232硬件连接如图4所示。其中，P1．5作串行数据输出，连接到MAX7219的DIN引脚;P1．7和P2．5分别连接时钟脉冲CLK和数据加载LOAD信号。SEGA－SEGF是7段驱动输出端，与LED对应的7个段a，b，c，d，e，f，g连接;SEGDP为小数点DP驱动输出端。图2V/F转换电路图DIG7～DIG0分别接7个LED显示器的共阴极，以实现Fig．2V/Fchangecirc