单片机温度控制系统范文第1篇
一、系统工作原理
使用STC89C51单片机驱动单总线数字温度传感器芯片DS18B20, 并将处理后的数据通过串行口传输到上位机, 由上位机负责数据的接受、处理和显示, 并用LED数码显示器来显示所采集的结果。上位机部分应用Python编写控制软件, 对数据采集系统、数据显示等程序进行了设计。
二、硬件设计
系统硬件原理图如图1所示, 此系统以STC89C51单片机为控制核心, 采用了数字温度传感器模块DS18B20[1], 将温度值信号传送给单片机, 单片机通过数码管将温度显示出来, 同时将温度值送往串口, 上位机接收数据同时将数据保存到数据库Mysql中。
三、软件设计
(一) 关于DS18B20时序的说明
由于DS18B20对时序要求比较严格, 这里笔者使用的单片机的晶振为11.0592Mhz, 基本延时程序笔者建议定义如下:
有了基本延时后, 就可以对DS18B20进行初始化, 单片机发出一个可以使得DS18B20复位的信号 (持续时间至少为480us的低电平信号) [2], 然后让总线恢复成高电平, 接收DS18B20发出的存在脉冲, 单总线一般有求接有4.7k左右的上拉电阻, DS18B20探测到单总线上的上升沿后, 要等待15us~60us的反应时间, 就开始发出一个持续时间为60-240us的低电平信号, 此即为存在脉冲。
(二) 使用Python开发简易上位机平台
这里给出Python指定通信串口号, 并设置波特率为9600波特, 并设定超时时间为0.5s, 然后启动该串口。Python中如果要接收来自串口的数据, 可以使用“data=ser.readline () ”读一行, 其中插入数据库代码如下:
01-06行代码实现了从串口接收代码, 然后通过使用03行的语句查找数据库最新更新的那条记录, 找到该记录后, 取出其温度值, 然后该值与串口传过来的温度值相比较, 如果两者不相等的话, 就执行07-09所对应的代码将数据插入Mysql数据库予以保存。
四、结束语
本设计利用Python和单片机实现了实时温度采集系统, 有效地将计算机技术、虚拟仪器技术结合起来, 能够实现多路物理量的采集。可广泛应用到、仓库、机房、工厂、矿山等领域, 具有一定的参考性和实用性。
摘要：本文以STC89C51单片机为核心, DS18B20温度传感器模块将采集的温度信息传输给单片机进行处理, 然后单片机通过串口将数据发往上位机, 上位机接收到数据后显示输出并保存于Mysql数据库。
关键词：串口,Python,DS18B20
参考文献
[1] 刘如意, 常驰, 李刚.基于MSP430的温室多路数据采集系统[J].电子电路设计与方案, 2018.
单片机温度控制系统范文第2篇
1.1 孵化原理
孵化是指禽蛋体外发育成雏的阶段,它是通过如温度、湿度、通气等外界条件的影响,使禽蛋变成雏禽的过程。孵化率高低、雏禽质量、雏禽的成活率以及生长发育和生产性能直接受到孵化好坏的影响,因此一定要重视孵化,掌握并理解孵化原理以及外界条件对胚胎发育过程中各个阶段的影响。
1.2 孵化条件
孵化过程中需要考虑的条件有温度、湿度、通风和翻蛋等很多条件。
1.3 温度条件
孵化过程中最重要的条件就是温度。只有适宜的温度才能保证胚胎正常发育,从而获得优质雏禽和高孵化率。
当高温出现在孵化期间,会使孵化期缩短,胚胎发育增快,与此同时会造成胚胎死亡率增加,初生雏禽质量下降。如果孵化温度超过42℃时,导致胚胎在2h～3h内死亡;如果过高的温度出现在孵化的前两天,导致孵化在5d～6d时会出现畸形发育增多和粘壳等现象;如果较高的温度出现在孵化的3d～5d,导致尿囊合拢提前,出雏时间提前,增长出雏时间;如果在孵化期间出现短期强烈高温会导致粘壳、胚胎干燥,尿囊出现呈暗黑色的血液颜色,并且心脏和皮肤略有点状出血;如果在孵化后期出现长时间温度偏高,会导致内脏充血、破壳早、破壳后死亡多等现象。
如果孵化温度偏低,会导致胚胎发育迟缓,延长种蛋的孵化时间,气室大,降低初生雏禽的质量,增加死亡率。当孵化温度低于或等于35.6℃时,大多数胚胎都会死于壳内。由此可以看出,禽类的胚胎发育对环境温度有一定的适应能力,当温度处于36℃～40.5℃时,都会有一些种蛋出雏。如果是使用电力孵化设备的话,这个温度范围不是胚胎发育的最佳温度。
基于单片机孵化控制系统完全是根据孵化专家经验值设计,只有严格控制孵化的温度、湿度、通风条件,才可能提高优质初雏和孵化率。
1.4 湿度条件
绝对湿度和相对湿度:通常用大气中水汽的密度来表示大气的干湿程度,即用1m3大气中所含水汽的克数来表示,称其为大气的绝对湿度,直接测出大气的水汽密度比较复杂。通常大气中的水汽密度可以规定为大气中所含水汽的压强,所以又把它称为大气的绝对湿度。
在如禽蛋的孵化和人们的感觉等大多数现象中,都是与大气中水汽离饱和的远近程度有关而与绝对湿度没有直接关系。所以在通常情况下把大气的绝对湿度和当时气温下的饱和水气压的比值的百分数叫做大气的相对湿度。
1.5 孵化机内的相对湿度对孵化结果影响很大
在正常孵化情况下,从种蛋入孵到幼禽出壳,整个周期中水分损失约占种蛋总重量的12%左右。只有种蛋内水分的蒸发量保持一定的速度才能确保胚胎正常发育。孵化机内的相对湿度值决定着种蛋的失水速度快慢和失水多少。另外,种蛋对氧气的吸收量也间接受种蛋失水的影响,湿度的主要作用就是调节胚蛋的失水。如果胚蛋不能获得最佳的失水率,会影响孵化率,甚至造成灾难性后果。所以,准确的控制和测量孵化机内的湿度是至关重要的。
在胚胎的发育过程中要不断的排出二氧化碳并不断的吸入氧气。通常情况下,孵化器内的二氧化碳含量为0.5%,氧气含量为21%。如果二氧化碳含量超过0.5%,会导致胚胎发育迟缓。如果二氧化碳含量超过1%,会导致胚胎死亡率增高,并出现畸形和胎位不正等现象。所以必须保持孵化箱内空气清新,重视通风。
1.6 翻蛋
翻蛋的作用:(1)可以避免壳膜与胚胎粘连。(2)翻蛋可以使胚胎均匀受热,有利于胚胎发育。(3)翻蛋可以保持胎位正常,有助于胚胎运动,增强活力。
翻蛋一般呈90°,前45°后45°,每2h翻一次。过了18d就可以不再翻蛋了,如果是整批入孵的种蛋,在14d后就可以不再翻蛋了。
2 基于单片机孵化控制系统的总体设计
根据孵化需要的条件,系统应该配有温度、湿度、二氧化碳等传感器。这些传感器把预设的数据和测得的数据比较,不适合的自动打开控制系统,控制如降温泵、加热器和风机等,同时还要根据预设的时间翻蛋,实现自动控制禽类孵化。系统的原理控制框图如图1。
3 系统硬件设计
(1)温度控制器可以选用集成温度传感器DS18820。(2)湿度控制器可以选用湿度传感器HSI101,用它测量湿度时,应将SH1101置于555震荡电路中,电容值变化转换成电压频率信号,单片机可以直接采集输出的频率信号。(3)测量二氧化碳值采用红外二氧化碳传感器LDC—AI。(4)测量光照度采用CR51型硅光电池。(5)翻蛋电机通过涡轮蜗杆和丝杆减速到1r/min,采用单相电机,保证蛋盘平稳转动。(6)时钟控制采用时钟芯片DS1302.(7)控制设计。各种传感器测得数据通过8 155接口芯片控制各个继电器来控制风机等的工作。
4 软件设计
利用汇编语言编写程序,设计软件。系统软件由主程序、数据采集与数据处理程序、中断服务程序、存储程序、软件看门狗程序和现实与报警程序等构成。为了保证孵化系统的各项指标稳定,在编写软件过程中采用PID控制算法。这种算法采用了PID控制技术,通过微分、积分、比例三方面的结合调整,综合解决惯性误差问题。
5 结语
本文介绍了基于单片机孵化控制系统,它可以对禽类孵化进行自动控制,根据胚胎发育的需要,进行不同设置,减少工人劳动强度,提高孵化率和初雏质量。
摘要：孵化设备是对仿生学的应用,通过模拟自然界的孵化环境,提供适合胚胎发育的温度、湿度、通风等条件,提高出雏率和初雏质量。本文探讨了基于单片机的孵化控制系统。
关键词：单片机,孵化控制系统
参考文献
[1] 赵欣.单片机孵化控制系统设计[J].大连民族学院学报,2010,12(1):21-23.
单片机温度控制系统范文第3篇
一、电梯控制系统功能研究
(一) 楼层选择模块
在楼层的选择中, 主要是利用4×4键盘矩阵电路, 一共有16个按键。其中, 利用S1-S6, 分别代表在电梯中的不同楼层的选择, S7-S16主要是在不同楼层中的上下选择键盘。矩阵电路主要是连接在主控芯片中的口P1.0-P1.3上。如果有人按了下时, 那么其引脚就会检测到低电平, 进而判断出呼叫楼层, 进行相应的开关控制。
(二) 楼层显示模块
在楼层显示电路中, 主要是利用了8位数码管, 在电梯所处的楼层数, 主要是利用单片机来控制这8位数码管形成。当点亮的是数码管中的8脚 (dp) 时, 那么就说明电梯是正在向上运行的, 如果8脚不亮时, 那么就说明电梯是在向下运行的。
(三) 电梯上下行控制
在电梯构造中, 轿厢主要是确保电梯进行上行和下行, 在电梯的控制系统中, 当收到需要上行的指令之后, 单片机就会发射出相应的上行信号, 电梯便会执行上行任务。在电梯控制系统收到需要下行的任务之后, 单片机发出信号, 电梯执行下行的任务。在电梯控制系统中, 主要是靠按钮来收集上行和下行的信号。
(四) 应急语音通信
应急语音通信是在电梯遇到故障时才使用的, 它的线路是独立的。如果电梯产生故障, 那么在里边的人就可以使用按下语音按钮, 或者利用话筒, 这样便能够和控制中心展开语音通话。随着科技的不断发展, 电梯控制系统也变得更加便捷和人性化, 并且越来越多的功能正在开发中, 添加了很多的附属功能, 例如电梯语音播报和播放音乐, 以及灯光控制等, 这些都显著丰富了电梯的功能, 提高了其运行的安全性, 使得人们的使用激情也大大提高, 对于人们的日常生活和工作有着重要的作用。
二、在电梯控制系统中单片机的功能设计研究
在本文中, 选择了ATC89C52RC的单片机, 该单片机有着很多的优势, 搭载了CMOS8位的处理器, 并且其功耗小, 具有很高的性能, 配备的存储空间为512K, 因此能够有效存储百条指令。另外, 在ATC89C52RC单片机上, 有一级Cache和二级Cache分别为一个, 可以根据优先级, 在不同的Cache中对指令进行保存, 因此可以提高数据的分析和处理效率, 促使信息空间服务的实现。在ATC89C52RC单片机中, 存在着很多的接口, 利用这些接口可以进行并发通信, 并且能够促进多个引脚接入到单片机, 从而给电梯控制系统带来可扩展的接口。ATC89C52RC的单片机电梯控制系统参考图1。
ATC89C52RC的单片机的功能应用贯穿在整个电梯运行中, 能够为电梯进行供电, 帮助驱动LED点阵驱动电路, 进行CAN的总线操作, 并且完成呼叫操作, 保证轿厢的上下行, 控制好轿厢状态等。可以有效识别控制主板的信号, 对信号进行处理, 从而判断出不同的操作类型。供电模块主要是提供电梯运行所需要的电源, 从而保证控制系统的有效运行。LED点阵显示屏能够利用点阵驱动电路, 判断出现的不同类型的控制信号, 从而促进电梯的有效操作, 防止任何危险事故的产生。
在当前的电梯运行中, 最为主要的就是控制器部件, 合理选择控制器能够促使电梯效率的提高, 增强电梯的舒适度。当前, 在使用的电梯控制器中, 都是利用继电器或者PLC, 虽然有着使用的优势但是也存在一系列问题。ATC89C52RC单片机更是有着很强的应用性和优越性, 其本身含有很多的接口, 有效地节省了程序开发的时间, 减少了设计的周期, 提高了电梯控制的效率。在电梯控制系统中利用单片机以后, 使得电梯的使用更加智能化和自动化, 实现了经济效益和社会效益的提高。在单片机的设计中, 利用其丰富的接口可以实现和外部环境进行通信传输, 其连接组成设备有着很强的可靠性, 并且能够扩展和移植。在电梯控制系统设计中, 引入单片机之后便摆脱了过去的复杂的接线, 简化了设计的程序, 也存在着很强的共享性, 十分方便, 在使用中可以不再购置一些独立的模块, 这样就节省了大量的资金。单片机的体积很小, 利用模块化的设计模式, 在控制系统中, 利用I/O接口的模式, 可以有效地实现信息的采集, 掌握设备运行情况, 并且通过系统的自动采集, 得出设备是否处于维护状态, 这样能够有效地控制系统。
三、结束语
综上所述, 当前在各大高层建筑中, 建筑有着重要的作用, 承担着人员运输的作用, 因此也成了非常重要的运输设施, 促进了机电一体化。在电梯的内部系统中, 结构十分庞大, 因此控制系统也十分复杂。当前, 随着集成电路技术的不断发展, 微处理器技术也更加成熟, 这些应用在电梯控制系统中, 使得单片机功能不断完善, 应用也更加广泛, 显著提高了电梯的速度, 促进了电梯的运行效率的提高, 并且使得电梯更加便捷, 对于经济效益和社会效益的提高有着重要的意义。
摘要：当前, 电梯已经成为人们住宅离不开的设备。它集机械原理应用和电气控制技术以及微处理等多种技术于一身, 在建筑中是永久的垂直交通工具。在八十年代到九十年代期间使用的电梯, 主要是利用继电器, 其结构为继电器阵列结构, 存在着体积大和接线复杂等缺点, 并且噪音很大, 容易产生磨损, 存在很高的故障率, 这都导致其不能满足当前的生活和生产需要。在本文中, 主要是针对电梯的控制系统, 分析了在控制系统中单片机的设计和应用, 从而给电梯的发展提供参考和建议。
关键词：单片机,电梯控制系统,功能,研究
参考文献
[1] 肖玉彤.浅析电梯检验过程中控制系统常见问题和对策[J].化工管理, 2018 (36) :202.
单片机温度控制系统范文第4篇
射频识别模块的软件核心是Wiegand协议。Wiegand协议是国际上统一的标准, 有很多格式, 标准的26bit应该是最常用的格式。它适用于涉及门禁控制系统的读卡器和卡片的许多特性;其协议并没有定义通讯的波特率、也没有定义数据长度, 韦根格式主要定义是数据传输方式:Data0和Data1两根数据线分别传输0和1。现在应用最多的是26bit, 34bit, 36bit, 44bit等等。Wiegand数据输出由二根线组成, DATA0和DATA1二根线分别将‘0’或‘1’输出:输出‘0’时, DATA0线上出现负脉冲;输出‘1’时, DATA1线上出现负脉冲。其中负脉冲宽度为100m S, 周期为1600m S。Wiegand 26位数据输出时序如图1所示。Wiegand 26位输出格式如表1所示。
以上数据从左至右顺序发送, 高位在前。电子卡的Wiegand 26码的接收对时间的实时性要求比较高, 如果用查询的方法接收会出现丢帧的现象:假设查询到DATA0为0时主程序正在指向其他任务, 等主程序执行完该任务时DATA0已经变为1了, 那么这样就导致了一个0bit丢了, 这样读出的卡号肯定奇偶校验通不过, 所以表现出单片机接收不到ID模块发送的卡号了。唯一的办法是在外部中断里接收每个bit。射频识别模块的子程序流程如图2所示。单片机系统硬件结构如图3所示。其中关于卡号对比的部分涉及到外部中断服务产生的卡号信息。射频识别模块的MCS-51单片机C语言读卡程序片段如下。
通过P3.1、P3.2两个中断端口读入D A T A 0和D A T A 1的数据, 分别为‘0’和‘1’, 程序为:
摘要：本文介绍单片机结合RF01D读卡机模块实现智能门禁系统的方案。RF01D感应式读卡机模块是针对125kHz非接触式RFID晶片而设计的读卡机模块。本系统将RF01D读卡器读入的卡号通过韦根26通信协议读出并通过LCD显示出来, 同时完成相应电器控制。该系统是具有识别ID卡功能的产品, 产品主要应用范围为人员考勤管理、门禁管制系统、玩具、动物或物品辨识及产品管理。
单片机温度控制系统范文第5篇
1 系统的总体设计方案
本设计采用AT89S51单片机作为核心, 配以适当接口作为输入输出通道。采用4×4按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫控制。实际电梯控制系统每层装有一个传感器, 从而判断车厢所在位置, 本模型由六个独立按键作为楼层到达信号传输给单片机, 而后通过74LS164从串口驱动数码管显示楼层数。当电梯到达所选层, 电梯开门延时等待进人并选层, 然后延时关门执行请求, 若无请求则停在本层等待请求。软件部分使用汇编语言, 利用查询方式来检测用户请求的按键信息, 采用74LS245芯片驱动发光二极管。
电路由复位电路复位后, 电梯初始位置在一楼, AT89S51将楼层感应电路得来的数据通过74LS164驱动显示电路显示出来;如有用户在厢外呼叫, 经外呼叫电路把信号输入单片机, 由楼层感应电路判断电梯为上升还是下降状态, 若方向一致则打开电梯门, 用户进入后关门执行操作。用户通过选层电路把目的层告知AT89S51, 控制电机把用户送至目的层, 而后系统等待下次呼叫。系统的正常工作由时钟电路来保证, 显示电路实时显示电梯所在的楼层位置。
2 系统的硬件电路设计
2.1 内外请求输入电路
现以呼叫信号的输入为例, 来说明信号输入及单片机识别原理。采用P0口外接上拉电阻的并行输入形式, 来输入外呼叫信号, 本电路采用4×4矩阵键盘, 行扫描法识别键值的原理, 具体原理如下。
(1) 判断键盘中有无键按下。将全部行线P0.0~P0.3置低电平, 然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低, 则表示键盘中有键被按下, 而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平, 则键盘中无键按下[1]。
(2) 判断闭合键所在的位置。在确认有键按下后, 即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是:依次将行线置为低电平, 即在置某根行线为低电平时, 其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后, 再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低, 则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。
S00~S05为一到六楼的电梯内部呼叫请求按键, S06~S15为电梯外部请求按键。S00~S15的扫描键值分别为01H~0FFH。
2.2 楼层显示电路
在实际中, 厢外六个显示和厢内一个共七个数码管显示厢体位置楼层数, 由于显示的数据是一致的, 所以本设计中只用一个LED数码管显示代替。由于AT89S51的串行口RXD和TXD为一个全双工串行通信口, 工作在方式0下可作同步移位寄存器, 其数据由RXD (P3.0) 串行输出或输入, 而同步移位时钟由TXD (P3.1) 端串行输出, 在同步时钟作用下, 在不需要使用串行通信的场合, 利用串行口加外围芯片74LS164就可构成一个或多个串并口输入/输出电路, 用于串-并转换、并-串转换、键盘驱动或显示器LED驱动[2]。本电路中应用了其串-并转换来实现了电梯所在位置的实时显示。
2.3 电梯方向及开关门电路
本电路采用发光二极管接上拉电阻由电源直接驱动的方式, 低电平有效。DG为关门绿色灯, DK为开门红色灯, Ddwon为电梯下行绿色灯, Dup为电梯上行红色灯。要注意的是电梯在运行期间, 不管上行还是下行, 开关门信号灯必须为绿灯亮。
程序控制十分简单, 只需要对相应的接口清零, 所对应的发光管就会点亮, 表示正在执行相应的功能。
3 系统的软件设计
软件包括初始化子程序, 楼层控制子程序和显示子程序组成。若电梯在一层或顶层, 直接调用键盘矩阵扫描子程序KEY, 判断是否有键按下, 没键按下则继续扫描;如有键按下则判断是那个键按下并输出键值, 转入键值识别子程序再合并电梯内外的请求, 驱动电梯到达请求层。在电梯运行期间, 程序仍然继续调用键盘矩阵扫描子程序KEY和电梯位置子程序ASK1, 以便随时响应适当的请求。若电梯在其它楼层, 先判断位地址28H中的数据是0还是1, 0为上升状态, 1为下降状态。若为上升状态, 则只响应该楼层以上的请求 (同向请求) , 若该楼层以上没有请求则转查询下边楼层有无请求, 若有则转为下降状态并响应, 如果上下均无请求, 则停留在该层继续循环查询等待请求;若为下降状态, 则只响应该楼层以下的请求 (同向请求) , 若该楼层以下没有请求则转查询上边楼层有无请求, 若有则转为上升状态并响应, 如果上下均无请求, 则停留在该层继续循环查询等待请求。
4 结语
本系统以AT89S51作为控制核心, 用户内外召唤使用按键按, 作为请求信息发送到单片机, 单片机控制电动机转动, 并根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。应用单片机设计的电梯自动控制系统, 具有硬件结构简单, 经济适用、可靠性高、易于控制方式升级和扩展等优点。因此, 应用单片机开发的控制系统必将在我们日常生活中不断深入和普及。
摘要：本文介绍了基于单片机的电梯控制系统, 硬件部分主要由电梯内外请求输入电路、按键矩阵模拟检测电路、楼层显示数码管电路、电梯上下行及开关门显示电路等5部分组成。该系统采用单片机 (AT89S51) 作为控制核心, 内外请求使用按键按下与否而引起的电平的改变, 作为用户请求信息发送到单片机, 单片机控制电动机转动, 单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。
关键词：AT89S51,电梯控制,单片机
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天出版社, 2006.