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毕业设计(论文)-基于单片机的温湿度检测系统的设计.doc

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毕业设计(论文)-基于单片机的温湿度检测系统的设计.doc

题目基于单片机的温湿度检测系统的设计学院信息电子技术学院年级07级专业电气工程及其自动化姓名学号指导教师ABSTRACT摘要现代农业生产离不开环境控制,本文在对国内外温室智能控制进行深入分析的基础上,针对温室智能化控制存在的诸多因子,将智能传感器监测和单片机控制相结合,提出了基于单片机的温湿度检测系统设计方案。本系统采用层次化、模块化设计,整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、计算机监控系统组成。本设计主要做了如下几方面的工作一是确定系统的总体设计方案。包括系统要完成的设计功能,达到的技术指标,系统的设计原则,由此简要介绍系统的整个组成和系统工作原理;二是进行智能传感器的硬件电路和软件系统的设计。包括传感器的静动态特征介绍,采用单总线技术的DS1820数字温度传感器测温时序、测温原理、测温电路以及测温系统软件设计,湿敏电容传感器HS1101的湿度测量电路,为防止模拟传感器采集湿度数据的失真,采用了线形插值算法三是单片机及通信接口的硬件电路及软件系统设计。内容包括采用的AT89SSL单片机的介绍,IZC总线的AT24C04的存储扩展,4数码管显示输出,超限数据的语音报警,模拟SPI总线辅助数据存储;四是对计算机软件系统的设计思路、工作原理和实现方法进行了阐述。首先通过RS232C协议实现单片机和计算机的连接,借助WINDOWS下串行通信编程的ACTIVEX控件通过串行接口收发数据,然后计算机作为监控机实现数据的显示、存储、查询、打印和系统设置功能。本系统将信息采集、信息传输、信息处理等多种信息技术相互融合,采用了多种总线技术,将温室环境多种参数监测和单片机控制理论相结合,提出一种切实可行的温室环境监测系统,可以全面、实时、自动地对监测数据进行自动记录、存储和处理,并将有关信息根据现场实际情况,采用最有效方式送入计算机进行处理,并可对监测系统进行远程控制。满足了对作物生长状态实行全面、实时、长期监测的要求。实现了对温室环境的温湿度实时监测和控制,实现了温室环境温湿度检测的自动化和智能化。关键字AT89S51;总线技术;DS1820;HS1101;ISD2560ABSTRACTABSTRACTMODERNAGRIEULTURALPRODUETION15INSCPARABLEFROMTHEENVIRONMENTALEONTROLINTHELIGHTOFTHECAUSESOFGREENHOUSEINTELLIGENTCONTROL,BASEDONTHOROUGHANALYSISABOUTOURNATIONALANDABROADGREENHOUSEINTELLIGNTCONTROL,COMBININGINTELLIGENTSENSORSTESTWITHMCUCONTROLTHISTHESISPROPOSESADESIGNSEHEMEONMCUTEMPERATUREANDHUMIDITYTESTINGSYSTEMTHISSYSTEMADOPTSHIERAREHIEAL,MODULARDESIGNITCONSISTSOFDATAACQUISITIONSYSTEM,MEUEONTROLSYSTEM,COMPUTERMONITORINGSYSTEM,ANDCENTERSAROUNDTHEMCU,WITHMANYTEMPERATURE,HUMIDITYSENSORSASMEASUREMENTCOMPONENTSITCOLLECTSANDSTORESINTELLIGENTSENSORMEASUREMENTDATABYCONNECTINGMCUWITHINTELLIGENTSENSORSINMCUSYSTEM,SOMEFUNCTIONSOFTHEEXPANSIONSTORAGEOFPROCEDURES,REALTIMEDISP1AYOFDATA,OVERRUNAUTOALARMANDAUXILIARYDATASTORAGEAREREALIZEDASTHECENTEROFTHEMONITORINGCOMPUTERANDSOFTWAREDESIGNOFINTELLIGENTSENSOR,INCLUDINGTHEINTRODUETIONOFTHESTATICANDDYNAMICCHARACTERISTIESOFSENSORSTHESOFTWAREDESIGNINGOFTEMPERATUREMEASUREMENTPHASE,TEMPERATUREMEASUREMENTPRINCIPLE,TEMPERATUREMEASUREMENTCIRCUITANDTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMOFDIGITALTEMPERATURESENSORDS1820WHICHADOPTSONEWIREBUSTECHNOLOGY,HUMIDITYSENSORCIRCUITOFSENSORHS1101,INORDERTOPREVENTTHEDISTORTIONOFHUMIDITYDATAGATHEREDBYMOCKSENSOR,THE1INEARINTERPOLATIONALGORITHMISADOPTEDTHIRDLY,ITDESIGNSHARDWARECIRCUITOFEOMMUNICATIONINTERFACEANDSOFTWARESYSTEM,INCLUDINGTHEINTRODUCTIONOFADOPTEDAT89551SCM,STORAGEEXPANSIONOFAT24C04OFL’CBUS,DISPLAYOUTPUTOF4DIGITALTUBES,AUDIOALARMOFOVERRUNDATA,AUXILIARYDATASTORAGEOFMOCKSPIBUSTHELAST,ITELABORATESTHEWORKINGPRINCIPLE,DESIGNINGTHOUGHTSANDREALIZINGMETHODSOFCOMPUTERSOFTWARESYSTEMATFIRST,THROUGHRS232CPROTOCOLSCMANDCOMPUTERARECONNECTED,ANDDATAISRECEIVEDANDSENTBYSERIALINFERFACEWITHTHEHELPOFACTIVEXPROGRAMMEDBYSERIALCOMMUNICATIONINWIDOWSENVIORMENTCOMPUTERCANDISPLAY,STORE,INQUIREANDPRINTTHEDATAANDSETTINGASAMONITORTHISSYSTEMINTEGRATESMODERNSIGNALGATHERINGTECHNOLOGY,SIGNALTRANSMITTINGTECHNOLOGY,INFORMATIONPROEESSINGTECHNOLOGY,COMBINESMANYPARAMETERSINGREENHOUSEENVIRONMENTMONITORINGANDCONTROLTHEORYOFSCMANDBYMANYBUSTECHNOLOGIES,PROPOSESONEKINDOFPRAETIEALFEASIBLEGREENHOUSEENVIRONMENTALMONITORINGSYSTEMWHICHCANAUTOMATICALLYRECORD,STORGEANDHANDLEDATA,COMPLETELY,REALTIME,ANDAUTOMATICLY,ANDINPUTTHERELATIVEABSTRACTINFORMATIONINTOTHECOMPUTERINANEFFEETIVEWAYACCORDINGTOREALITYBESIDES,ITCANCONTROLTHEMONITORINGSYSTEMLONGDISTACEITMEETSTHEEQUIREMENTOFMONITORINGONCROPGROWTHSTATECOMPLETELY,REALTIME,LONGTERMITCANMONITORANDCONTROLTHEGREENHOUSEENVIRONMENTTIMELYANDREALIZEAUTOMATIONANDINTELLIGENTIZEOFTEMPERATUREANDHUMIDITYTESTINGINGREENHOUSEKEYWORDSAT89S51;BUSTECHNOLOGY;DS1820;HS1101;ISD2560目录佳木斯大学教务处1目录摘要IIABSTRACTIII第1章绪论111课题的提出和意义112国内外研究现状1121国外温室环境控制1122我国温室控制技术1123温室环境控制技术三个发展阶段2124温室控制存在的问题213主要研究内容3第2章系统总体设计421系统功能设计422系统设计原则423系统组成与工作原理5第3章传感器设计631传感器的基本特性6311传感器的静态特性6312传感器的动态特性732DS1820温度传感器7321DS1820温度传感器概述7322DS1820的读写时序8323DS1820的测温原理9324温度检测电路10325提高DS1820测温精度的方法11326软件设计1233HS1101湿度传感器13331HS1101湿度传感器特点13332湿度测量电路14第4章单片机设计1641AT89S51单片机16411单片机引脚16412时钟晶振电路和复位电路1741389551看门狗功能的使用方法1742存储扩展17421I2C总线的基本结构17422双向传输的接口特性17423I2C总线上的时钟信号18424数据的传送18425总线竞争的仲裁18426I2C总线接口器件1943数码管输出19目录佳木斯大学教务处24318位数码管20432数码管数据显示2044语音报警电路22441语音芯片1SD2560224421SD2560工作原理22443硬件电路设计23444软件设计23第5章计算机软件系统2551上下位机通信25511RS232C接口25512单片机和PC通信连接2652系统组成与工作原理27致谢29参考文献30附录A31毕业论文(设计)用纸佳木斯大学教务处1第1章绪论11课题的提出和意义目前我国农业正处于从传统农业向以优质、高产、高效益为目标的现代农业转化的新阶段。环境控制工程作为农业生物速生、优质、高产的手段,是农业现代化的重要标志。温室大棚中的环境由多个因子组成,如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。我国温室环境控制目前仍靠人工经验来管理,严重影响了农业生产的效益,阻碍了农业生产的发展,因此,采用先进的人工智能技术,科学、合理地控制影响作物的环境因子,通过计算机控制设备进行环境控制,以便给作物生长创造一个最佳的环境条件,做到既提高产品的质量、产量、经济价值和社会效益,同时尽量降低生产成本,这对温室环境施行自动检测和控制是非常必要的。温室设施的关键技术是环境控制,其目的是提高控制及作业精度。温室环境控制技术是随自动化检测技术、过程控制技术、通讯技术、计算机技术的发展而发展起来的。12国内外研究现状温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料,可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期,促进生长发育,防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施术的最终目标是提高控制与作业精度。121国外温室环境控制国外对温室环境控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。像园艺强国荷兰,以先进的鲜花生产技术著称于世,其玻璃温室全部由计算机操作。英国伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术,可以观测50KM以外温室内的光、温、湿、气和水等环境状况,并进行遥控。122我国温室控制技术我国对于温室控制技术的研究较晚,始于20世纪80年代工程技术人员在吸收发达国

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