答辩专用)基于单片机的温湿度控制系统设计.ppt

基于单片机的温湿度控制系统设计,指导教师：,专业：测控技术与仪器 学生： 学号：,目录,1、课题的背景和现状 改革开放以来，人们对生活质量的要求显著提高，对美丽的植被和花 卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇， 同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系 统对解决这些问题有着非常重大的意义。 种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技 术，就必须有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的 各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的 应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法，而且其应用十 分广泛。,概 述,3、本系统主要研究内容 人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生 长需求由键盘输入并通过显示器显示。能够实时、准确的显示采样温度值 与湿度值。通过采集温度及湿度值，准确的判断设定值与当前值之间的差 异，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报 警，同时采取相应的措施调整当前值。如：在检测出当前值高于设定的上 限值时，系统会自动执行相应的降温措施，直至温度降到合适温度。 根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机更改温度及 湿度值，以满足用户不同的需求。,概 述,2、立题的目的和意义 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映温室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室、当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。,系统总体分析,1、总体方案设计,系统总体分析,2、硬件的选择 （1）选用MCS-51系列的89C51为主机。 （2）传感器AD590作为温度测量装置，负责系统温度的测量。 （3）湿度传感器HS1100作为湿度测量装置，负责系统对环境湿度的测量。 （4）模数转换器ADC0809：即由模拟信号转换为数字信号。 （5）键盘显示芯片：用8729识别键盘。,硬件系统设计,1、中央控制模块 89C51是Intel公司于80年代初推出的8位 嵌入式微控制器（内部数据总线为8位，外部 数据总线为8位），它与MCS-96系统中的其它 芯片相比，具有性能高、功能全、售价低廉、 使用方便（48PINDIP）等优点。由于大的高 度集成化已把许多常用的输入检测输出控制 通道都制作在同一块硅片上，大大地灵活了外 部连线，增强了系统的稳定性并且速度快（时 钟12MHz），非常适合于工业环境下安装使用 。因此本系统CPU选用89C51芯片。,硬件系统设计,2、时钟电路和复位电路,硬件系统设计,3、键盘识别模块 8279使Intel公司为8位微处理器设计的通用键盘/显示器接口芯片，其功能主要体现在二个方面：接收来自键盘的输入数据并作预处理；数据显示的管理和数据显示器的控制。单片机采用8279管理键盘和显示器，可减少软件程序，减轻负担，且显示稳定，程序简单。8279可适应各种键盘和显示器的不同工作方式,这是由于8279内的各功能块的工作是可程控的，用户可根据自己的要求,利用向8279写命令字的方法对8279的工作方式等进行编程。,硬件系统设计,4、温湿度采样模块 AD590是电流型温度传感器， 通过对电流的测量可得到所需要的 温度值 。,硬件系统设计,5、湿度采样,湿度传感器HS110,硬件系统设计,5、湿度采样,放大器LM224,硬件系统设计,6、湿度采样电路设计,硬件系统设计,7、逐次逼近式A/D转换模块,硬件系统设计,8、显示模块 显示模块由LED显示和LCD显示构成，其中8位数码管显示用户给定的温湿度上下限值，前四位数码管显示温度上下限值，后四位显示湿度的上下限值，LCD1602液晶显示用于操作提示，同时也显示实时的温湿度和给定的中间温湿度值。其中LCD第一行显示温度的实时值和给定的温度中间值，第二行显示当前湿度值和系统给定的中间的湿度值。,硬件系统设计,8、显示模块 LCD显示器分为字段显示和字符显示两种。,硬件系统设计,9、LED简介 LED是单片机应用系统中一种常见的输出设备，通常使用的是七段显示。 这种显示块有共阴极与共阳极两种。 以共阴极为例：显示个位“4” a 送 0 d、e 送 0 b、c、f、g 则送 1 gnd 送 0 则立刻显示4。 它由8个发光二极管（7段和一个小数点）构成，可用来显示09，A、B、 C、D、E、F、G(小数点)。在数码管中，若把各二极管的阴极连接在一起称为 共阴极数码管；若把各二极管的阳极连接在一起，则称为共阳极数码管。在本 系统中采用共阴极数码管。,硬件系统设计,10、 LCD1602的显示操作,硬件系统设计,10、 LCD1602的显示操作,硬件系统设计,10、 LCD1602的显示操作,硬件系统设计,10、 LCD1602的显示操作,硬件系统设计,10、 LCD1602的显示操作,硬件系统设计,10、 LCD1602的显示操作,硬件系统设计,11、动作执行模块 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。,硬件系统设计,12、电路设计,硬件系统设计,13、报警模块,软件系统设计,1、系统初始化模块,软件系统设计,2、键盘显示模块,软件系统设计,3、采样转换模块,软件系统设计,4、温湿度控制模块 温湿度判断控制模块也是 系统的核心模块之一，所谓判 断控制模块，就是对用户输入 的温度和湿度与当前温室内的 实际温湿度进行比较，先进行 判断，然后再进行控制，控制 模块是决定系统将要进行什么 工作的。如温度高于上限时需 要降温，低于下限时需要升温， 同时还要启动警报等等。,软件系统设计,4、温湿度控制模块,结 论,系统以8051单片机设计了一个温室的温湿度自动控制系统，对实时温湿度进行采样显示，并通过判断其是否越限对其采取相应的措施使其降到或升到合适的范围。 整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器、温湿度调节系统以及键盘等6部分组成。用户预先输入温湿度报警值到程序中，该值作为系统阈值。温湿度传感器监测值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为温湿度调