大型粮库的温湿度检测及控制系统设计

华北电力大学本科毕业设计 论文 I 大型粮库的温湿度检测及控制系统设计 摘要 粮仓管理中最重要的问题是监测粮堆中的温 湿度变化 国家为粮食储藏每年支付 很高的费用 主要是因为监测设备成本较高 管理方式不够先进 目前 粮库中的温湿 度检测 基本上是人工检测 劳动强度大 繁琐 由于检测报警不及时 造成库储粮食 损失的现象时有发生 因此设计并研制性能价格比较高的粮库温湿度自动检测系统迫在 眉睫 由于大型粮库分布广 储量大 粮库的管理和监测难度大 由每个粮仓中配置的 传感器将粮情数据发送给单片机 单片机将传感器的数据以数字的形式表示出来 清晰 直观地显示出仓内温湿度状况 实现粮仓管理自动化 智能化 同时也节省了大量人力 和物力 减轻了粮仓管理的工作强度 提高了粮库管理效率 使粮食管理得到了安全可 靠的保障 本设计为基于单片机的温湿度检测与控制系统 采用模块化 层次化设计 用新型 的智能温温度传感器 SHT10 主要实现对温度 湿度的检测 将温度湿度信号通过传感器 进行信号的采集并转换成数字信号 再运用单片机 AT89S52 进行数据的分析和处理 为 显示和报警电路提供信号 实现对温湿度的控制报警 报警系统根据设定报警的上下限 值实现报警功能 显示部分采用字符型 TC1602 液晶显示所测温湿度值 系统电路简单 集成度高 工作稳定 调试方便 检测精度高 具有一定的实用价值 关键词关键词 温湿度 SHT10 单片机 AT89S52 检测 报警 华北电力大学本科毕业设计 论文 II DETECTION AND CONTROL SYSTEM DESIGN OF LARGE GRAIN STORAGE TEMPERATURE AND HUMIDITY Abstract Granary management in the most important issue is monitoring the temperature and humidity changes in the grain heap Countries to pay high fees each year for grain storage mainly because of the higher cost of monitoring equipment management is not advanced enough Grain storage in temperature and humidity testing is basically a manual inspection labor intensive cumbersome and not timely detection and alarm causing the food phenomenon of the loss of library storage so the design and development of the higher cost performance granary temperature and humidity automatically detects the system is imminent Because of the large grain storage is widely distributed large reserves of grain storage management and monitoring is difficult based on the design of grain storage grain situation detection system on the computer management software the configuration of the sensor from each granary Grain data sent to the microcontroller microcontroller to the sensor data in digital form clear and intuitive display cabin temperature and humidity conditions to achieve the granary management automation intelligent but also save a lot of manpower and material resources reduce the intensity of the work of the granary management improved the efficiency of grain storage management food management has been a safe and reliable protection The design for the microcontroller based temperature and humidity detection and control system a modular hierarchical design New intelligent temperature and temperature sensor SHT10 detection of temperature humidity temperature and humidity signal through the sensor signal acquisition and converted into digital signals and then use the MCU AT89S52 data analysis and processing display and alarm circuit signal the control of temperature and humidity alarm The upper and lower limits set alarm the alarm system alarm function the display part of the character TC1602 LCD temperature measurement of humidity values System circuit is simple highly integrated stable and convenient debugging detection accuracy is high has a certain practical value 华北电力大学本科毕业设计 论文 III Key words temperature and humidity SHT10 microcontroller AT89S52 is detection alarm 目录 摘要 I Abstract II 1 绪论 1 1 1 选题背景 1 1 2 选题的现实意义 1 1 3 设计内容 2 2 方案选择 3 3 系统的硬件设计 4 3 1 系统的总体设计 4 3 2 单片机选择与介绍 4 3 3 温湿度传感器 7 3 3 1 接口定义 8 3 3 2 电路特性 9 3 3 3 传感器特点 10 3 3 4 技术参数 10 3 4 显示模块 11 3 4 1 LCD1602 概述 11 3 4 2 LCD1602 基本参数及引脚功能 12 3 5 报警电路 15 3 6 键盘设定模块 16 3 7 稳压电路 16 3 8 加热 加湿 通风 降温开关电路设计 17 4 软件设计 19 4 1 主程序模块 19 4 2 SHT10 初始化流程 20 4 3 LCD 初始模块 21 5 Keil C 软件概述 22 结论 24 参考文献 25 附录 A 电路图 26 附录 B 程序 28 致谢 37 华北电力大学本科毕业设计 论文 1 1 绪论 1 1 选题背景 随着时代的进步和发展 单片机控制无疑是人们追求的目标之一 单片机技术已经 普及到我们生活 工作 科研 各个领域 已经成为一种比较成熟的技术 温室 粮库 等恒温场所对于自动化的要求也越来越高 对室内温湿度的测量和设备的控制操作要用 自动控制系统来完成 我国是一个人口众多的大国 科学储粮是保障人民粮食供应 促进 社会安定的大事 粮仓温度的监测在科学储粮中占有重要地位 1 在大多数粮食存储企业 目前仍主要靠人工检测粮仓温度 由于粮库占地面积大 粮仓分散 仓内温度测试点多 因而人工监测工作量大 效率低 检测周期长 容易漏检 而且测量器件损坏率高 测 试精度难以保证 2 控温储粮是使粮食在储藏期间保持一定的温度水平 达到安全储藏的目的 控温储 粮能保持粮食较好的品质 是目前比较先进的一种安全 经济 绿色的储粮技术 已成 为当今科学储粮技术发展的新方向 低温储藏使粮食品质提高 温度对微生物的生长 繁殖也有影响 大多数菌种生长繁殖的适宜温度范围是 28 30 温度低于 15 这些菌 种的活动的繁殖就会受到抑制 低于 12 时害虫一般不能繁殖 3 当粮库温度在 20 35 相对湿度 85 时 粮食就易发生霉变 当温度较高 空气 中相对湿度较低时 霉菌也能依附在物体表面繁殖生长 分析表明 我国江南 5 9 月有 利于发生霉变的频率为 34 即夏季约有三分之一的时间 其温 湿度及空气中水汽含 量搭配得当 易导致库房内大部分仓储物品霉变 尤其在 7 8 俩月 温湿度条件有利于 物品发生霉变的频率达 60 以上 而在其它时段均在 20 以下 储粮害虫一般最适湿度 在 70 75 如果粮堆内的空气相对湿度保持在 65 以内 保持与其平衡的水分 就可 以抑制粮食上几乎全部微生物的活动 4 从储粮管理来说 湿度抑制微生物的生长比温度 更有意义 1 2 选题的现实意义 2002 年 Sensiron 公司在世界上率先研制成功 SHT10 型智能化温度 温度传感器 体积 与火柴头相近 它们不仅能准确测量相对温度 还能测量温度和露点 测量相对温度的 范围是 0 100 分辨力达 0 03 RH 最高精度为 2 RH 测量温度的范围是 40 123 8 分辨力为 0 01 测量露点的精度 1 在测量湿度 温度时 A D 转 换器的位数分别可达 12 位 14 位 利用降低分辨力的方法可以提高测量速率 减小芯片 的功耗 SHT11 15 的产品互换性好 响应速度快 抗干扰能力强 不需要外部组件 适 配各种单片机 可广泛用于医疗设备及温度 湿度调节系统中 现在虽然单片机的品种繁多 各具特色 但仍以 MCS 51 为核心的单片机占主流 兼 容其结构和指令系统的有 PHILIPS 公司的产品 ATMEL 公司的产品和中国台湾的 华北电力大学本科毕业设计 论文 2 WinBond 系列单片机 AT89S52 是一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造 与工业 80C51 产品指令和引 脚完全兼容 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程 亦适于常规编程器 在单芯片上 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash 使 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活 超有效的解决方案 1 3 设计内容 本设计以此为出发点 以温湿度控制为核心思想 根据自己所学的专业知识 用新 型的智能集成温温度传感器 SHT10 主要实现对温度 湿度的检测 将温度湿度信号通过 传感器进行信号的采集并转换成数字信号 再运用单片机 AT89S52 进行数据的分析和处 理 为显示和报警电路提供信号 实现对温湿度的控制报警 根据工作环境要求设定系 统的温湿度阈值 利用 LCD 实时地测量显示环境的温湿度值 实现温湿度自动控制 使 其在较宽的温度范围内具有较高的测试精度 同时还可以根据预设定报警阈值报警 一 旦发现环境温湿度超限 立即报警 为此我设计了操作简单 测量精度高 工作稳定的 基于单片机的温湿度检测与控制系统 具体的是用新型的智能集成温温度传感器 SHT10 主要实现检测温度 湿度的检测 将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号 再运用单片机 AT89S52 进行数据的分析和处理 为显示和报警电路提供信号 设定模块主要为设定温湿度报警 的阈值 华北电力大学本科毕业设计 论文 3 2 方案选择 方案一 系统的数据采集部分是将温湿度传感器置于仓库内部 测出仓内的温湿度 值 经过放大 A D 转换为数字量之后送入 80c51 单片机中 然后通过 8 位 LED 显示 单片机将预设的参考值与测量值进行比较 根据比较结果作出判断 经过程序分析处理 发送相应指令控制执行机构动作 接通或关闭各种执行机构的继电器 进而控制干燥机 空调和风机等设备 以此来调节仓内温湿度 如此循环不断 使温湿度值与设定值保持 一致 当温湿度值超过允许的误差范围 系统将发出声光报警 如果有必要 仓管人员 还可以根据实际的情况通过键盘或按钮来人工修改片内存储的预设值 通过对整个系统 的核心单片机部分的设计 达到优化控制温湿度的目标 方案二 以 AT89C51 单片机为主控组件 采用 SHT10 等数字型温湿度传感器置于仓 库内部 此种数字型温湿度传感器可以直接输出数字信号 无需 A D 转换 直接送入单 片机中 然后通过 LCD1602 显示器显示出温湿度值 单片机将预设的参考值与测量值进 行比较 以判定粮仓温湿度是否超出限定值 若超出限定值 则单片机发出控制信号控 制干燥 制冷 通风和加热等设备工作 调节粮仓温湿度以使其达到限定值范围 同时 在温湿度超限时 系统会通过指示灯和蜂鸣器报警 提醒工作人员 如有必要 管理人 员还可以通过按键系统改变单片机内预设的温湿度值 以使系统适应不同地区和不同粮 食的温湿度要求 方案三 温湿度控制系统的被控参数是温度和湿度 温度与湿度通过温度传感器与 湿度传感器输出的电信号经过A D转换 送到PC机内 PC机根据温湿度设定值与测量值 之间的偏差和偏差变化率 经过模糊自调整PID的调节 送出控制信号 将PC机的输出分 成加热 制冷或加湿 开风机信号 送入PLC来分别控制加热阀 制冷阀 加湿阀和风机 从而实现了对温湿度的控制 方案三采用 PLC 控制温湿度 但由于 PLC 系统过于简单 无法独自完成主控系统的 所有任务 必须得借助于 PC 机才能完成整个系统的比较与控制过程 显得复杂且不经济 方案一和方案二都采用单片机作为主控系统 能正好完成设计要求且还不显得功能富于 但方案一采用的单片机是较为传统的 80c51 单片机 虽然使用稳定 且兼容性好 但相对 于可以多次写入程序的 AT89C51 单片机 AT89c51 单片机性价比更好 采用数字型传感 器直接输出数字信号 可以省掉 A D 转换设备 使布线和编程显得更加明了和简单 LCD 显示器相对于 LED 七段数码管显示得更清楚 直观 而且显示得内容也更多 还可 以显示字母 因此 综合考虑后 我们选择方案二 华北电力大学本科毕业设计 论文 4 3 系统的硬件设计 3 1 系统的总体设计 本设计采用数字型温湿度传感器采集温湿度信号 由于输出信号为数字信号 直接 可输入单片机处理 若温湿度超出上下限 则蜂鸣器报警 同时红色指示灯亮 温度超 出上限制冷设备启动 低于下限加热设备启动 湿度高于上限通风设备启动 低于下限 加湿设备启动 温湿度的上下限可通过按键输入单片机 总体设计框图见图 3 1 所示 图 3 1 系统总体设计 3 2 单片机选择与介绍 图 3 2 a AT89S52 芯片引脚图 图 3 2 b 单片机最小系统图 AT89S52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低功耗 高性能的 CMOS8 位微处理器 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和 输出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89S52 是一种高效微控制器 AT89S52 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活 性高且价廉的方案 5 华北电力大学本科毕业设计 论文 5 P0 口 P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 口 作为输出口 每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平 对 P0 端口写 1 时 引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数 据存储器时 P0 口也被作为低 8 位地址 数据复用 在这种模式下 P0 不具有内部 上拉电阻 在 flash 编程时 P0 口也用来接收指令字节 在程序校验时 输出指令字 节 程序校验时 需要外部上拉电阻 P1 口 P1 口是一个具有内部上拉电阻 8 位双向 I O 口 p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 P1 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以作为输入 口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输出电流 IIL 此外 P1 0 和 P1 1 分别作定时器 计数器 2 的外部计数输入 P1 0 T2 和定时 器 计数器 2 的触发输入 P1 1 T2EX 在 flash 编程和校验时 P1 口接收低 8 位地址字节 引脚号第二功能 P1 0 T2 定时器 计数器 T2 的外部计数输入 时钟输出 P1 1 T2EX 定时器 计数器 T2 的捕捉 重载触发信号和方向控制 P1 5 MOSI 在系统编程用 P1 6 MISO 在系统编程用 P1 7 SCK 在系统编程用 P2 口 P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲器能 驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P2 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以 作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输出 电流 IIL 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 例如执行 MOVX DPTR 时 P2 口送出高八位地址 在这种应用中 P2 口使用很强的内部 上拉发送 1 在使用 8 位地址 如 MOVX RI 访问外部数据存储器时 P2 口输 出 P2 锁存器的内容 在 flash 编程和校验时 P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控 制信号 P3 口 P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 p3 输出缓冲器能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P3 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以作 为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 即P3 口 输出电流 IIL P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能 第二功能 使用 如下表3 1 所示 在 flash 编程和校验时 P3 口也接收一些控制信号 华北电力大学本科毕业设计 论文 6 表 3 1 P3 口引脚与第二功能 端口引脚第二功能 P3 0RXD 串行输入口 P3 1TXD 串行输出口 P3 2INTO 外中断 0 P3 3INT1 外中断 1 P3 4TO 定时 计数器 0 P3 5T1 定时 计数器 1 P3 6WR 外部数据存储器写选通 P3 7RD 外部数据存储器读选通 此外 P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号 RST 复位输入 当振荡器工作时 RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将 是单片机复位 ALE PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存允许 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节 一般情况下 ALE 仍以时钟振荡频率的 1 6 输出固定的脉冲信号 因此它可对外输出时钟或用于定时目的 要注意的是 每当访 问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲 对 FLASH 存储器编程期间 该引脚还用于输入编程脉冲 PROG 如有必要 可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的 8EH 单元的 D0 位置位 可禁止 ALE 操作 该位置位后 只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活 此外 该引脚会被 微弱拉高 单片机执行外部程序时 应设置ALE 禁止位无效 PSEN 程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当 AT89S52 由外部程序存储器取指令 或数据 时 每个机器周期两次PSEN 有效 即输出两个脉冲 在此期间 当访问外部数据存储器 将跳过两次PSEN 信号 EA VPP 外部访问允许 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器 地址为 0000H FFFFH EA 端必须保持低电平 接地 需注意的是 如果加密位 LB1 被编程 复位时内部会锁存 EA 端状态 如 EA 端为高电平 接 Vcc 端 CPU 则执行内部程序存储器的指令 FLASH 存储器编程时 该引脚加上 12V 的编程允许电源 Vpp 当然这必须是器 件是使用 12V 编程电压 Vpp 6 RST 引脚是单片机复位端 高电频有效 在引脚端输入至少连续两个单片机周期 的高电频 单片机复位 使用时 在引脚与VSS 引脚之间接一个 10K 的下拉电阻 与 VCC 引脚之间接一个约 10 F 的电解电容 即可保证上电自动复位 本设计中复位 电路如图 3 2 所示 7 华北电力大学本科毕业设计 论文 7 在单片机电路中晶振的作用非常大 结合单片机内部的电路 产生单片机所必需的 时钟频率 单片机的一切指令的执行都是建立在晶振的基础上 晶振利用一种特殊的晶体 在电能和机械能之间相互转化产生共振 提供稳定精确 的单频震荡 为系统提供基本的时钟信号 晶振元器件实物图如图 3 3 所示 图 3 3 晶振实物图 设计中晶振电路如图 3 2 所示 8 3 3 温湿度传感器 方案一 湿度检测采用湿敏组件 其主要分为电阻式和电容式 湿敏电阻的种类多 灵敏度高 但是起线性度和产品的互换性差 湿敏电容灵敏度高 产品互换性搞 响应 速度快 偏于实现产品小型化和集成化 是精度一般比湿敏电阻要低一些 综合湿敏组 件 其线性度可抗污染性差 在湿度的检测环境中湿敏组件需要时刻在检测环境中 很 容易受到环境污染从而影响其测量精度和持续的稳定性 温度检测采用最基本的热电偶和热敏电阻 热电偶应用广泛 价格便宜而且耐用 种类多 能够覆盖非常宽的温度范围 最高温度可以到达 2000 但是其非线性 响应 速度慢 精度中等 灵敏度低 稳定性低 高温下容易老化和有线性漂移 并且测量需 要参考虑 热敏电阻 该传感器主要随温度的变化阻值发生变化 主要用于 200 到 500 温度范围内的温度测量 其温度系数要大而且需要稳定的温度源 反应速度快 工艺好 价格低 测温环境稳定 方案二 温湿度检测采用集成模拟传感器 其灵敏度高 线性度好 响应速度快 而且它可以和信号处理电路及逻辑控制电路集成在一起 使用方便 湿度传感器选用 HS1101 温度传感器选择 AD590 这两个传感器 在接入电路中 都需要 A D 转换器 把模拟信号转换成数字信号从而是单片机存储采集到的数据 方案三 采用数字式传感器 起初选择 DS18B20 和 SHT10 作为温度和湿度测量组件 但是 SHT10 包含相对湿度传感器 温度传感器 所以把 SHT10 作为温湿度检测的一个整 体 SHT10 作为典型的温湿度传感器 在测量过程中可对相对温湿度进行自动校准 准 确的测量温湿度 产品互换性好 相应速度快 抗干扰性强 不需要外部参考源和外部 器件 综上所述 SHT10 与温湿敏组件的温湿度测量以及模拟测量的元器件相比 起数字温湿 度传感器低成本 内部集成复杂 测量准确 而且能够提供数字输出 简化外部测量电 华北电力大学本科毕业设计 论文 8 路 精度高 适用广泛的测量范围 并且本设计的温湿度检测系统相适合 因此 选择 温度湿度传感器 SHT10 作为此次设计中的测量组件 温湿度传感器 SHT10 由 Sensirion 公司生产 其产品具有无可比你的优越性能 SHT10 单芯片传感器内含有已校准数字信号输出的复合传感器 它应用专利的 COMS 过 程微加工技术确保了产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性 体积与火柴头相近 它们不仅能准确测量相对温度 还能测量露点参数 广泛应用在数据采集器 变送器 自动化过程控制 汽车行业 楼宇控制 暖通空调 电力机房 计量测试 医药业 实 体图如图 3 4 所示 9 图 3 4 SHT10 传感器实体与接口图 3 3 1 接口定义 接口定义如表 3 2 所示 表 3 2 接口定义 引脚名称描述 1GND接地 2DATA串行数据 双向 3SCK串行时钟 输入口 4VDD电源 NCNC必须为空 SHT10 的供电电压范围为 2 4 5 5V 建议供电电压为 3 3V 在电源引脚 VDD GND 之间须加一个 100nF 的电容 用以去耦滤波 SHT10 的串行接口 在传感 器信号的读取及电源损耗方面 都做了优化处理 传感器不能按照 I2C 协议编址 但是 如果 I2C 总线上没有挂接别的组件 传感器可以连接到 I2C 总线上 但单片机必须按照 传感器的协议工作 SCK 用于微处理器与 SHT10 之间的通讯同步 由于接口包含了完全 静态逻辑 因而不存在最小 SCK 频率 DATA 引脚为三态结构 用于读取传感器数据 当向传感器发送命令时 DATA 在 SCK 上升沿有效且在 SCK 高电平时必须保持稳定 DATA 在 SCK 下降沿之后改变 为确保通讯安全 DATA 的有效时间在 SCK 上升沿之 前和下降沿之后应该分别延长至 TSU and THO 当从传感器读取数据时 DATA TV 在 SCK 变低以后有效 且维持到下一个 SCK 的下降沿 为避免信号冲突 微处理器应在低 电平驱动 DATA 需要一个外部的上拉电阻 例如 10k 将信号提拉至高电平 上拉 华北电力大学本科毕业设计 论文 9 电阻通常已包含在微处理器的 I O 电路中 设计中使用 SHT10 智能传感器作为温湿度检测的组件 参数采集模块如图 3 5 所示 图 3 5 温湿度采集模块 3 3 2 电路特性 1 电气特性 如能耗 高 低电平 输入 输出电压等 都取决于电源 表 3 3 详 细解释了 SHT10 的电气特性 若没有标明 则表示供电电压为 5V 若想与传感器获得最 佳通讯效果 表 3 3 SHT10 直流特性 RP 表示上拉电阻 IOL 指低电平输出电流 参数条件最小典型最大单位 供电电源DC102 43 35 5V 测量状态0 551mA 平均值11228 A 供电电流 休眠状态0 31 5 A 低电平输出电压IOL 4mA0250mV 高电平输出电压RPNew Project 菜单 3 选择工程文件要存放的路径 输入工程文件名 xdch 最后单击保存 4 在弹出的对话框中选择 CPU 厂商及型号 5 选择好 STC89C52 芯片 接着点击确定 弹出对话框 6 新建一个 C51 文件 单击左上角的 New File 保存为 DS18B20 4 C 注意后缀 名必须为 C 再单击 保存 7 存好后把此文件加入到工程中方法如下 用鼠标在 Source Group1 上单击右键 然 后再单击 Add Files to Group Source Group 1 8 选择要加入的文件 找到 MAIN C 后 单击 Add 然后单击 Close 9 在编辑框里输入代码 10 生成 hex 烧写文件 先单击 Options for Target 11 在下图中 我们单击 Output 选中 Create HEX F 再单击 确定 以上是 Keil 软件的基本应用 17 华北电力大学本科毕业设计 论文 24 结论 本设计是采用单片机编程控制的温湿度控制系统 主要实现了对温湿度的实时显示 和温湿度的控制的功能 基本完成了任务书的要求 在设计中 主要是以 AT89S52 单片机为核心的 对温度和湿度的检测与控制智能化 进行了简单的设计与阐述 对 MCS 51 单片机系统的温湿度检测控制原理与结构进行了论 述 本次设计可以说是软硬结合 又以硬件为主 软件程序为辅 给出了检测系统与控 制系统的各部分电路以及相对应的程序 采用模块化 层次化设计 用新型的智能集成 温温度传感器 SHT10 主要实现对温度 湿度的检测 将温度湿度信号通过传感器进行信 号的采集并转换成数字信号 再运用单片机 AT89S52 进行数据的分析和处理 为显示和 报警电路提供信号 实现对温湿度的控制报警 报警系统根据设定报警的上下限值实现 报警功能 显示部分采用字符型 TC1602 液晶显示所测温湿度值 实验证明该设计系统实 现了对环境温湿度精确控制 达到了相应的效果 系统电路简单 集成度高 工作稳定 调试方便 检测精度高 具有一定的实用价值 华北电力大学本科毕业设计 论文 25 参考文献 1 李晓妮 单片机温度控制系统的设计 J 九江学院学报 2005 02 20 21 2 张开生 郭国法 MCS 51 单片机温度控制系统的设计 J 微计算机信息 2005 7 68 3 刘淑荣 丁录军 基于单片机控制的温度智能控制系统 J 微计算机信息 2003 年 第 7 期 119 120 4 李玉梅 基于 MCS 51 系列单片机原理的应用设计 M 北京 国防工业出版社 2006 5 100 104 181 202 5 ATMEL 公司 AT89S52 的技术手册 6 周航慈 单片机应用程序设计技术 北京航空航天大学出版社 2000 189 214 7 白静 数字电路与逻辑设计 西安电子科技大学出版社 8 何希才 常用传感器应用电路的设计与实践 科学出版社 2007 165 170 9 徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计 北京航空航天大学出版 社 2007 114 126 10 石来德 机械参数电测技术 M 上海 上海科学技术出版社 1981 11 何希才 传感器及其应用 国防工业出版社 2001 74 78 12 张敏 基于单片机的多通道温湿度检测系统设计 机电产品开发与创新 2008 2 11 23 25 13 王幸之 钟爱琴 王雷 王闪 AT89 系列单片机原理和接口技术 M 北京 北京航空 航天大学出版社 2004 487 488 14 龙泽明 顾立志 王桂莲 MCS 51 单片机原理及工程应用 国防工业出版 社 2005 42 47 15 刘仲娥 张维新 宋文洋 敏感元器件与应用 青岛海洋大学出版社 1993 46 125 16 唐颖 单片机原理与应用及 C51 程序设计 北京大学出版社 2008 14 18 17 徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 华北电力大学本科毕业设计 论文 26 附录 A 电路图 华北电力大学本科毕业设计 论文 27 华北电力大学本科毕业设计 论文 28 附录 B 程序 include include include include include 1602 h include sht10 h define uchar unsigned char define uint unsigned int define KEY CANCEL 0 x08 define KEY UP 0 x04 define KEY DOWN 0 x02 define KEY ENTER 0 x01 uchar xdata key lcd val tmp 12 临时保存用户设置的数据 当用户按 ENTER 键时写入相应寄存器 uchar current page 1 记录当前正在显示的页面 初始状态显示第一页 uchar is setting system 0 记录系统是否处于设置系统状态 1 默认是显示页面状态 0 uint key value 0 键值为零 uchar key value valid 0 系统可以处理新键值 uchar j sbit heater P1 0 sbit cooler P1 1 sbit weter P1 2 sbit dryer P1 3 sbit Beep P3 6 sbit LED RED P1 5 sbit LED GREEN P1 4 sbit KEY01 P2 0 sbit KEY02 P2 1 sbit KEY03 P2 2 sbit KEY04 P2 3 void delay uint void Init void delay LCM uint LCD 延时子程序 void initLCM void LCD 初始化子程序 void lcd wait void LCD 检测忙子程序 void WriteCommandLCM uchar WCLCM uchar BusyC 写指令到 ICM 子函数 void WriteDataLCM uchar WDLCM 写数据到 LCM 子函数 void DisplayOneChar uchar X uchar Y uchar DData 显示指定坐标的一 个字符子函数 void DisplayListChar uchar X uchar Y uchar code DData 显示指定坐标的一串 华北电力大学本科毕业设计 论文 29 字符子函数 void weishu1 float m void display void void alarm void void handle key lcd1602 void 处理按键与 lcd1602 显示 while 循环中直接使用 main funcation void main void uint temp humi uint Temp CHA float humi val humi val1 humi val2 humi val3 humi val4 float temp val temp val1 temp val2 temp val3 temp val4 定义两个共同体 一个用于湿度 一个用于温度 float dew point 用于记录露点值 uchar error 用于检验是否出现错误 uchar checksum CRC bit temp f unsigned char HUMI TEMP HUMI 0X01 TEMP 0X02 temp f 1 uchar wendu 4 用于记录温度 uchar shidu 4 用于记录湿度 delay 500 系统延时 500ms 启动 t 0 采样值存储单元初始化为 0 initLCM Init LED GREEN 0 Beep 1 delay 1000 Beep 0 WriteCommandLCM 0 x01 1 清显示屏 DisplayListChar 0 0 str1 DisplayListChar 0 1 str2 s softreset s connectionreset 启动连接复位 while 1 handle key lcd1602 if is setting system 0 error 0 初始化 error 0 即没有错误 华北电力大学本科毕业设计 论文 30 error s measure unsigned char 温度测量 error s measure unsigned char 湿度测量 error s measure unsigned char error s measure unsigned char error s measure unsigned char error s measure unsigned char error s measure unsigned char error s measure unsigned char if error 0 s connectionreset 如果发生错误 系统复位 else humi val1 f float humi val i 转换为浮点数 temp val1 f float temp val i 转换为浮点数 humi val2 f float humi val i temp val2 f float temp val i humi val3 f float humi val i temp val3 f float temp val i humi val4 f float humi val i temp val4 f float temp val i calc sth10 修正相对湿度及温度 calc sth10 calc sth10 calc sth10 temp val f temp val1 f temp val2 f temp val3 f temp val4 f 4 humi val f humi val1 f humi val2 f humi val3 f humi val4 f 4 dew point calc dewpoint humi val f temp val f 计算 e dew point temp temp val f 10 humi humi val f 10 Temp bai temp 1000 温度百位 Temp shi temp 1000 100 温度十位 Temp ge temp 100 10 温度个位 Temp fen temp 10 温度小数点后第一位 Humi bai humi 1000 湿度百位 Humi shi humi 1000 100 湿度十位 Humi ge humi 100 10 湿度个位 Humi fen humi 10 湿度小数点后第一位 alarm if Temp bai 0 Temp shi temp 1000 100 温度十位 Temp ge temp 100 10 温度个位 Temp fen temp 10 温度小数点后第一位 华北电力大学本科毕业设计 论文 31 Temp CHA Temp shi 100 Temp ge 10 Temp fen Temp CHA 55 0 Temp CHA Temp shi Temp CHA 100 温度十位 Temp ge Temp CHA 100 10 温度个位 Temp fen Temp CHA 10 温度小数点后第一位 display0 else display1 display2 else handle key lcd1602 void Init TMOD 0