(答辩ppt)基于单片机的温湿度控制系统设计

小鸡孵化箱温湿度控制系统,指导教师：,专业： 学生 学号,目录,绪论,1、课题研究的背景 随着生活水平的提高，人们对物质生活的要求越来越高，尤其是日用饮食，与前几十年相比，有了明显的改善。鸡肉、鸡蛋以其营养价值高、价格便宜等优点，始终是人们日常生活中不可缺少的农产品。为了能够生产出高质量的鸡肉，在养殖过程中对种蛋的选择以及种蛋孵化过程中的各种影响因素提出了更高的要求，不仅要保证禽蛋的出雏率，而且还要保证健雏率。,绪论,2、课题研究的意义 目前大多养殖场所使用的孵化设备控温、控湿精度不高，不能满足孵化过程中的要求，使得出雏率和健雏率较低，经济效益受到较大的影响，而且很多孵化设备价格昂贵，孵化管理效率不高。 作为一个复杂的生物学过程，适当地控制孵化温湿度，家禽孵化既能提高出雏率，而又能提高雏禽质量。在孵化期间，如果湿度不适或者温度过高会增加死亡率，所以需要设计一种能实现温湿度感应，温湿度控制的智能孵化机来满足市场，因此,该毕业设计非常有实际意义。,绪论,3、本系统主要研究内容 因为胚胎发育所需要的条件有温度、湿度、通风、翻蛋、凉蛋等。所以本系统以孵化箱内的温度和湿度作为主要的被控对象，通过加热系统、加湿系统、通风风扇等执行机构作为控制手段来达到以下设计目标。,1. 控温范围:36.5-38.52. 控湿范围:50%-80%RH3. 温度显示分辨率:0.14湿度显示精度:5%RH,系统总体分析,1、总体方案设计,系统总体分析,本设计是以单片机为核心、外围电路做辅助的单片微型计算机控制系统。系统工作过程是:单片机根据编写好的程序和温湿度探头采样的温湿度信号进行数据处理与运算，依据需要发出驱动信号，实现增温、增湿、通风等孵化控制功能。它最核心的部分是温湿度控制模块，另外还有传感器检测电路、驱动电路、键盘接口、LCD数码显示等模块。最终该系统可以实现对温度、湿度进行实时监测与控制功能：当温度、湿度低于设定值以下时，系统自动启动加温、加湿。当温度、湿度上升到设定值以上时，停止加温、加湿；当温度、湿度高于设定报警值时，系统自动启动风扇降温、排湿，使温度下降、湿度降低，并且蜂鸣器产生报警指示灯点亮。1602液晶即时显示温度、湿度、设定的温度、湿度值。,系统总体分析,2、方案选择（1）选用STC系列的STC89C52为单片机。（2）传感器选用SHT10温湿度传感，负责系统温湿度的测量。（3）显示： LCD1602液晶显示。 (4)键盘：选用独立式键盘,硬件系统设计,1、单片机系统STC89C52系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。工作电压： 5.5V - 3.5V（5V单片机）；工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的 080MHz；用户应用程序空间 4K/8K/16k/32K/64K字节；每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA；,硬件系统设计,晶振电路,复位电路,晶振电路和复位电路,硬件系统设计,2、温湿度采样模块SHT10的主要特点如下：相对湿度和温度的测量兼有露点输出；全部校准，数字输出；接口简单（2-wire）,响应速度快；超低功耗，自动休眠；出色的长期稳定性；超小体积（表面贴装）；测湿精度4.5%RH，测温精度0.5（25）,硬件系统设计,SHT10的供电电压为2.4V5.5V，所以引脚4 VDD 接5v电压，传感器上电后，要等待11ms，从“休眠”状态恢复，在此期间不发送任何指令。串行时钟输入（引脚3 SCK）是 SHT1O与单片机之间通信的同步时钟，所以接单片机的P1.7口，串行数据（引脚 2 DATA）是1个三态门，用于单片机与SHT10之间的数据传输，接单片机的P1.7口。,DATA的状态在串行时钟，SCK的上升沿有效。在数据传输期间，当SCK为高电平时，DATA数据线上必须保持稳定状态。为保持信号稳定，外部接1个上拉电阻将信号拉至高电平。,硬件系统设计,3、显示电路,引脚1 GND接电源地，引脚2 VCC接5V正电源，引脚3 V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。引脚4RS接单片机P2.4，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。引脚5R/W接单片机P2.5口，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作，因为不从液晶读取任何数据，只向其写入命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平。,当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。引脚6接单片机P2.6口，当P2.6口由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。714引脚 D0D7接单片机的P0口，接收来自单片机的信息。引脚15背光源正极接VCC，为仿真直接加5V电压烧坏背光灯，在15脚串接一个10欧电阻用于限流。引脚16 背光源负极接GND。,硬件系统设计,4、键盘电路,本系统扩展4个用于修改系统参数的按键:S1、S2、S3、S4分别为温度设定值+0.1、-0.1的操作键、湿度设定值+1%RH和一1%RH操作键。4个按键分别接至单片机外部中断口P3.3,P3.2,P3.4,P3.5。当某个按键按下时，输出低电平,单片机通过按键扫描程序扫描判断按键值并修改单片机相应的温湿度目标参数。,硬件系统设计,5、报警指示灯电路,该电路采用一个小功率的三极管（Q2）来驱动扬声器（LS4），当单片机接收到超温信号或超应力信号时，P1.0口输出低电平，Q2导通，致使扬声器得电工作，发出报警声音。同时二极管（D5）导通点亮，指示电路的工作状态。,硬件系统设计,6、动作执行模块 本设计控制系统有大量的功能执行部件，这些功能执行部件包括大功率电热丝、搅热风扇电机、超声波增湿器、风门驱动步进电机等。电热丝由于功率大，搅热风扇电机、超声波增湿器、风门驱动步进电机在启动和关断时产生的干扰信号强，为了有效的驱动和控制这些部件采用光电耦合隔离+达林顿管+继电器的驱动方式来控制这些大功率模块。即单片机发出的控制信号先经过光耦隔离TLP521来驱动达林顿管ULN2803，然后由达林顿管来驱动性能可靠的继电器，通过继电器间接控制这些功能部件。,软件系统设计,软件系统主要有主程序、初始化程序、显示程序、数据采集程序、键盘扫描程序和延时程序、AD转换程序等。1主程序,软件系统设计,2、传感器采集程序,首先执行void s_transstart(void) 启动函数，然后发送一个开始测量的数据，并检测是否发送成功，如果发送成功则接收来自SHT10的数据。接收完数据后，对数据进行补偿得出绝对数据。这便是SHT10子程序。温湿度都是由SHT10传感器测量，其中在char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode)函数中进行温度或者湿度测量，由参数mode决定测量内容；在得到传感器测量数据后，根据数据种类，进行相应的处理，其中我们对温度做补偿，对湿度进行线性补偿，最后通过计算得出相对温度湿度值。,软件系统设计,3、LCD显示,LCD显示程序的设计一般先要确定LCD的初始化、光标定位、确定显示字符后,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,5、键盘扫描,仿真,当前温度为22.0,湿度为46.0%，加热系统开启两组电阻丝加热，加湿系统开启，且为了加热加湿均匀，搅热风扇也启动，同时加热加湿指示灯亮。,仿真,实物图,实物液晶显示,结 论,系统以STC89C52单片机设计了一个孵化箱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