基于modbus的温湿度控制系统设计PPT课件

1 基于单片机的温湿度控制系统设计 指导教师 专业 计算机学生 唐剑学号 12030120 2 目录 3 概述 1 课题的背景和现状如今很多企业拥有多个仓库 仓库温湿度监测面临很难操作的境地 作为库房管理的重要指标 仓库温湿度需要进行信息化管理 同样能实现仓库管理自动化 现在 温湿度监测系统的主要技术有CAN总线通信设计 计算机集成控制技术和共享总线型传输媒体方式的局域网使用的CSMA CD技术 4 概述 3 本系统主要研究内容本文采用的是已广泛利用的MODBUS协议实现的检测系统 此系统具有有实时性好 准确率高等特点 在模拟两个控制设备之间的相互传输 i o及寄存器数据时 MODBUS的兼容性好等原因决定了它成为综合管理系统的接口 文章中对各监控系统的优势长短及适应范围对比分析 选择了合适的监控系统的设计方案 选择了基于MODBUS协议的监控系统 在自动化 综合管理系统 传输准确性等不同条件下的满足 论文中介绍了各芯片硬件设计及软件设计 描绘了设计和研究思想 5 概述 2 立题的目的和意义以单片机为核心的小型综合计算机监测系统 用来监控的同时亦可实现更多功能如预设温度控制范围 超控报警 温湿度有偿反馈诸多功能 同时计算机的优越性体现在又快又准 避免了各种人为因素导致的误差和错误 这种监测形式可以说极大提升了实际工作效率 也扩展温湿度监测在生产设计中的应用 人工进入监测这种方法在获取所测数值时有相当大不可避免的误差和以及人为的失误例如操作等 效率低下 准确性很低 如果控制此时的温湿度的情况时 可能并未依据真正发生的条件情况准确及时地做出相应操作 在操作可行性上 例如在某些条件和环境 需要测量人不可进入的环境内设施的表面温度时 更不可能测量到直接的数据 而且有些库房可能不允许人员再不能确定情况下进入 测量便还需要考虑到人员的安全性 不同的复杂环境下想要测量温湿度必然会损耗大量资源和人力 6 1设计过程及工艺要求 一 基本功能温度 湿度的检测温度 湿度的显示键盘设置过限报警升温增湿处理风扇启动降温除湿处理加热器加热二 主要技术参数温湿度显示方式 LED液晶显示报警方式 蜂鸣器报警 7 2系统总体设计1 总体方案设计 STC12C5410AD 报警模块 温度控制 湿度控制 热敏电阻温测 HF3223湿测 led显示 键盘设置 8 系统总体分析 2 硬件的选择 1 选用MCS 52系列的12C5410AD为主机 2 热敏电阻作为温度测量装置 负责系统温度的测量 3 湿度传感器HF3223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 9 硬件系统设计 1 中央控制模块控制器采用STC12C5410AD 它是采用单时钟 1T机器周期的8051单片机 具有高频低耗 抗噪能力优秀 速度远超传统51单片机 结构内置MAX810专用复位电路 10位A D转换 4路PWM 这系列的主要结构有CPU Flash SRAM TIMER UART I O A D转换模块 SPI口 PCA 看门狗和片内R C振荡器 外部晶体振荡电路 基本覆盖了全部的控制和采集数据模块 因此本系统CPU选用89C51芯片 10 硬件系统设计 3 键盘识别模块tm1620为深圳市启芯微电子有限公司所研发生产的键盘 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显示稳定 程序简单 11 硬件系统设计 4 温湿度采样模块温度传感器热敏电阻ntc 在温度越高时电阻值越低通过测量其阻值推算出被测物体的温度 12 五 我在设计中所做的工作 1 NTC热敏电阻温度传感器性能参数 1 设计实验对传感器性能参数的测量 13 硬件系统设计 6 湿度采样电路设计适用于线性电压输出和频率输出两种电路HS1101的实物和符号图如下 HS1101电容传感器 在电路构成中等效于一个电容器件 其电容量随着所测空气湿度的增大而增大 空气湿度通过555振荡电路输出与之成反比的输出频率方波 所以可有表得湿度值 14 硬件系统设计 5 湿度采样 放大器LM224 15 硬件系统设计 7 逐次逼近式A D转换模块 16 硬件系统设计 8 显示模块显示模块由LED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 TM1620 17 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 它由8个发光二极管 7段和一个小数点 构成 可用来显示0 9 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 18 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 19 硬件系统设计 13 报警模块判断电路 20 报警电路在控制系统中 为了安全生产 对于一些重要的参数或系统部位 都设有紧急状态报警系统 以便提醒操作人员注意 或采取紧急措施 通常的做法是就是把单片机采集的数据或经过处理的信号与设定的参数上下限给定值进行比较 如果高于上限值 或低于下限值 则进行报警 否则就作为采样的正常值 进行显示和控制 21 软件系统设计 1 系统初始化模块 22 软件系统设计 3 采样转换模块 23 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 24 软件系统设计 4 温湿度控制模块 25 结论 系统以52单片机设计了485总线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 并为温湿度调节系统提供控制信号 实现自动控制 温湿度调节系