毕业设计-基于单片机的恒温恒湿试验箱

本科生毕业论文(设计)主题：基于单片机的环境控制模拟实验箱(恒温恒湿控制系统)姓名：孙嘉骏学院：工学系专业：电子信息科学与技术第：类信息95学位：指导教师：吕伟役：讲师2013年5月1日南京农业大学教务所制目录摘要1关键字1Abstract.1Key words11论文概要21.1课题背景21.2课题研究的目的和意义21.3国内外发展情况21.4研究的主要内容32系统的总体设计32.1系统设计原则32.2系统的构成32.3系统的工作原理43 .系统的硬件设计43.1单片机的设计43.1.1 C8051F020单片机概述43.1.2 C8051F020单片机与80C51的主要区别53.2温湿度传感器的设计63.3液晶显示装置的设计83.4输入控制模块的设计103.5温湿度控制模块的设计113.5.1温度控制装置113.5.2湿度控制装置123.6模拟箱的设计与建造134 .系统的软件设计134.1模拟箱的设计与构建134.1.1 Keil概述144.1.2 Keil开发系统整体构成154.2常用的调试方法154.2.1步调试154.2.2断点调试164.3系统软件流程图164.4初始化模块174.5温湿度检测模块174.6液晶显示模块194.7键盘输入模块214.8温湿度判定控制模块24结论25谢谢26参考文献2727基于单片机的环境控制模拟实验箱(恒温恒湿控制系统)电子信息科学与技术专业学生孙嘉骏指导教师吕伟摘要：随着物质生活水平的日益提高和社会经济的发展，人们对生活质量的要求也日益提高，导入了科技住宅这一概念，绿色科技住宅最具吸引力的是24小时恒温恒湿，如何有效地控制温度和湿度也是一直在讨论的话题。 本文设计了一种利用C8051F020单片机模拟智能家居的温湿度检测控制系统，检测控制室内温湿度，实时显示。 其中温湿度传感器采用AM2301数字温湿度传感器，通过C8051F020单片机处理，将温湿度值显示在1602液晶。 同时，通过4*4矩阵键盘设定必要的温湿度，实时判断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，如果超过设定范围，则在C8051F020中启动温湿度控制系统，实现恒温恒湿的目的。关键字： C8051F020； AM2301； 1602液晶； 恒温恒湿theenvironmentalsimulateboxbasedonsingle-chi microcomputer(continstantitytemperatureandhumiditycontrolsystem )studentmajoringinelectronectionandinformationsectionandtreconfininformationsicTutor Lu Weiabstract:withtheconstoncontdevelementofmatervilivingstallingandincrectingthesocialeconomy peoplesqualityoflifedemandsareincrement thusisintroductingtheconsofresidentialtechnology thecontinternationtrationfor 24 hoursforsresidentialgreentechnology howtoffectres mperatureandhumidity hasalwaysenbenemberperdingnotc 8051 f 020 si ngle-chimiccomputertodesintelligenthomefurnishing termationandhmuning ontrolandreal-timedisplay.thetermationandhmuniditysensorusingam 2301 digitaltemperatureandlu midi ty sensors， throught HEC 8051 f 020 mcutotemprotemationandhumidityvaluesinthe 1602 liquidcrystaldisplay.at the same time through the4* 4 matrixkeyboardsettemperatureandhumiditisrequired and the real-timejudgmentoftemperatureandhumidityvaluemeetsthesethumidityandtt if exceed the set range the c 8051 f 020 starttemperatureandhumiditycontrolsystem，toachievetheprupposeofcurpropesoftcontrationtemperatusKey words: C8051F020； AM2301； 1602LCD； 常规模板和家庭成员(Constant temperature and humidity )引言随着物质生活水平的日益提高和社会经济的发展，人们对生活质量的要求也日益提高，导入了科技住宅这一概念，绿色科技住宅最具吸引力的是24小时恒温恒湿，如何有效地控制温度和湿度也是一个讨论话题。 基于单片机的温湿度控制系统模拟实验箱对于解决该问题具有非常重要的意义。1论文概要1.1课题背景随着物质生活水平的日益提高和社会经济的发展，人们对生活质量的要求也日益提高，导入了科技住宅这一概念，绿色科技住宅最具吸引力的是24小时恒温恒湿，如何有效地控制温度和湿度，一直是人们探讨的话题。 基于单片机的温湿度控制系统模拟实验箱对于解决该问题具有非常重要的意义。以前恒温恒湿家庭主要是设定一定的温湿度，为了充分利用恒温恒湿这一有效的技术，需要科学、先进的技术处理手段，不同的人在季节和气候条件下对温度和湿度有着完全不同的需求。 温湿度控制在单片机应用中有一定的实际意义，它代表了一种自动控制的方法。 其应用十分广泛。1.2课题研究的目的和意义随着经济和社会的发展，人们对自己的生活环境越来越严峻。 基于单片机温湿度监测控制系统设计，详细设计实现环境温湿度监测控制系统。 采用高性能控制芯片C8051F020，接近模块化、高速化、智能单片机数据采集系统。 将该系统应用于智能家居确实为人们的日常生活提供了更好的环境，使人们不再受室外气候和天气的影响，具有非常好的发展前景。本系统采用的C8051F020是89C51单片机升级派生产品。 89C51单片机是一种常用于控制的芯片，在智能仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，常被用作温湿度检测控制系统。 使用89C51单片机，可自动检测和控制温湿度的全过程，而且89C51单片机学习、掌握容易，性价比高。 使用89C51型单片机设计温湿度检测控制系统，能及时准确地反映室内温度和湿度的变化。 例如，完成诸如升温至特定温度、降温至特定温度并在温度的上下限范围内保持恒温等多个控制方法在湿度控制中也是一样的。 如果将该系统应用于智能家居，在科技住宅领域一定能够提供更舒适的居住环境。1.3国内外发展情况国外在这一领域领先，技术也成熟，目前这方面的主要发展方向是利用计算机仿真技术，结合PC进行仿真实验。 二是提高考试速度，降低考试成本。 多功能化、智能化、更安全、更准确。 目前温湿箱只能模拟两种参数，未来将重点发展复合式多功能智能试验箱2 .恒温恒湿试验箱的应用越来越广泛，生产、科研要求也越来越高。 要求性能价格高、寿命长、使用成本低(节能)、响应速度快。近年来，我国从国外引进了大量试验系统，对我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用，但由于其本身的复杂性，试验箱在运行中出现了很多问题，且问题不能及时解决，大幅度延长了试验周期，影响了产品的研制。 发生这些现象的原因是不了解综合考试的工作原理3。因此，本次课题从恒温恒湿箱的原理出发，在实现恒温恒湿控制的基础上，进一步在精度、加湿方式等方面进行改善和提高。1.4研究的主要内容本研究主要着眼于设备结构、温控和湿度调节的选择、控制精度和测试监控等。 主要研究内容如下：1 .温度检测和控制：测量箱内温度，通过升温或降温达到最佳温度。2 .湿度检测和控制：测量箱内湿度，通过喷雾或除湿达到最佳湿度。3 .显示： LCD显示相应的温湿度，具有相应的控制接口。4 .人性化控制设计：根据个人的具体生活需求，通过输入按钮和触摸屏进行温湿度设定，将温湿度值控制在一定范围内。2系统总体设计2.1系统设计原则单片机系统要求具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。可靠性：高可靠性是在应用单片机系统的前提下，在系统设计的各个阶段，可靠性应当作为首要的设计标准。 为了提高系统的可靠性，通常考虑使用可靠性高的部件。基板设计时的接线和接地必须合理，对供电电源采用抗干扰措施的输入输出通道的抗干扰硬件和软件进行过滤的系统自诊断功能等。易于操作和维护：在设计系统的硬件和软件时，从操作者的角度考虑操作和维护的便利性，尽量减少操作者对专业知识的要求，促进系统的普及。 因此，在设计时，为了尽可能减少人机交换接口，经常采用操作内置或简化的方法。 同时，系统应具备现场故障自动诊断程序。 故障发生时，保证有效识别故障并进行修理。性价比：除了单片机体积小、功耗低等特点外，其最大优点是高性能价格比。 单片机的应用系统是否得到广泛应用，性价比是重要因素之一。 因此，在重新设计时，除了维持高性能以外，还能够简化外围硬件电路、或者在系统性能和速度允许的范围内使用软件功能代替硬件功能等，尽可能降低成本。2.2系统的构成测控系统主要采用SOC单片机C8051F020，选择温湿度传感器am2301、1602LCD显示器、4*4矩阵键盘、控制温度的供暖制冷设备和湿度喷雾设备。 整个系统的结构如图2.1所示图2.12.3系统的工作原理该系统以单片机C8051F020为核心，数据采集、传输、显示通过单片机。 数据采集是将单总线智能数字温湿度传感器AM2301完成采集的数据用单片机显示在LCD上。 设定键盘控制的温湿度范围。 整个系统采用AM2301单总线技术，采用c语言进行单片机编程。温室温湿度控制系统使用C8051F020单片机为中央控制装置、制冷、供暖设备、加湿设备、除湿设备等。c 8051至f 020作为中央控制器，负责中央处理和控制，并协调系统的各个模块的工作。矩阵键盘：设置控制的温湿度范围。冷冻设备：负责系统的冷却。加热设备：负责加热系统。喷雾设备：负责系统的加湿。3 .系统的硬件设计3.1单片机的设计3.1.1 C8051F020单片机概述C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的CIP-51微控制器内核，采用管线结构，单周期指令运行速度为8051的12倍，全指令