基于单片机的粮库温湿度监控系统设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告 机械工程学院20 13 届 题目基于单片机的粮库温湿度监控系统设计 课题类型设计课题来源自拟课题 学生姓名学号_ 专业年级班 指导教师职称讲 师 ， 填写日期：2013 年 04 月 03 日 一、本课题研究的主要内容、目的和意义一、本课题研究的主要内容、目的和意义 （一）本课题研究的主要内容（一）本课题研究的主要内容 本次设计完成粮库温湿度监测系统。该系统实现的基本功能为 检测粮库各处的储藏温度、 湿度并显示其值。 当库内的温湿度越过 设定值时， 系统将进行报警， 同时步进电机拖动风扇自动调节粮仓 内的温湿度， 使粮仓内的温度和湿度保持在一定的范围以内。 保证 粮食的安全储藏。 温度和湿度是两种最基本的环境参数，与人们的生活环境息息 相关， 在工业生产和日常生活中， 温度和湿度是需要测量和控制的 重要参数。物体的许多物理现象和化学性质都与温度、湿度有关， 许多生产过程都是在一定的温湿度范围内进行， 因此需要测量和控 制温湿度。 该课题是对粮库温湿度的监测及电路设计的研究。 利用单片机 实现的高精度实用性温湿度控制系统可广泛应用于粮库的仓储管 理。 针对现有的设备大多数只监测温度而忽视湿度的问题进行思考 并提出解决方案， 最终设计出实用性高、 价格低廉的监测系统。本 次设计的温湿度控制系统以 AT89C51 单片机为控制核心，采用温 湿度传感器 SHT11作为检测元件，结合 MAX 813L 看门狗构建了 温湿度监控系统。 实现单片机发出控制命令， 传感器进行数据采集， 将采集到的模拟信号转换为计算机能够识别的数字信号，通过 mgls12864 液晶显示屏显示实时温度和湿度，超出或者低于用户的 设定值时由蜂鸣器报警， 并由温湿度调节系统对环境温度、 湿度进 行调节。 从而完成的系统可以方便地实现温度、 湿度的有效实时显 示和控制的要求，降低经济损失和劳动强度，提高产品的性价比。 实现功能实现功能 （1）传感器对温度、湿度的检测。 （2）显示温度、湿度。 （3）超过监测范围时自动报警。 二、文献综述二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 国内外研究现状与发展趋势国内外研究现状与发展趋势 随着传感器技术、计算机应用技术、超大规模集成电路技术和网 络通信技术的发展，监控系统广泛应用于工农业生产等领域， 在此同 时， 粮仓温湿度监控技术的研究在软、 硬件等方面都有了一定的进展。 初期，以热敏电阻，湿敏电阻作为传感器件，通过检测电阻的变 化来反映粮食温湿度的变化， 为粮食保管提供参考依据。 采用人工测 量与人工抄录、管理相结合的传统方法， 并且用人工的办法对粮食进 行晾晒，通风，喷洒药剂防止因存储不当引起的温湿度异常及虫害， 消耗了大量的人力和财力，效率较低，然而往往由于判断失误和管理 不力，效果不佳，发霉变质等现象大量存在。广大科技工作者近30 年的共同努力下，粮情检测技术不断完善、提高、并日趋成熟，逐步 形成了样式繁多的粮情检测系统， 为安全、 科学储粮起到了积极作用。 目前， 国内生产的粮仓温湿度监控系统品种繁多， 系统结构各异， 在粮仓内外温湿度检测、粮食内部温湿度检测及分析、 通风机械的控 制等方面，比之前有了不少进步但仍有进步空间。 国外的温湿度监控系统相对比较先进，主要体现在以下三个方面： （1）无论是传感器的测量精度、反应速度、稳定性、功能多样性还 是使用环境方面，国外的传感器都比较先进。 （2）构成系统整体的测控技术和管理，无论是硬件还是软件，都已 普遍采用相应的标准模块集成，并且早已实现组态。 （3）系统结构已经普遍采用网络连接的现场总线技术(FCS)，有些需 要的场合，则连接到Internet上，实现远程控制、远程诊断。 温湿度监控系统主要应用于控制环境空间的温度和相对湿度， 从 系统控制的角度来看，属于纯滞后控制，而这一技术已经相当成熟。 目前研制高精度，高性能， 多功能的温湿度监控系统是主流，提高可 靠性、 灵活性和降低成本也是其考虑的重点， 并且系统在报警、 记录、 控制、通信等方面的自动化和智能化也将逐步完善。 三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证 本次选择如下的方案本次选择如下的方案 整个系统由控制芯片 AT89C2051、温湿度传感器 SHT11、液晶 显示模块、蜂鸣器以及温湿度调节系统等 6 部分组成。用户预先设 定并输入温度、 湿度报警值到程序中,该值作为系统阈值,温湿度传感 器将监测值传输给单片机 ,当单片机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。 下面分别介绍一些芯片资料及几个主要部分。 1. 该温湿度测控系统以温湿度监控为重点温湿度参数和设备 运行状态由用户根据库房存储或者房植物的环境要求自行设定,并在 液晶显示屏上显示当前的温湿度信息。 此控制平台主要实现现场温湿 度数据的采集并实时调整环境的温湿度,AT89C2051 是控制平台的核 心,温湿度数据的采集通过温湿度传感器 SHT11 获得,当温湿度高于 或者低于用户设定值时 ,由单片机将信号传给蜂鸣器 ,此时蜂鸣器报 警,从而温湿度调节系统进入工作状态 ,控制环境温湿度并使其恢复 到正常值。 2. 主控芯片 AT89C2051 单片机 AT89C2051 是美国 ATMEL 公司 生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 2k bytes 的可反复 擦写的只读程序存储器和128bytes 的随机数据存储器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密非易失存储技术制造、引脚结构兼容标准 MCS-51 指令系统,片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元。 3.温度和湿度的测量温湿度传感器温湿度传感器是指能 将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。 温湿度传 感器的工作原理是将被测量温湿度的变化转换成电阻的变化,要想获 取被测温湿度信号,必须通过测量电路才能实现。测量电路的首要任 务是将热敏电阻的电阻变化(Rt) 转换成电压变化(Vt ),且这种 转换应该是线性的。由温湿度传感器提取出来的测量信号非常微弱, 一般会夹杂噪声的干扰 ,如果不对信号进行处理,就会导致噪声随着 测量信号被放大,这样测量的结果会存在很大的偏差 ,会影响到整个 系统的精度问题,这一步对于温湿度测量过程尤其重要。 4. 12864 液晶显示器 12864 是 128*64 点阵液晶模块的点阵 数简称,业界约定俗成的简称。 该点阵的屏显成本相对较低,适用于各 类仪器,小型设备的显示领域。 可行性论证可行性论证 (1) 技术可行性各种器件及相关软件都已具备。 （2）国家政策支持 （3）经济可行性价格较便宜，容易实现大规模生产。 （4）实践可行性劳动成本的提高，必须实现生产自动化。 四、预期结果（或预计成果）四、预期结果（或预计成果） 1、完成温湿度信号的采集：温度、湿度信号的采集采用温湿 度传感器 DHT11 模块，该传感器模块是温湿度一体化传感器， 输出信号为单总线数字信号，含有信号校准功能，精度较高。 测量精度： 湿度 5%RH，温度 0.5。 2、 实现温湿度信号的显示： 采集的数字信号经过单片机的处理后， 输出到数码管显示。 3、完成检测系统软件设计：系统软件主要包括单片机的初始化、 传感器的初始化、数字信号的接受处理、信号的显示等功能。 4 由于本项目出自创新项目，加之经费有限，系统中仅采用单点 温湿度采集，在实际应用中可以根据实际需要增加采集点。 五、研究进度安排五、研究进度安排 2013 年 1 月 7 日1 月 13 日毕业设计工作动员。举办 安阳工学院毕业设计（论文）工作规程宣讲， 文献检索 、 论 文写作指导 、 就业指导 四个讲座。 个人毕业设计选题申报， 分组、 确定每组的指导教师。 2013 年 3 月