基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计

1、-. z.题 目 基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计 学生 大陆 * 1213014089所在学院 物理与电信工程学院 专业班级 电子信息工程专业12级3班指导教师 帅春江 完成地点 理工学院 2016年6月5日-. z.基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计作者:大陆(理工学院 物理与电信工程学院 电子信息工程专业12级3班， 723001)指导教师：帅春江摘要影响粮食平安储存的主要参数是粮仓的温度和湿度,粮仓温湿度测量方法以及相应的智能控制一直是粮食储存的一个重要问题。本设计采用STC89C52单片机最小系统对检测、报警、显示、调控等模块进展多点控制，传统的温湿度控制利用温度计、湿度表、湿度试

2、纸等测试器材，通过人工进展检测，对不符合温湿度要求的库房进展通风、降温、去湿等操作。这种方法费时费力，效率低，随机性大，误差大，不能及时的解决问题。本设计则通过自动检测、即时报警、自动调控等功能很好的解决了。并且，本设计不仅针对粮仓，对于大多譬如蔬菜大棚、花圃、实验室、医院等需要温湿度检测控制的各个领域都是适用的。关键词粮仓；温湿度；多点检测控制；单片机Design of temperature and humidity control system for granany based on single chip microputerAuthor：Dalu Zhang(Grade 12,Cl

3、ass 3,Major electronic1s and information engineering, School of Physics and Electronic Information Engineering, Shaan*i University of Technology, Hanzhong 723001, Shaan*i)Tutor: Chunjiang ShuaiAbstract:Grain is a necessity for human , the grain storage is very essential to the maintenance ofsocial s

4、tability and keeptheeconomysustainabledevelopmented. And the main parameters to the grain safe storage is thetemperatureandhumidity. ThisdesignusestheSTC89C52systemofsinglechipmicroputer to cotrol the modules about the detection , alarm , control and the key . And it could automatic measurement and

5、control without people , and improve effciency and quality of work very well . DHT11 temperature and humidity sensors andOLEDdisplayshowsreal timedata and pass to the staff with instant and accurate . While the traditional temperature and humidity control is use of Thermometer , humidity table , hum

6、idity dipstick test equipment . Through the artificial testing . Not in conformity with the requirements of the temperature and humidity supply cooling , ventilation , to wet operation . This artificial testing time-consuming , the efficiency is low . This design is by automatic detection , instant

7、alarm , automatic regulation of functions such as a good solution to these problems . At last , this design not only against the granary , but also for most such as vegetable greenhouses , flowers garden , laboratories , hospitals could also be applicabled .Keywords: Granary; automatic detection and

8、 control ;temperature and humidity ;Singlechip-. z.目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4536070031引言 PAGEREF _Toc453607003 h 1HYPERLINK l _Toc4536070041.1背景及意义 PAGEREF _Toc453607004 h 1HYPERLINK l _Toc4536070061.2现状及开展趋势 PAGEREF _Toc453607006 h 1HYPERLINK l _Toc4536070071.3研究容 PAGEREF _Toc453607007 h

9、1HYPERLINK l _Toc4536070082系统总体方案设计 PAGEREF _Toc453607008 h 2HYPERLINK l _Toc4536070092.1设计要求 PAGEREF _Toc453607009 h 2HYPERLINK l _Toc4536070142.2系统根本方案 PAGEREF _Toc453607014 h 2HYPERLINK l _Toc453607015传感器方案 PAGEREF _Toc453607015 h 2HYPERLINK l _Toc4536070162.2.2显示器方案 PAGEREF _Toc453607016 h 2HYPE

10、RLINK l _Toc4536070172.2.3单片机主芯片方案 PAGEREF _Toc453607017 h 2HYPERLINK l _Toc4536070182.3总体设计框图 PAGEREF _Toc453607018 h 3HYPERLINK l _Toc4536070203系统硬件设计 PAGEREF _Toc453607020 h 4HYPERLINK l _Toc4536070213.1主控模块 PAGEREF _Toc453607021 h 4HYPERLINK l _Toc453607022芯片 PAGEREF _Toc453607022 h 4HYPERLINK l

11、 _Toc453607023芯片的管脚、引线与功能 PAGEREF _Toc453607023 h 4HYPERLINK l _Toc453607024主控模块电路原理图 PAGEREF _Toc453607024 h 5HYPERLINK l _Toc4536070253.2温湿度检测模块 PAGEREF _Toc453607025 h 6HYPERLINK l _Toc453607026传感器简介 PAGEREF _Toc453607026 h 6 3.2.2 HYPERLINK l _Toc453607026DHT11传感器模块电路7HYPERLINK l _Toc4536070273.

12、3显示模块 PAGEREF _Toc453607027 h 8HYPERLINK l _Toc453607028显示屏简介 PAGEREF _Toc453607028 h 8HYPERLINK l _Toc4536070293.4报警模块 PAGEREF _Toc453607029 h 9HYPERLINK l _Toc453607030蜂鸣器介绍 PAGEREF _Toc453607030 h 9HYPERLINK l _Toc453607031蜂鸣器工作原理 PAGEREF _Toc453607031 h 9HYPERLINK l _Toc4536070323.5温湿度调控模块 PAGER

13、EF _Toc453607032 h 9HYPERLINK l _Toc453607032继电器 PAGEREF _Toc453607032 h 9HYPERLINK l _Toc4536070353.5.2 温湿度调控模块 PAGEREF _Toc453607035 h 10HYPERLINK l _Toc4536070384系统软件设计 PAGEREF _Toc453607038 h 11HYPERLINK l _Toc4536070394.1主程序设计 PAGEREF _Toc453607039 h 11HYPERLINK l _Toc4536070404.2传感器模块设计 PAGERE

14、F _Toc453607040 h 12HYPERLINK l _Toc4536070414.3 软件调试 PAGEREF _Toc453607041 h 12HYPERLINK l _Toc4536070425系统的安装与调试 PAGEREF _Toc453607042 h 14HYPERLINK l _Toc4536070436结论与展望 PAGEREF _Toc453607043 h 17HYPERLINK l _Toc453607045致 PAGEREF _Toc453607045 h 18HYPERLINK l _Toc453607046参考文献 PAGEREF _Toc453607

15、046 h 19HYPERLINK l _Toc453607047附录A英文文献 PAGEREF _Toc453607047 h 20HYPERLINK l _Toc453607048附录B中文译文 PAGEREF _Toc453607048 h 25HYPERLINK l _Toc453607049附录C系统原理图 PAGEREF _Toc453607049 h 28HYPERLINK l _Toc453607050附录D实物图 PAGEREF _Toc453607050 h 29HYPERLINK l _Toc453607051附录E元器件清单 PAGEREF _Toc453607051

16、h 30HYPERLINK l _Toc453607054附录F C语言程序 PAGEREF _Toc453607054 h 31-. z.1引言背景及意义粮食储存是国家针对战争、饥荒和一些突发事件所做的预防准备，所以粮食的储存平安至关重要。目前，我国局部地区的各种大型粮仓都还存在不同程度的粮食变质问题。依据国家粮食保护法，必须定期检查粮仓各点的温湿度，以便及时采取相应的措施。但许多粮仓目前还是采取人工检测的方法，不仅使粮仓工作人员工作量增大，而且工作效率低，尤其是大型粮仓的温度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，我国每年因粮食变质而损失的粮食达数亿斤，直

17、接造成了巨大的经济损失。影响粮食平安储藏的主要参数是粮仓的温度和湿度。粮食在正常储藏过程中，如果粮食受潮，就会导致发芽，新代加快并产生呼吸热，使粮食温度突然升高，引起粮食霉变，造成许多不可挽回的损失。为此，研究与设计以单片机为控制核心，基于数字温度和湿度传感器的自动检测系统,对粮库每个粮仓中各点位的温度及湿度的变化情况进展实时自动测试，一旦出现异常现象便于及时处理,对有效地提高事故的预见性和工作效率有着重要的实际推广价值和理论研究意义。1.2现状及开展趋势早期粮情监测主要采用温湿度计测量法，根据经历放在粮仓的多个测温点，管理人员定期读数，确定粮仓温湿度的高、低，决定是否进展调控。这种方法对储粮

18、有一定的作用，但由于温湿度计精度、人工读数时人为误差等因素影响，检测时不仅效率低，而且精度差，局部温湿度过高不易被及时发现，导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮的情况时有发生。近年来，随着单片机的日益成熟和计算机的广泛应用，粮食测控系统的准确性要求越来越高，寻找测控系统最好配置和最正确性价比成为当前的热门研究容。外国在粮仓情况监测技术上已经到达了非常成熟的地步，在监测系统中广泛应用了高科技数字式传感器。这一种由半导体集成电路与微控制器等最新的技术为核心的传感器，在一个管心上集成了半导体温度监测芯和信号转换芯、接口芯片、储存芯片等，不仅完成检测外，还完成预设围的温度、报警功能。由于数字温度传感器

19、直接传出数字信号，从而解决长距离传输的问题，在传输过程中的干扰和衰减而导致的精度降低等问题也会随之解决。影响粮仓温湿度检测技术的重要因素是传感器的技术的开展。1.3研究容本设计使用STC89C52型单片机作为系统硬件核心，具有在线编程功能，且功耗低等特点。检测局部采用四组DHT11温湿度传感器，可以即时的反响粮仓四个监控点的温度以及湿度的变化，并反响给单片机，经过单片机处理后控制相应继电器工作完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度，在湿度控制方面也是如此。2系统总体方案设计2.1设计要求(1)本设计给出粮仓温湿度控制系统的总体方案设想，智能工程，和设计构造规划。(2)硬件设计：实现对粮仓温

20、湿度采集、控制，以单片机为主的控制器，扩展必要的外部电路，设计制作一个控制系统。(3)软件设计：各项功能的设计流程。(4)发挥局部：多点分布式。2.2系统根本方案2.2.1传感器方案方案一：选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器。具有独特的单线式接口方式。测量围在1085，误差围在-+0.5。最高精度可达0.0625。选用HS1101湿度传感器作为湿度检测模块，HS1101是电容式湿度传感器。可测量相对湿度围在0%100%RH。误差为-+2%RH。方案二： 选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一款集成型的数字温湿度一体传感器。它应用专

21、用的温湿度传感技术以及数字模块采集技术，具有很高的可靠性能与长期的稳定性。电阻式感湿元件和NTC测温元件是传感器的根本组成局部。因此该产品品质优良、响应速度快、抗干扰能力强、性价比极高。测量围20%90%RH，050。测温精度为-+2，测湿精度为-+5%RH。完全符合本次毕业设计的要求。经上述分析，方案一虽然精度更准确。却稍显复杂。方案二即便不能实现方案一的高精度测量。却也能满足设计要求。且简便易行。可靠稳定。具有超高的性价比。应选择方案二。2.2.2显示器方案方案一：采用12864 OLED屏。显示模块是12864点阵的汉字图形型OLED显示模块，可显示汉字及图形，置8192个中文汉字16*

22、16点阵、128个字符8*16点阵及64*256点阵显示RAMGDRAM，可与CPU直接接口。方案二：采用HJ1602液晶显示屏。HJ1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示16*02 即32个字符。16列2行。1602只能显示字母、数字和符号能显示16*2个字符，但存放器不止32个，有一些显示效果，如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等，显示效果简单。总结：在编程使用方面，两者难度差异较小，OLED屏幕略复杂。但相比于1602液晶屏，OLED 12864所占用单片机管脚少，屏幕亮度高、显示更加清晰、并且显示的容更多，能更形象具体的实现显示功能。2.2.3单片机主芯片方案方案一

23、：AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机的程序还可以进展加密，这又很好地保护我们的劳动成果。再者，AT89C51目前的售价比8031还低，市场供给也很充足。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的本钱。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压

24、编程，而且擦写时间仅需lOms1。方案二：STC89C52是STC公司生产的功耗低、性能高CMOS8位微控制器，具有 8K可编程Flash存储器。STC89C52使用的MCS-51核，做了很大的提高使芯片具有传统的51单片机所不具备的功能。在芯片上，拥有8位CPU和可编程Flash，使得STC89C52为嵌入式控制系统提供灵活和有效的解决方案。具有以下的标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，看门狗定时器，32位I/O 口线，置4KB EEPROM，MA*810复位电路，3个16位定时器/计数器，2个外部中断，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作 ，支持2种软件可

25、选择节电模式。空闲模式下，CPU停顿工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。断电保护模式下，RAM容保存，并冻结振荡器，单片机工作停顿，直到下一个中断或硬件复位。其最高的运作频率为35MHz，6T/12T可选2。下载程序方面直接串口就可以下载。STC89C51系列单片机的指令系统和AT89C51系列的完全兼容，但实际操作却比AT89C51系列有许多优点：1AT89C51不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C52可以用USB转串口下载，下载软件免费并且下载源充足。2STC单片机执行指令的速度很快，大约是AT的3-30倍，只需在调试STC时注意加长延时，大约是AT的1030倍。

26、3STC单片机对工作环境的要求比拟低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，但这样的环境下AT则无法工作。 4STC单片机的EAVPP 端口默认为悬空高电平，无需添加VCC。比拟这两种方案，基于STC89C52单片机的使用相对简便，并且市面上STC单片机使用量大，货源充足，应选择方案二作为主控模块核心3。2.3 总体设计框图STC89C52主控模块综上各方案所述：采用STC89C52作为主控制系统，12M晶振提供时钟信号，IIC通信OLED 12864显示屏作为显示局部，独立按键进展控制系统工作条件设定，蜂鸣器作为报警发声系统，如图2.1所示温度控制模块湿度控制模块温湿度

27、检测模块DHT11显示模块OLED12864时钟模块12M晶振报警模块蜂鸣器按键模块图 2.1 基于单片机的粮仓温湿度控制系统框图3系统硬件设计3.1主控模块3.1.1STC89C52芯片STC89C52是STC公司生产的功耗低、性能高CMOS8位微控制器，具有 8K可编程Flash存储器。STC89C52使用的MCS-51核，做了很大的提高使芯片具有传统的51单片机不具备的功能4。STC89C52具有以下主要性能： 增强型8051单片机，6 时钟机械周期和12 时钟机械周期可供选择，代码指令完兼容一般8051； 工作电压：5.5V3.3V5V 单片机/3.8V2.0V3V 单片机；频率的围：

28、040 MHz，相当于普通8051 的080 MHz，实际工作频率可达48 MHz； 应用程序写入空间为8K字节； 片上集成512 字节RAM； 通用I/O 口32个，复位之后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0口是开路输出，当其为总线扩展用时，无需加上上拉电阻，而作为 I/O 口用时，需 加 上 拉 电 阻； ISP/IAP，无 需 专 用 编 程 器，无 需 专 用仿 真 器，可通过串口R*D/P3.0,T*D/P3.1直 接 下 载 用 户 程 序，数秒即可完成一片； 具有EEPROM 功能；具 有看 门 狗 功 能； 共3个16位定时器。即定时器T0、T1、T2；外部

29、中断2路，下 降 沿 中 断 或 低 电 平 触发，由低电平触发中断方式唤醒Power Down 模式；通 用 异 步 串 行 口UART，还 可 用 定 时 器软 件 实 现 多 个UART； 工作温度围：-40+85工业级/075商业级； PDIP封装。3.1.2STC89C52芯片的管脚、引线与功能1STC89C52管脚如图3.1所示。图3.1STC89C52单片机的管脚图2管脚功能VCC：接+5V电源正端。GND: 接+5V电源地端。P0口：P0.0-P0.7统称为P0口，在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向I/O口。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位

30、地址总线和双向数据总线4。P1口：P1口是一个8位的双向I/O口，其部提供上拉电阻。P1口缓冲器能承受输出4TTL门电流。P1口管脚写入1时，被部上拉为高，可用于输入，由于上拉电阻的缘故，P1口下拉为低电平时，将输出电流5。P1.0和P1.1还有第二功能：P1.0可作为定时/计数器2的计数脉冲输入端T2；P1.1可作为定时/计数器2的外部控制端T2E*.P2口：P2.0-P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O口使用；在接有片外存放器或扩展I/O 口且寻址围超过256B时，P2口用作高8位地址总线。P3口：P3.0-P3.7统称为P3口，是一个部带上拉电阻的8位的双向I/O口。除作为准双向

31、I/O口使用外，P3口还可具有第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能6。RST:复位输出引脚。假设该引脚保持两个周期的高电平，则可以使C51处于初始化复位工作状态。EA/VPP:片外存储器访问允许信号，低电平有效。在EA保持低电平期间，不管是否有部程序存储器，外部程序存储器0000H-FFFFH工作，注意：加密位LB1被编程时，EA将部锁定为RESET。在EA端保持高电平期间，部的程序存储器工作。其第二功能VPP为对EPROM的编程电源输入。ALE:地址锁存有效信号输出端。在访问片外程序存储器期间，ALE以每机器周期两次进展信号输出，其下降沿用于控制锁存P0

32、输出的低8位地址；在不访问片外程序存放器期间，ALE端仍以上诉频率出现，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。但要注意，在访问片外数据存放器期间，ALE脉冲会跳空一个，此时就不能作为时钟输出了。PSEN：当该引脚为低电平时，片外程序存储器被选通。在片外程序存储器取指期间，每个机器周期PSEN两次有效，但在访问片外数据存储器时，两次有效的PSEN信号将不会出现。*TAL1：反向震荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入 当外接振荡器时，此引脚接振荡器的信号。*TAL2：反向振荡器的输出当外接振荡器时，此引脚悬浮7。P3口的第二功能如表3.1所示。表3.1 P3端口的特殊功能端口引脚 兼用功能P3.

33、0 R*D 串行口输入端P3.1 T*D 串行口输出端P3.2 外部中断0请求输入端，低电平有效P3.3 外部中断1请求输入端，低电平有效P3.4 T0 定时/计数器0计数脉冲输入端P3.5 T1 定时/计数器1计数脉冲输入端P3.6 外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效P3.7 外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效3.1.3主控模块电路原理图单片机主程序模块通过对DHT11传感器采集到信号的读取，将得到的数据信号进展分析和处理，再将处理后的信号发送给1602液晶显示模块。完成信息的接收与发送。并且连接蜂鸣器。控制报警系统。如图3.2所示。图3.2STC89C52模块电路原理图3.

34、2温湿度检测模块3.2.1DHT11传感器简介DHT11传感器是一种由可校准并且输出数字信号的温湿度传感器。它采用了数字式的模块采集和温湿度传感技术，具有非常高的可靠性与长期的使用稳定性。传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成。因此该产品品质卓越、响应速度快、抗干扰能力强、性价比极高8。每一个DHT11传感器都在非常严格的校验室中进展校验。校验系数则通过程序的方式存储在OTP存中，在传感器的部在检测和处理信号时需要调用这些校验系数。而其采用的单线制串行接口，则使系统集成快捷简单。体积小、功耗低，信号传输距离较长，使其成为各类应用场合的极佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，

35、特殊封装形式可根据用户需求而提供。DHT11传感器实物图如图3.3所示：图3.3DHT11传感器实物图1引脚介绍：Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为35.5V。Pin2：DATA，串行数据，单总线。Pin3:NC，空脚，请悬浮。Pin4VDD，接地端，电源负极。2接口说明：建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用适宜的上拉电阻。DHT11应用电路如图3.4所示。图3.4DHT11典型应用电路3数据帧的描述：DATA 用于单片机与 DHT11之间的同步和通信,采用单总线数据格式,每次通信时间为4ms左右,通信数据会分小数和整数局部。操作流程如下:每一次完整的

36、数据传输为40bit,先出高位。数据格式是8bit湿度整数数据和8bit湿度小数数据加上8bi温度整数数据和8bit温度小数数据，当数据传输正确时校验和的数据等于8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据得到结果的末8位。例如：承受40bit数据如下：0000 0010 1000 11000000 0001 0101 11111110 1110 湿度数据 温度数据 校验和 0000 0010 + 1000 1100 + 0000 0001 + 0101 1111 =1110 1110 湿度=65.2%RH 温度=35.1 当温度低于0时温度数据的最高位

37、置1。 例如：-10.1表示为1000 0000 0110 01014电气特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊标注。如表3.2所示。表3.2 DHT11的电气特性参数条件MinTypma*单位供电供电电流采样周期DC测量平均待机秒30.50.2100155.52.51150VmAmAuA次注:采样周期间隔不得低于1秒钟。3.2.2DHT11传感器模块电路 DHT11传感器连接STC89C51系列单片机相比照拟简单。单片机的P2.0口用来发收串行数据，即数据口。连接传感器的Pin2单总线，串行数据。由于测量围电路小于20米，建议加一个5K的上拉电阻，因此在传感器的Pin2口与电源之间连接一

38、个5K电阻。而传感器的电源端口Pin1和Pin4分别接单片机的VDD和GND端。传感器的第三脚悬浮放置。DHT11传感器原件的电路图如图3.5所示：图3.5 DHT11电路图3.3显示模块 OLED显示屏简介OLED是一种机发光二极管，它可以自发光，不需背光源，屏幕比照度高、厚度较薄、可视角度广、有很快的响应速度、使用环境温度围较大。该屏有以下特点： 0.96寸 OLED 有黄蓝，白，蓝三种颜色可选；其中黄蓝是屏上 1/4 局部为黄光，下 3/4 为蓝；而且是固定区域显示固定颜色，颜色和显示区域均不能修改；白光则为纯白，也就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也就是黑底蓝字。 分辨率为 128*64 多

39、种接口方式；OLED 裸屏总共种接口包括：6800、8080 两种并行接口方式、3 线或 4 线的串行 SPI 接口方式、 IIC 接口方式只需要 2 根线就可以控制 OLED ，这五种接口是通过屏上的 BS0BS2 来配置的。两种接口的 Demo 板，接口分别为七针的 SPI/IIC 兼容模块，四针的IIC 模块。如图3.6所示为IIC四针OLED屏幕图 3.6 OLED屏正面、反面IIC OLED引脚说明如表3.3表3.3 IIC OLED 12864 显示屏管脚说明管脚名称 管脚说明GND 电源地VCC 电源正35.5VSCL OLED 的 D0 脚，在 IIC 通信中为时钟管脚SDA

40、OLED 的 D1 脚，在 IIC 通信中为数据管脚3.4报警模块3.4.1蜂鸣器介绍蜂鸣器是一体化构造的电子式讯响器。由直流电压供电，广泛应用于机、报警器、复印机、计算机、打印机、汽车电子设备、定时器等产品中作发声器9。 其主要分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器两种类型。3.4.2蜂鸣器工作原理如图3.8所示为蜂鸣器工作原理图。图3.8蜂鸣器工作原理图 因为单片机的IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以我们通过三极管放大驱动电流，从而让蜂鸣器发出声音，如果程序控制单片机输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音；当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以蜂鸣器不会发

41、出声音10。3.5 温湿度调控模块3.5.1继电器电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点等组成。本设计所用五角继电器为直流输入28-30V，最大输入电流为10A。如图为3.9为5角继电器实物图，图3.10为原理图。图3.9 五角继电器实物图图3.10 五角继电器原理图当4、5两端加上相应电压时，线圈就会有电流，产生电磁效应，衔铁将会在磁力吸引的作用下克制弹簧拉力吸向铁芯，而带动衔铁的动触点与2点吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回3点，使1点与原来的3点吸合。这样吸合、释放从而到达开关的目的11。3.5.2 温湿度调控模块 如图3.10位温湿度调控模块原理

42、图图3.10 温湿度调控模块原理图当单片机IO口输出高电平时，通过三极管放大，集电极电流通过4、5点的电磁圈从而产生磁场，会将1点的单刀双掷开关吸引到3点常开点上导通从而实现继电器的功能，外部用电器P1开场正常工作。当单片机IO口输出低电平时，三极管截止，4、5点的电磁圈没有电流经过不会产生磁场，1点开关由于自身弹性形变而弹回2点常闭点。4系统软件设计4.1主程序设计在对本设计硬件局部做好认识后，需要建立程序框架的流程图，对整个设方案分软件模块，逐个模块实现其功能，最终把各个子模块合理的连接起来，构成总的程序。主程序首先要对整个系统进展初始化，然后将采集到的温湿度指令传给系统的主流程图如图4.

43、1所示：开场初始化延时温湿度检测显示屏显示温度高于上限YN温度低于下限蜂鸣器报警对应继电器工作NY蜂鸣器报警对应继电器工作湿度高于上限Y蜂鸣器报警对应继电器工作湿度低于下限NNY蜂鸣器报警对应继电器工作图 4.1主程序流程图4.2传感器模块设计DHT11传感器模块的软件流程图如图4.2所示给DHT11上电延时1S保持高电平检测记录信号输出低电平延时输出低电平数据输出图4.2 DHT11传感器模块程序流程图4.3 软件调试本设计是在Keil C环境下开发的，Keil C软件支持C语言的编程及调试，运用方便，是做C语言单片机设计的首选12。设计的首要任务是安装和学习使用这个软件，在简单的学习和了解

44、Keil C后，便可在此环境下开场了对本设计所需软件程序进展设计工作。在编译完Keil C后，再运用STC_ISP_V480软件烧录到开发板上，实现实物与程序的连接13。在烧录前要对STC_ISP_V480进展一些必要的设置。第一步：设置MCU Type为STC89C52RC；第二步：翻开编写好并编译的程序文件，它是以.he*为后缀的文件；第三步：选择对应的端口，可在我的电脑的设备管理处查看选项；第四步：点击Download/下载，等提示请给MCU上电时，翻开开发板上的开关，它就自行烧录了14。Keil C程序运行如图4.3和4.4所示图4.3keil C运行图图4.4程序烧录运行图在完成对程

45、序的调试及烧录之后，将烧洗好的单片机放入硬件电路板中进展软硬件组合调试。5系统的安装与调试5.1 硬件安装硬件局部主要通过万用板电路焊接将各个局部拼接在一起，其组成有控制模块、报警模块、显示模块、按键模块、调控模块。在焊接过程中，由于所用器件较多前期所设计的一块万用板已不能满足元器件排布，应选择参加了第二块万用板进展焊接工作。在焊接过程中由于使用导线过细，容易断裂导致整体线路接触不良，经常出现短路、断路等问题，所以在复查量更换了之前焊接使用的细线，换用较粗的漆包线作为导线，不仅使线路的稳定性得到了大大提升，较粗的导线也提供了一定的固定作用，使整体线路更加稳固。但由于布局的设计缺陷，本次设计所用

46、的OLED 显示屏幕引脚过短，需加装一块排母才能与电路板连接，屏幕不能很好的固定，从而导致会出现接触不良的情况，但在加粗排母引脚后，该问题得到了较好的解决。由于本设计的功能需要多点检测，4组检测模块不能直接焊接在电路板上，所以采用杜邦线连接检测模块与电路板上的排针进展连接，从而解决了检测模块分开分布的问题。在焊接继电器电路时，元器件短缺，所需2K电阻缺失，在经过测试后决定使用双4K电阻并联接入电路到达了同样的效果，但缺点是占用了电路板空间。 如图5.1为硬件外观图图5.1 硬件外观图如图5.1中，按下A键可以进入温湿度设定界面，按下B键进展温度和湿度切换，C、D键分别为加和减。图中数字显示屏旁

47、1、2、3、4为4个DHT11温湿度检测模块，图中与之标号一样的调控模块为其对应的监测点温湿度调控端。5.2 组合调试调试分为硬件调试和软件调试。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。显示电路、键盘电路、继电器调控电路是本次设计的主要硬件电路。在搭接实物之前要检查各器件的性能是否符合要求。如导线是否导通，器件是否性能完好等。还有通过编制一些小的调试程序分别对相应各硬件单元电路的功能进展检查。其次，进展软件的调试。先验证子程序的正确性，再将这些子程序连接起来进展整体的调试。逐渐的发现错误并改正错误。最后进展软硬件结合调试。检查硬件电路与软件编程是否匹配。在进展软硬件结合调试后发现诸

48、多问题：在硬件检查中单片机最小系统的复位按键存在连焊情况导致按键被短路无法使用。主电路板电源模块由于双面板漏锡，电源模块被短路；继电器调控模块中，继电器出口端模拟用电器未参加电源电路，导致继电器工作后用电器不能正常工作。重新调整电路后，以上问题得以解决。在根底部件组合调试完成后，开场进展系统功能最终调试。在调试过程中发现，当检测数据超过预设上限数据，报警模块和调控模块开场工作，存在调控模块全部工作时主电路板会出现跳闸断电情况。在对硬件电路和程序过程进展屡次检查与调整试验后发现，主电路板电源输入线由于过热导致输入VCC不稳定引起主电路板跳闸，在更换材质更好的电源连线后该问题得到解决。经过组合调试

49、后，系统可以按照设计功能正常工作，本设计安装调试完毕。如图5.2为系统正常工作时的屏幕显示状态图5.2 正常工作的屏显状态当温度超过设定值时，报警模块与调控模块开场工作，蜂鸣器报警，相应继电器工作，风扇工作模拟降温，并且红色二极管发光指示。如图5.3所示，1、2、3、4号检测端温度超限，对应风扇全部工作。图5.3 温度控制工作当湿度超过设定值时，报警模块与调控模块开场工作，蜂鸣器报警，相应继电器工作，加热片工作模拟除湿，并且黄色二极管发光指示。如图5.4所示，1、2、3、4号检测端湿度超限，对应加热片全部工作。图5.4湿度控制工作当温湿度超过设定值时，报警模块与调控模块开场工作，蜂鸣器长鸣报警

50、，相应继电器工作，风扇工作模拟降温，加热片工作模拟除湿，并且二极管发光指示。如图5.5所示。图5.5 温湿度控制同时工作6结论与展望在经过了屡次验证与调试后，本设计完成。本系统以单片机为核心部件，利用软件编程，最终实现了设计要求。虽然系统还存在一些缺乏，比方温湿度测量不够准确，特别是湿度，波动误差较大。尝试了各种改良方法。仍然不太理想，不过能反映出设计的目的和要求，与预期的结果相差不多。经过近两个月的奋斗，从确定题目，到后来查找资料，理论学习，实验编程调试，这一切都使我的理论知识和动手能力有了很大的提高。了解了单片机的硬件构造和软件编程方法，对单片机的工作方式有了很大的认知。同时，对一些外围设

51、备比方传感器、显示屏、键盘、蜂鸣器、继电器等有了一定的了解。学会了对一项工程应该如何设计：首先，要分析需要设计的系统要实现什么功能，需要什么器件；然后，针对设计购置相应的硬件，选用硬件时不仅要选用经济的，更重要的是如何能更准确更方便的完成系统的要求；再次，对各个硬件的驱动软件实现要弄清楚，如何更好的实现各个硬件的协调，更好的通过主控制器件实现硬件的功能。最后，通过各种测试与调试，让设计更好的完成系统要求。 但由于水平有限，本次设计中也存在一定的缺乏。例如对湿度的控制方面，由于温度时刻都在发生着变化，而湿度的变化又大体上取决于温度。因而对于湿度的控制有点困难。同时由于湿度变化波动比拟大，造成报警

52、频繁，为湿度限值的设定也带来了不小的麻烦。粮仓温湿度控制已经成为了21世纪热门研究话题之一。而智能化的控制温湿度已经开展成为一种必然。随着世界经济的开展，人们生活水平的提高以及社会的进步。我们不可能一直墨守规，不能在遵守以前利用人力资源来控制温湿度的方法。不仅浪费大量的人力资源、财力资源，并且控制系统也相对单一化。而采用自动控制的方法，既节省了人力资源，更表达了与时俱进的思想。世界在进步，而这种进步就该表达在各个方面。致毕业在即，为期两个多月的毕业设计过程中，我收获了许多，感悟了许多。首先我非常感院领导对我们毕业生在毕业设计过程中的支持与帮助。其次我要特别感帅教师，不管在选题阶段，还是在设计阶

53、段，在制作阶段，他都给予我很多的指导与帮助，教师既要忙于教学，而且科研任务重大，但仍然抽出时间，定期召集我们组的同学给与指导、催促，找到大家存在的问题并加以解决。帅教师给我们提供了丰富的学习资源和良好的学习环境，为我们的毕业设计带来了很大方便。在我完成毕业设计的过程中提供了很多指导性的意见，使我能明确完成自己的设计。帅教师为人严谨，对待问题要求严格，但也正是这样，才使我们这些毕业生有对待毕设的态度有了很大的转变。在此，我衷心感帅教师给予我的帮助和教育。最后我要感我的同学们，在编写和调试过程遇到困难时，正是由于同学们的帮助我才能顺利的克制困难，我毕业设计的完成离不开同学们的帮助，在此，我真诚地感

54、他们。总之，无论是从同学、教师还是到学校。本次毕业设计过程中我受到了很大的帮助和启发。没有你们，我的毕业设计就坚持不下来。感你们，有了你们，我受益匪浅。参考文献1 明荧.8051单片机课程设计实训教材M. ：清华大学，20032 徐新艳.单片机原理、应用与实践M. ：高等教育，20053 吴金戌，庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用M. ：清华大学，2002. 4 毅刚.MCS-51单片机应用设计M. 工业大学，20045 博琴.微型计算机原理与接口技术M. ：清华大学，2004.6 毅刚.MCS-51单片机应用设计M. 工业大学，2004.7 淑清，万录等.单片微型计算机接口技术及应用M.

55、 国防工业，2003.8 吴金戌，庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用M. ：清华大学，2001.9 博琴.微型计算机原理与接口技术M. 清华大学，2004. 10 王振红，洋，郝承祥.ISD4004语音芯片的工作原理及其在智能控制系统中的应用J. 电子器件2002,25(1). 11 王千.实用电子电路大全M. 电子工业，200112 亮,侯国锐.单片机C语言编程与实例M. :人民邮电,2003.13 R.L.Geiger，P.E.Allen，N.R.Strader.VLSI.Design Techniques for Analog And Digitial Ciruits,McGraw-

56、Hill Inc.1990. 14 ANALOG DEVICES.The technology of AT89C51EB/OL.White Paper,Spe.28.2000.15 V.K. Gryzhov, V.G.Korolkov,E.V.Gryzhov, A.D.Akshinsky.Fle*ible Converter of Analog Signal into Discrete Digital One with the E*ample of Double Integration Voltmeter J.Automation and Remote Control,2014,75(4).附

57、录 A 英文文献Temperature Control Using a Microcontroller:An Interdisciplinary Undergraduate Engineering Design ProjectJames S. McDonaldDepartment of Engineering ScienceTrinity UniversitySan Antonio, T* 78212AbstractThis paper describes an interdisciplinary design project which was done under the authors

58、supervision by a group of four senior students in the Department of Engineering Science at Trinity University. The objective of the project was to develop a temperature control system for an air-filled chamber. The system was to allow entry of a desired chamber temperature in a prescribed range and

59、to e*hibit overshoot and steady-state temperature error of less than 1 degree Kelvin in the actual chamber temperature step response. The details of the design developed by this group of students, based on a Motorola MC68HC05 family microcontroller, are described. The pedagogical value of the proble

60、m is also discussed through a description of some of the key steps in the design process. It is shown that the solution requires broad knowledge drawn from several engineering disciplines including electrical, mechanical, and control systems engineering.1 IntroductionThe design project which is the