【《基于单片机的仓库温湿度控制系统设计》15000字】

第主要元器件选型元器件选型时，主要有以下几点要求：（1）能够满足系统的功能要求，所选元器件的精度和稳定性都要与粮仓环境相适应。（2）在满足技术要求的情况下，优先选用高性价比元器件，降低成本。（3）选择的元器件要具有一定互换性，尽量选择被广泛使用过的，以降低开发风险。（4）元器件的电路连接要尽可能地简单，增强系统的稳定性和抗干扰性。微控制器在选择微控制器时首先要考虑其能否全部满足功能要求和技术指标，微控制器作为温湿度监控系统的核心，与温湿度传感器进行数据的传输，还需要对数据信息进行分析和处理，因此，为保证系统的实时性能，对单片机的控制速度和精度有一定的要求。同时要考虑外围设备的连接，输入输出端口数量能否满足系统要求，能否正常驱动外围设备。其次，考虑到软件方面所需存储器的容量、配套开发工具是否齐全、编写软件的是否困难。除此之外，还要考虑其是否具有较高性价比、货源是否充足等问题。AT89S52系列单片机是爱特梅尔公司以MCS-51为核心，结合公司技术优势推出的一款功能更强的单片机。芯片经过高标准的环境检测，即使在恶劣的环境中也能正常工作，因此，在各类电子系统都有广泛的使用。针对本系统较为恶劣的粮仓环境也能较好地满足要求，综合考虑选择AT89S52作为本系统核心。其主要功能特性如表2-1所示：表2-1AT89S52主要功能特性 主要功能特性8位字长中央处理器工作电压4~5.5V8KB的系统内可编程FlashROM全静态工作频率：0~33MHz256字节内部RAM全双工串行口通道兼容80C51指令系统和引脚低功耗和省电模式定时监视器（看门狗）8个中断源2个数据寄存器指针三级加密位3个16位定时/计数器32位可编程I/O口AT89S52有40条引脚,引脚图如图2-3所示，采用双列直插式封装REF_Ref21069\r\h[6]，各引脚功能介绍如下：图2-3AT89S52引脚图（1）主电源引脚VCC(40脚)为供电端子，供电电压4.0~5V；GND(20脚)为接地端。（2）晶振引脚XTAL1(19脚)和XTAL2（18脚）为晶振引脚，当使用内部时钟时，在这两引脚间之间接入一个石英晶体振荡器，然后两引脚分别接入一个微调电容再接地即可产生所需时钟信号。当使用外部时钟时，从XTAL1端口输入，此时XTAL2引脚悬空REF_Ref12744\r\h[7]。（3）复位引脚RESET（9脚）作为单片机的复位引脚，需要连续输入2个机器周期以上的高电平信号，单片机才能恢复到初始状态。初始状态即：单片机的程序计数器和特殊功能寄存器全部置0，所有的输入输出引脚置1REF_Ref16424\r\h[8]。（4）输入/输出引脚AT89S52共有4个8位的输入/输出端口，分别为P0口（39~32脚）、P1口（1脚~8脚）、P2口（21脚~28脚）和P3口（10脚~17脚）。每个引脚可以单独输入或输出，也可组合进行同步输入输出。同时P3口引脚具有第二功能REF_Ref19229\r\h[9]，详细介绍见表2-2。表2-2P3引脚第二功能P3引脚 第二功能信号第二功能P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.2INT0外部中断0P3.3INT1外部中断1P3.4T0定时器0输入P3.5T1定时器1输入P3.6外部RAM写选通P3.7外部RAM读选通温湿度传感器在温湿度检测领域，早期由于技术的限制，不能同时对温湿度测量，而且传感器的外围电路都要经过外部复杂的信号调理、标定和校准过程，测量精度也不能保证。SHT11在结合传感器技术和CMOS技术的基础上，在芯片内部装有模/数转换器、信号放大器、二线串行接口、冗余校验寄存器等器件，可以直接输出自校准的温湿度数字量，大大减少了外围硬件电路，具有数字式输出、免调理、免标定、自校准等优点，使用起来十分方便。芯片传感器信号强度也得到了增强，提高了整个芯片的抗干扰性，可以保证长期使用，并且为了保证相同传感器之间的功能一致性和互换性，片内烧有校准数据。SHT11工作电压为：2.4V~5.5V；湿度精度：±3%RH；温度精度：±0.4；两者均能满足本系统设计要求REF_Ref21333\r\h[10]；SHT11与单片机连线简单，只需连接四个引脚，第一引脚(GND)接地，第四引脚(VDD)接电源，第二引脚（DATA)串行数据，第三引脚（SCK）时钟输入。其他NC引脚（NotConnected）表示不连接。图2-4为SHT11传感器引脚图。图2-4SHT11传感器引脚图液晶显示屏在以单片机为核心的嵌入式系统中，数码管、液晶显示屏、LED常用作显示器件REF_Ref21405\r\h[10]。数码管通常由七个或八个LED组成，只能用来显示数字和一些的简单字母，而液晶显示屏则能够用来显示汉字、英文甚至一些图像。液晶显示屏外文名为LiquidCrystalDisplay，通常简称为LCD。具有质量轻、体积小、低功耗等优势，在计算器、电子仪表等检测仪器上得到了广泛的应用，逐渐成为各种嵌入式电子产品的理想显示器。LCD通常分为段位显示屏、字符显示屏和点阵图形显示屏。其中，字符式液晶显示屏凭借着显示内容广泛、价格便宜、使用简单、外形美观等优点，逐步取代普通数码管显示。而本系统所用的LCD1602，属于字符型LCD，专门用来显示字母数字以及一些特殊符号，显示范围只有两行，每行最多可用十六个地址，该芯片的字符数量足够显示本系统的温湿度值。在显示温湿度界面，将检测到的温度用“Temp：”英文缩写显示在第一行，将检测湿度用“Humi：”英文缩写显示在第二行。在按键输入调节温湿度范围界面，“H”表示上限，“L”表示下限。LCD1602的主要参数包括：1.显示字符容量：16字×2行；2.芯片工作电压：4.5V~5V；3.最佳工作电压：5V；4.字符尺寸大小：2.95×4.35（W×H）mmREF_Ref5624\r\h[10]。选择典型懂得带背光的16引脚LCD1602，需要时可调整显示屏亮度。各引脚说明如表2-3所示：表2-31602字符型LCD引脚引脚编号符号说明引脚编号符号说明1VSS电源地9DB2数据总线22VDD电源正极10DB3数据总线33VL液晶显示偏压信号11DB4数据总线44RS数据/指令寄存器选择（H/L）12DB5数据总线55R/W读/写选择（H/L）13DB6数据总线66E使能信号14DB7数据总线77DB0数据总线015BLA背光电源线8DB1数据总线116BLK背光地线温湿度调节设备固态继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器，具有很高的灵敏度，采用低电量小电流输入信号便可直接驱动大功率的执行器，兼容数字逻辑电路，可实现更多功能。与电磁继电器相比，没有火花电弧，没有机械磨损，并且具有良好的耐湿性、防霉性，工作更加安全可靠。在要求高性能、高可靠性的系统中应用广泛，如仪表、医疗设备、照明系统、家用电器等应用系统。基于固态继电器的种种优点，本文设计仓库温湿度监控系统，其温湿度控制电路的控制器件选用施耐德交流固态继电器SSRREF_Ref6786\r\h[11]。本系统中，继电器可用于反应温湿度控制信号，当温湿度超过初设值时，经过单片机的分析判断，输出低电平控制三极管导通驱动继电器动作，相应设备开启，开始加热、降温、加湿和除湿，当温湿度回到设定范围内，不再输出电平信号，继电器关闭。粮食储藏环境普遍要求低温低湿，故本系统主要对粮仓内进行降温除湿，防止发霉腐烂，而升温和加湿则主要为了保持粮食原有品质。粮仓的加热可以通过加热风机或照明灯实现，本文采用铝箔玻纤发热片，具有加热均匀、节能省电、价格低、容易安装等优点，可以对粮仓起到加热干燥作用，还可以防寒防潮防霉。并且针对小麦等耐高温的农作物，可以通过加热到一定温度杀死不耐高温的虫害。降温采用蒸发式冷风机，可起到通风、降温、换气、除尘、加湿的作用，主要由水帘和电机组成，通过水蒸发吸热将热量带走，耗电量相比传统空调节省了7/8，是一种新型节能环保设备。除湿采用除湿机，适用面积为10~20平方米，用以吸收排除仓库中的水分，保持干燥。加湿采用加湿机，适当增加粮仓水分，提高粮食品质。系统硬件电路设计硬件电路设计原则与硬件开发环境选择好元器件之后，便需要根据元器件的引脚功能，通过设计硬件电路将单片机与外围设备组成一个完整系统。硬件电路的设计需要考虑两方面内容。首先需要考虑对单片机系统进行一定的拓展，单片机最小应用系统的输入输出端口数量有限、驱动外设能力弱、存储器容量小，难以满足复杂系统的控制要求。其次要考虑端口的分配，根据模块所需划分端口。系统的拓展和配置应当遵循以下要求：（1）尽量采用一些典型的外围电路，减少失误，使得系统标准化。（2）设计硬件电路时要同时考虑到软件设计方案的实现，学会采用硬件软件化等方法，以提高系统可靠性，减少硬件成本。（3）硬件上采取电容滤波设计，增强系统抗干扰性。（4）考虑单片机驱动负载的能力，与外围器件性能匹配。Protues作为嵌入式系统设计领域中应用最广泛、功能最全面的仿真开发平台，它的数据库中包含了如AVR、PIC、和8051等主流单片机模块。Proteus不仅能够进行电子电路原理图的设计，还能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况REF_Ref30512\r\h[12]。在Proteus中绘制好原理图后，写入经过Keil编译好的代码文件，便可在Proteus中查看到模拟的工作状态和工作过程REF_Ref22515\r\h[13]。软件的应用克服了传统单片机应用系统设计的局限性。即使在没有硬件实物的情况下，也可利用Protues和KeilμVision5在线完成对单片机应用系统的仿真开发，缩短实际应用系统的开发周期，也降低了系统开发成本REF_Ref32546\r\h[14]。硬件电路本系统硬件电路包括单片机最小系统电路、传感器数据采集电路、LCD显示电路、报警电路、按键输入电路、温湿度调节电路。单片机最小系统电路单片机最小系统是指单片机可以正常执行程序指令的最简电路组成。基本条件如下：（1）电源：驱动电子电路正常进行工作，选用的AT89S52需要5V的供电，所以40脚接+5V，20脚接地。在一个完整的单片机应用系统中，为了避免各模块之间相互干扰，可分模块供电。（2）：接高电平，表示此时执行片内程序存储器指令。（3）振荡电路：为单片机提供一个频率和幅值稳定的脉冲序列，单片机通过此脉冲序列将内部电路协调一致，同步工作。AT89S52的18引脚和19引脚为晶振引脚，接入一个11.0592 MHz的晶振，为了保证晶振起振，维持震荡信号的稳定，需要外加两个30pF的电容REF_Ref10692\r\h[15]。（4）复位电路：作为从外部将单片机重新启动的辅助电路，可以在单片机上电时自动完成复位，也可以在单片机出现死机或程序跑飞时，手动复位重新启动REF_Ref12628\r\h[16]。大多采用电容和电阻搭建的RC充放电路，在上电阶段，在单片机复位端口产生一个几十毫秒的复位电平。最小系统电路如图3-1所示。 图3-1最小系统电路图传感器数据采集电路本系统选用SHT11温、湿度传感器采集温湿度信号，采用I2C方式与单片机连接，需要两个引脚来完成数据传输。将2脚(DATA）接在P2.4上，将3脚（SCK）接在P2.3上，作为数据传输和时钟传输线。除此之外1脚接地，4脚接电源2.4~5.5V。图3-2为SHT11硬件连接图。 图3-2单片机与SHT11硬件连接图液晶显示电路LCD1602液晶模块将温湿度传感器采集的数据转化成直观显示的数据。根据前面单片机介绍可知，P0口无内置上拉电阻，不能输出高电平，因此需外接上拉电阻。将RS、RW、E引脚分别接到P2口的P2.5、P2.6、P2.7上。将VDD引脚接电源，VSS和VEE引脚接地。选用RESPACK-8排阻作为上拉电阻，接入P0口。图3-3为液晶显示电路。图3-3LCD1602液晶显示电路报警电路蜂鸣器按照内部有无振荡源分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器REF_Ref13608\r\h[17]。本系统选用无源蜂鸣器，价格低廉，并且可以控制声音频率，改变输入信号高低电平的占空比还可改变声音的高低。单片机输出的电流较小，只有几十毫安大小，难以直接驱动蜂鸣器。因此，需要加上一个NPN三极管，将单片机的引脚P1.4连接到三极管的基极，用来控制三极管的导通和截止，那么单片机只需输出一个较小电流便可控制集电极到发射极的大电流，使用放大的电流即可驱动蜂鸣器。通过查阅电路设计手册，取限流电阻为200欧姆。图3-4位报警电路。图3-4报警电路按键电路按键部分主要通过单片机读取与按键相连接的端口状态，在主循环中不断检测其端口电平来判断按键是否按下，用以设置系统参数。在单片机应用系统中，按键常用来作为数据输入、命令输入，进行一些人为参数的设定。本系统中，需要切换温湿度界面，并且对极限值进行加减，为了减少硬件的浪费，可以利用软件编程实现一键多能，因此，只需采用3个独立按键，将按键S0、S1、S2分别接到P1.5、P1.6、P1.7引脚上，由于采用按键配置要求不高，故外接上拉电阻阻值取较低值。查阅电路设计手册，上拉电阻阻值取200欧姆。按键电路如图3-5所示。设置温湿度范围时，按键S0，LCD显示温湿度的最高最低设定值，当按下S0时，首先可以设置温度最高值，按下按键S1减小最高温度设定值，按下按键S2增加最高温度设定值。再次按下按键S0可以设置温度最低值，再次按下，切换到湿度最高值设定，直到回到温湿度的采集显示页面。图3-5按键电路温湿度调节电路温湿度监控系统除了检测环境温湿度、设置温湿度上下限两大功能外，还需要针对不同越线温湿度情况进行相应处理。主要有四种情况，温度值低于温度最低值，温度值高于温度最高值，湿度值低于最低湿度值，湿度值高于最高湿度值。针对这四种情况，采用最简单的控制方法，用四个固态继电器分别控制加热片、冷风机、加湿器、除湿器。由于单片机输出驱动能力较小，难以直接控制固态继电器动作，故采用PNP三极管来放大单片机的输出电流。分配单片机的P1端口来驱动继电器，与PNP三极管基极相连，控制设备接到继电器的常开触点。当超过上下限时，相应端口置为低电平，此时三极管导通，驱动继电器动作，常开触点闭合，电路导通，相应设备开始工作。可以在三极管电路上并联以LED指示灯，再加上限流电阻，可以更清楚地观测到设备工作情况。电路原理总图将各模块组合起来，便组成了一个完整的应用系统。在Protues中采用标号连线，给不同引脚标上相同的符号，表示两引脚相连，不必将电路都连接到单片机引脚上，符合模块化设计思想，电路清晰易懂。电路原理总图如图3-6所示。图3-6电路原理总图系统软件设计编程语言的选择及编程软件在以单片机为核心的嵌入式系统中，常采用汇编语言和C语言进行软件开发。汇编语言所写的代码简短，执行速度快，可直接对硬件进行操作，但是要求对单片机硬件结构了解详细，否则难以读懂复杂的程序。而随着计算机技术的成熟，应用C语言编写程序进行单片机应用系统开发已经成为主流REF_Ref15117\r\h[18]。C语言应用灵活方便，可移植现有的模块程序，不需对单片机硬件深入了解，也可直接对硬件进行操作，并且可以采用模块化开发，使得一个函数模块实现一种功能，大大缩短了开发周期。KeilC51编译器是一款采用工业标准，常用于单片机C语言程序开发的工具。它支持所有8051系列单片机，并具有断点仿真、存储器可视化仿真和编译功能。程序编译后，可在窗口观测到具体的警示信息和出错信息，提示程序存在的语法错误。支持以分组模块的形式进行调试，并保留了汇编程序高效、快速的优点，生成目标代码的效率非常高。故选择KeilC51作为系统软件设计工具REF_Ref22313\r\h[19]。本系统软件设计的主要任务就是在KeilC51开发环境中，利用C预言编写源程序，对编写好的源程序进行编译处理，然后将生成的.HEX写入单片机进行调试和仿真。主程序模块系统程序设计采用化整为零的软件设计方法，针对不同的功能模块编写不同的模块子程序，依次对各个模块进行调试仿真，在仿真软件调试没有错误后，通过主程序调用各功能模块。根据系统需要实现的功能，将程序划分成温湿度显示子程序、温湿度读取子程序、温湿度异常处理程序、上下限温湿度阀值调整子程序。主程序中首先需要对一些参量赋初值，包括软件初设的温湿度最高值和最低值。当粮仓环境含水量较少和温度较低的情况下，对粮食储存最为有利。故本系统初设温度最高值为25℃，最低值为5℃，湿度最高值为25%RH,湿度最低值为5%RH。然后初始化LCD1602、SHT11，进入while主循环，检测“设置”按键是否按下，如果没有按下，则执行温湿度检测函数，并对检测到的数据进行处理比较，不在设定范围内，则做出相应处理；如果“设置”按键按下，则进入修改初始预设值函数，对初始预设值进行修改；修改完毕，通过“设置”键返回了温湿度显示界面。主程序流程图如图4-1所示。 图4-1主程序流程图温湿度显示子程序LCD1602显示字符首先需要考虑三个方面内容：（1）字符产生：在程序只需定义好要显示的常量，它将在编译之后生成标准的ASCII代码，写入LCD后，通过查找ROM字符库找出对应的字符自动显示出来。（2）显示模式的初始化设置：根据所需的显示要求，对光标和字符显示效果进行设置。（3）确定预显示字符位置：可显示区域包括从第一行的00H到0FH十六个地址和第二行的40H到4FH十六个地址。编程时将预显示位置地址加上80H才是预显示位置的指令代码。本系统显示方式：检测界面，第一行第一列开始显示形如“Temp:023.0C”的温度字样，第二行第一列开始显示形如“Humi:018.6%RH”湿度字样；按键输入界面，第一行显示“Temp:H:20CL:10C”,第二行显示“Humi:H:20%L:10%”。显示模式设置：根据显示模式指令表，写入以下设置命令：“38H”规定显示字符数量和数据传输接口数量；“06H”使得光标右移一位，即地址加1；“06H”表示开启显示，但不显示光标；“01H”对当前屏幕进行清屏。在每次写指令之前都需要先检查LCD是否处于忙碌状态，LCD的忙碌标志位为BF，与D7口线相连，在本系统中与单片机的P0.7引脚相连。当检测到P0.7引脚电平为低电平“0”，表示LCD不忙，执行写入命令；当检测到P0.7引脚电平为高电平“1”，表示LCD处于忙碌状态，继续等待。LCD的驱动程序流程图如图4-2。图4-2LCD1602驱动程序流程图根据流程图，LCD显示子程序中先定义了“lcd_init()”初始化函数；然后定义了“check_busy()”检测忙函数、“lcd_write_com(com)”写地址函数、“lcd_write_date(date)”写数据函数。根据这些基本函数便可以编写单个字符显示函数lcd_write_char(add,dat)和字符串显示函数lcd_write_str(add,*dat）。温湿度读取子程序图4-3为SHT11工作时序图。使得SHT11进行数据采集的过程为：启动，写入控制字，读出测量结果。图4-3SHT11工作时序图（1）启动传输根据时序图可知，启动传感器SHT11方法为在SCK值为1时，控制单片机将DATA端口电平由高变低，SCK经过一个周期后，再使DATA端口电平由低变高。操作完成后，传感器开始测量。因此，SHT11子程序中需要定义一个启动函数transstart（），用于启动传输,如图4-4。图4-4启动函数程序（2）SHT11连接复位启动后，单片机首先控制DATA数据线发出8位测量命令，测量命令中前3位为固定地址码000，后五位为命令代码。表4-1为SHT11命令代码。表4-1SHT11命令代码命令地址码命令代码温度测量00000011湿度测量00000101读状态寄存器00000111写状态寄存器00000110发送完8位数据后，在SCK第9个上升沿之前，将DATA线拉低，表示传感器已经收到了测量命令REF_Ref22855\r\h[20]。在第九个时钟之后，传感器开始测量。因此，程序中设有连接复位函数s_connectionreset（）。图4-5复位函数程序（3）读出测量结果每读取一个字节，单片机需将DATA电平拉低，以确认成功收到该字节。温湿度异常处理子程序初始化SHT11温湿度传感器，读取温湿度值，随后进行判读。当环境温度大于预设温度最大值25℃时，继电器1闭合，冷风机工作，如果环境温度继续升高，高于预设最高温度值5℃时，蜂鸣器每间隔600ms报警；当环境温度小于预设温度最小值10℃时，继电器2闭合，加热片工作，如果环境温度继续降低，低于预设最低温度值5℃时，蜂鸣器每间隔600ms报警；当环境湿度大于预设湿度最大值25%RH时，继电器3闭合，除湿器工作，如果环境湿度继续升高，高于预设最高湿度值5%RH时，蜂鸣器每间隔600ms报警；当环境湿度小于预设湿度最小值5%RH时，继电器4闭合，加湿器工作，如果环境湿度继续降低，低于预设最低湿度值5%RH时，蜂鸣器每间隔600ms报警；具体流程如图4-6：图4-6温湿度异常处理子程序流程图程序中设有延时函数delay，利用for语句循环完成系统的延时，可以针对本系统所采用的无源蜂鸣器，通过对其连接的单片机端口置位“1”、“0”和延时操作，即可产生高低电平的方波，驱动蜂鸣器震动发声；针对本系统所采用的的独立按键在闭合和断开时，可能出现的触点抖动现象，也可通过延时函数进行软件消抖；在对LCD1602进行初始化设置时，通过延时以确保初始化成功。因此，延时函数在各个模块都有所调用。温湿度上下限调整子程序初始化按键，如果检测到“设置”按键S0按下，则进入修改温湿度预设值模式，首先设置的值为温度最高值，此模式通过按键“加”S1和按键“减”S2调节最高温湿度值和最低温湿度值，再次按下“设置”按键S0，可设置温度最低值，再次按下设置键，设置湿度最高值，然后是湿度最低值。再次按下“设置”按键S0则会回到温湿度显示界面。流程图如图4-7。图4-7温湿度上下限调整子程序流程图系统调试与分析在完成硬件和软件设计后，首先检测硬件电路连接是否正确，确保硬件可行后，对主程序、显示温湿度子程序、读出温湿度子程序、温湿度异常处理程序、上下限温湿度阀值调整子程序进行编译和调试，检测各模块能否满足系统的功能要求和技术指标，在满足功能的情况下，再对软件进行调整和再次测量，改善系统性能。温湿度偏差分析软件件编写之后，在KEIL中进行编译，没有错误后，打开电路图，双击AT89S52单片机，出现如图5-1界面，将软件编译生成的.HEX文件写入，进行可视化仿真。图5-1单片机程序写入图当温度和湿度均处在设置范围内，可以通过调节Protues中SHT11元件上的“↑”“↓”来模拟粮仓温湿度的变化，可以观测到如图5-2的显示界面。图5-2温湿度变化仿真图可以观测到，温湿度调节设备对应指示灯没有亮起，继电器也没有动作，蜂鸣器未发声，模拟设置环境湿度为19%RH,温度为18℃。而液晶显示温度为18.1℃，湿度为19.5%RH。温度的误差大小为0.1℃，湿度的误差大小为0.5%。系统要求温度精度小于1℃，湿度精度小于+5%RH。多次调节SHT11模拟粮仓环境温湿度变化，显示的温湿度数据随之改变，满足系统误差要求，测试通过。按键输入功能调试按下“设置”按键，可以观测到液晶显示屏由正常的温湿度显示界面，切换到如图5-3设置界面。图5-3温湿度设置界面可以观测到显示屏第一行显示“Temp：H：20CL：10C”，表示温度的最高值为20℃,温度最低值为10℃。第二行显示“Humi:H:20%L：10%”，表示相对湿度的最高值为20%RH，最低值为10%RH。“设置”键第一按下时，可通过“加”、“减”按键修改温度上限值，再次按下“设置”键，切换到温度下限值，也可通过“加”、“减键”进行修改。第三次按下“设置”键修改湿度上限值，第四按下“设置”键可修改湿度下限值。第五次按下“设置”键，则回到温湿度显示界面。自动控制功能调试同样调节SHT11模拟粮仓温湿度变化，首先使得温度和湿度均超过上限值，但小于报警阈值。可以观测到如图5-4页面。图5-4温湿度超上限可以观测蜂鸣器并未报警，但表示除湿的黄色指示灯和表示降温的绿色指示灯均亮起，控制除湿机和制冷片的继电器也动作，表示设备已经启动。然后使得温湿度小于下限值，同样未超过报警阈值，观测界面如图5-5，表示加湿的蓝色指示灯和表示加温的红色指示灯均亮起，控制加湿机和加热片的继电器也正常动作。经过测试发现，继电器能针对越限温湿度实时响应，满足系统设计要求。图5-5温湿度超下限报警功能调试温湿度最初设定范围为：10~20℃,10%~20%RH。报警阈值的设定是比最小设定值小五个单位，比最大设定值大五个单位。即温度小于5℃、湿度小于5%RH、温度大于25℃、湿度大于25%RH时，蜂鸣器报警。四种情况分别如图5-6、5-7、5-8、5-9。 图5-6温度小于5℃ 图5-7湿度小于5%RH图5-8温度大于25℃图5-9湿度大于25%RH可以观测到，当超过报警阈值，液晶显示屏正常显示温湿度，但相应继电器发出动作，使常开触点闭合，温湿度调节设备回路导通，设备开始工作。同时可以听到蜂鸣器发出哔哔的报警声，表示此时温湿度明显超过了设定范围，依靠设备自身难以调节，需要人工参与。工程与社会本课题研究过程中应用了单片机技术、数字电路技术、传感器与检测技术和计算机C语言的编程。单片机又称微型计算机，既具有计算机的处理能力，又具有微型化的特点，常嵌入到各种仪器仪表中，使得仪器仪表更加智能化、微型化REF_Ref18203\r\h[21]。本系统采用Protues进行模拟化仿真，克服了传统单片机应用系统设计的局限性，即使在没有硬件投入的情况下，也可利用Protues和Keil在线完成对单片机应用系统的仿真开发，缩短实际应用系统的开发周期，也降低了系统开发成本。温湿度检测在仓储管理、农业生产、冷链运输、生产制药等日常生活中都有着广泛的应用。大多要求对温湿度进行实时监测，并且要针对不同的温湿度变化进行一定的控制。本课题所设计的温湿度监控系统，适用于小型粮仓，在满足实时监测和控制的同时，具有结构简单、测量精度高、价格便宜的优点。总结与展望本课题主要对小型粮仓的温湿度监控系统进行了设计，其主要内容从温湿度控制系统设计及主要元器件选型开始，其中详细说明了AT89S52单片机、SHT11传感器、LCD1602显示屏的功能特性和技术指标。然后针对不同功能模块进行了硬件电路的设计和子程序的编写，为了提高系统的可靠性和实用性，整个系统设计过程中都遵循着一定的规范。同时，不论从硬件电路设计、软件编程，还是系统功能测试，都采用模块化的设计思想，大大提高了系统的可维护性。经过测试，系统能够实现温度显示、按键输入、自动控制和报警功能，温湿度的测量精度也达到了系统要求。传感器技术和通信技术的发展，使得测量的精度越来越高，系统的监视越来越方便，越来越智能化。本系统主要针对农户建立的小型粮仓，考虑到粮仓体积较小，对温湿度的实时性要求不高，故采用单片机与硬件的简单传输和简单的比较控制。如果推广至对温湿度有较高要求，可采用PID控制算法对温湿度进行精确的恒温恒湿控制REF_Ref23008\r\h[21]。而对于检测区域更加的场所，可加无线通信模块，进行无线数据传输，或通过485等总线连接上位机进行监控REF_Ref23077\r\h[22]。参考文献游建章.自给自足、自力更生与合作安全[D].浙江大学,2004.刘慧.我国粮食产量实现了“八连增”，但是粮食产后总损失相当于6000多万亩良田粮食产量——做好粮食储存刻不容缓.[N].经济日报，2012.01.