毕业论文-大型粮仓温湿度检测系统的设计.doc
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1、毕业论文-大型粮仓温湿度检测系统的设计 学号毕 业 设 计论 文大型粮仓温湿度检测系统的设计教 学 系 信息工程系 指导教师 专业班级 自动化1081 学生姓名 二一二 年 六 月毕业设计 论文 任务书学生姓名专业班级自动化1081班指导教师工作单位华夏学院信息系设计 论文 题目大型粮仓温湿度检测系统的设计设计论文主要内容查阅相关资料了解课题的相关背景应用以及研究的意义和目的大型粮仓温湿度检测系统的设计方案的确定与论证画出系统的整体框图控制系统原理图的硬件设计系统软件框图设计撰写符合学校相关要求字数格式图表的毕业论文要求完成的主要任务及其时间安排1主要任务 设计一种单片机过程控制系统实现温湿度
2、检测的功能 2时间安排第周查阅相关文献资料明确研究内容了解研究所需确定方案完成开题报告第周第周第周完成并修改毕业论文第周 准备论文答辩1 陈明荧编著8051单片机课程设计实训教材M 清华大学出版社 20042 房小翠等编著单片微型计算机与机电接口技术M 国防工业出版社 200 3 翟春艳岳修正肖宏夏涛基于单片机的温湿度感测系统的实现J 电子设计工程 2011 12 4 钟晓伟宋蛰存基于单片机的实验室温湿度控制系统设计J 林业机械与木工设备 2010 01 5 王武礼杨华基于SHT11的粮仓温湿度测控系统的设计J 仪表技术与传感器 2010 09 12以下是安全的不会发生温度突变一旦粮库进水结露
3、是粮食的含水量达到20以上时由于粮粒受潮胚芽萌发新陈代谢加快而产生呼吸热是局部粮食温度突然升高必然引起粮食霉变可能造成无法挽回的损失因此设计出一种经济适用的粮仓温湿度智能检测系统是非常有必要的单片机自诞生以来给全世界人类的生活和工作起到了剧烈的作用利用单片机进行温湿度检测处理和显示具有实时性好成本低稳定性高等优点通过该系统的设计这样他们的就业面会更加宽广也可以满足当今社会对单片机开发人才的大量需求基本内容和技术方案设计内容1设计相应的信号采集电路执行电路等硬件电路2实现各环境要素的自动检测3通过单片机汇编语言编制数据采集分析采集显示修改参数设计控制等程序功能模块设计方案1采用模拟温湿度传感器转
4、换结果需要运算放大器传给单片机它控制虽然简单但电路复杂不容易实现对多点温湿度监控容易出现误差导致测量结果不准确2进行传感器的硬件电路的设计3数码管显示及报警电路的设计3进度安排第周查阅相关文献资料明确研究内容了解研究所需确定方案完成开题报告第周第周第周完成并修改毕业论文第周 准备论文答辩1Abstract 71绪论 811选题背景 8 12设计目标 8 com能 8 com术参数 8 2 设计方案 921 系统的总体框图 922温湿度传感器的选择 9 23信号采集通道的选择 10 24 本章小结103 主要芯片简介1131 DHT11数字传感器 11com 主要特性11com 应用领域11 c
5、om 接口说明11 com 电源引脚11com 封装信息11 com DHT11引脚图 12 com 注意事项12 32 ADC0832与单片机89C5113 com AD转换 13com 单片机89c51 1533 本章小结22 4 硬件设计2341 显示与报警的设计23com 显示电路23 com 报警电路2442 本章小结25 5 软件设计26 51标度变换的实现 2652 主程序流程图2653 T0中断流程图2754 报警子程序流程图2855 温湿度采样子程序流程图296 结论3061 总结3062 改进思路30com面 30com面 30参考文献33附录A 33附录 B 汇编程序34
6、附录C proteus仿真总电路图致 谢44摘 要本毕业设计是应用单片机的温湿度系统要由温度湿度采集AD转换控制显示部分组成单片机为控制中心芯片具有4KB的快擦写可编程擦除只读存储器EEPROM256KB片内RAM3个16位定时计数器个中断源无需进行系统扩展既可满足任务要求能较大幅度提高系统的性价比温湿度传感器性价比高该系统除了能显示温湿度以外 还能设置温湿度报警值The graduation project is based on the single chip design temperature and humidity monitoring system mainly by tempe
7、rature humidity acquisition AD conversion microprocessor control digital display usb connector composed of six partsThe design of the control center using 89c51 microcontroller the chip has 4KB of flash programmable erasable read only memory EEPROM 256 KB on-chip RAM 3 16-bit timer counters six inte
8、rrupt sources both without the need for system expansion to meet mission requirements can greatly improve the systems cost The temperature and humidity sensor I use is dht11 he cost effective DHT11 digital temperature and humidity sensor is a calibrated digital signal output with the temperature and
9、 humidity combined sensor Its application-specific digital modules acquisition and temperature and humidity sensor technology to ensure that products with high reliability and excellent long-term stability Sensor includes a resistive element and a sense of wet NTC temperature components and with a h
10、igh-performance 8-bit microcontroller connected So the product has excellent quality fast response anti-interference ability high cost performance advantagesIn addition the system in addition to showing the outside temperature and humidity but also set the temperature and humidity alarm thresholdKey
11、words Temperature and humidity 89C51 microcontrollerdht11 Sensor1绪论 11 研究背景由古至今粮仓粮食的存储是否得当对国家的经济能否正常合理的运行有很大的影响但是在以前的经济和科技水平有限所以我国粮食的存储的环境很差管理落后粮库管理的重点之一就是要合理布置测温点经常检查温度变化以便及时发现粮食的发热点减少粮食的损失然而粮堆的热传递又是那样的缓慢使人感知极差需要管理人员经常进入闷热呛人的仓房内观察温湿度不断进行翻仓通风这种繁重的体力劳动不仅对人体有极大地伤害而且不科学不及时所以粮食虫蛀霉变的情况时有发生12设计目标com能1检测温度
12、湿度2显示温度湿度3过限报警com术参数 1温度检测的范围 -30552测量精度 23湿度检测的范围 20-90RH4检测精度5RH5显示方式 温度四位显示 湿度四位显示 报警方式 三极管驱动的蜂鸣音报警2 设计方案温湿度监测系统要满足以下条件能完成数据采集和处理显示串行通信输出控制信号等多种功能由数据采集数据调理单片机等4个大的部分组成该测控系统具有实时采集检测内的温湿度实时对监测到的实时根据的功能图3-1 系统总体框图本设计由信号采集信号分析和信号处理三个部分组成的一 信号采集 由dht11温湿度传感器和多路模式选择开关组成二 信号分析 由AD转换器和单片机80c51组成三 信号处理 由串
13、行口LCD显示器和报警系统等组成22温湿度传感器的选择 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术确保产品具有极高 的可靠性与卓越的长期稳定性传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测 温元件并与一个高性能8位单片机相连接因此该产品具有品质卓越超快响应抗干扰能力强性价比极高等优点每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准校准系数以程序的形式储存在OTP内存中传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数单线制串行接口使系统集成变得简易快捷超小的体积极低的功耗信号传输距离可达20米以上使其成为各类应用甚至最
14、为苛刻的应用场合的最佳选则产品为4针单排引脚封装连接方便特殊封装形式可根据用户需求而提供23信号采集通道的选择 在本设计系统中温度输入信号为4路的模拟信号这就需要多通道结构采用多路分时的模拟量输入通道这种结构的模拟量通道特点为对ADCSH要求高处理速度慢硬件简单成本低软件比较复杂如图2-1所示图2-1多路分时的模拟量输入通道24 本章小结在本章中主要讲了温湿度传感器的硬件选择和信号采集通道的选择这些选择是在实用性和价格低廉方面考虑的如果条件允许可以选择性能更加强大的传感器和一个专门的多路选择的的模块在下一章中介绍系统的总体设计所用到主要芯片3 主要芯片简介31 DHT11数字传感器数字温湿度传
15、感DHT11是由广州奥松有限公司生产的一款温湿度一体化的数字传感器图3-2 dht11应用电路com 电源引脚DHT11的供电电压为355V传感器上电后要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令电源引脚VDDGND之间可增加一个100nF的电容用以去耦滤波com 封装信息图3-3 dht11封装图com DHT11引脚图图3-4 引脚图com 注意事项温度影响 气体的相对湿度在很大程度上依赖于温度因此在测量湿温时应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线 路板在安装时应尽可能将DHT11远离电子元件并安装在热源下方同时保持 外壳的良好通风为降低热传导D
16、HT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可 能最小并在两者之间留出一道缝隙光线长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中会使性能降低配线注意事项DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量推荐使用高质量屏蔽线32 ADC0832与单片机89C51com AD转换com1 AD转换器的特点ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率双通道AD转换芯片由于它体积小兼容性强性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎其目前已经有很高的普及率学习并使用ADC0832 可是使我们了解AD转换器的原理有助于我们单片机技术水平的提高ADC0832 具有以下特点8位分辨率双通道AD转换输入输出电平与TTL
17、CMOS相兼容5V电源供电时输入电压在05V之间工作频率为250KHZ转换时间为32S一般功耗仅为15mW8P14PDIP双列直插PICC 多种封装商用级芯片温宽为0C to 70C工业级芯片温宽为40C to 85CADC0832 为 8 位分辨率 AD 转换芯片其最高分辨可达 256 级可以适应一般的模拟量转换要求其内部电源输入与参考电压的复用使得芯片的模拟 电压输入在 05V 之间芯片转换时间仅为 32S据有双数据输出可作为数据 校验以减少数据误差转换速度快且稳定性能强独立的芯片使能输入使 多器件挂接和处理器控制变的更加方便通过 DI 数据输入端可以轻易的实现 通道功能的选择com3 芯
18、片顶视图图3-5 ADC0832 芯片顶视图芯片接口说明GND 芯片参考 0 电位地DI 数据信号输入选择通道控制DO 数据信号输出转换数据输出CLK 芯片时钟输入VCCREF 输入及参考电压输入复用CS 片选使能低电平芯片使能CH0 模拟输入通道 0或作为 IN-使用CH1 模拟输入通道 1或作为 IN-使用com4 ADC0832 与单片机的接口电路ADC0832与单片机的接口电路如图3-7所示图3-6 接口电路图com5 单片机对 ADC0832 的控制原理正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线分别是 CSCLK DODI但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时
19、有效并与单片机的接口是双 向的所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用见图 3-7当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平此时芯片禁用CLK 和DODI 的电平可任意当要进行AD转换时须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束此时芯片开始转换工作同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲DODI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的 数据信号在第1个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平表示启始信号在第 23个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能其功能项见表3-1表3-1 Adc0832 单端 mux 模式Mux 地址频道S
20、gldifOddsign011011表3-2 Adc0832 多端 mux 模式Mux地址频道SgldifOddsign0100-01-如表所示当此 2 位数据为10时只对 CH0 进行单通道转换当 2 位数据为11时只对CH1进行单通道转换当2位数据为00时将CH0作为正输入端 INCH1 作为负输入端 IN-进行输入当 2 位 数据为01时将 CH0 作为负输入端 IN-CH1 作为正输入端 IN进行 输入到第3个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用此后 DODI 端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取从第4个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7随后每
21、一个脉冲下沉 DO端输出下一位数据直到第 11个脉冲时发出最低位数据 DATA0一个字节的数据输出完成也正是 从此位开始输出下一个相反字节的数据即从第11个字节的下沉输出 DATD0随后输出 8 位数据到第19个脉冲时数据输出完成也标志着一次 AD 转换的结束最后将 CS 置高电平禁用芯片直接将转换后的数据进行处理就可以了更详细的时序说明请见89C51是MCS-51系列单片机中CHMOS工艺的一个典型品种 其它厂商以8951为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为89C51系列该系列单片机是采用高性能的静态8C51 设计 由先进CMOS 工艺制造并带有非易失性Flash 程序存储器 全部支1
22、2时钟和6 时钟操作 P89C51X2 和P89C52X254X258X2 分别包含128 字节和256 字节RAM 32条IO 口线3 16位定时计数器 6 输4优先级嵌套中断结构1 个串行IO 口可用于多机通信IO 扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围频率可降至0 可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式空闲模式冻结CPU但RAM定时器串口和中断系统仍然工作掉电模式保存RAM的内容 但是冻结振荡器 导致所有其它的片内功能停止工作由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据 运行可从时钟停止处恢复89C51的微处理器CPU 运
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- 毕业论文 大型 粮仓 温湿度 检测 系统 设计
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