1、基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：n專業(yè)：計(jì)算機(jī)專業(yè)：計(jì)算機(jī) n學(xué)生：唐劍學(xué)生：唐劍n學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：12030120目錄目錄概述概述 1系統(tǒng)總體分析系統(tǒng)總體分析 2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4結(jié)論結(jié)論 5結(jié)論結(jié)論 5概概 述述1、課題的背景和現(xiàn)狀、課題的背景和現(xiàn)狀 如今很多企業(yè)擁有多個(gè)倉庫，倉庫溫濕度監(jiān)測(cè)面臨很難操作的境地。作為庫房管理的重要指標(biāo)，倉庫溫濕度需要進(jìn)行信息化管理，同樣能實(shí)現(xiàn)倉庫管理自動(dòng)化。現(xiàn)在，溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)有CAN總線通信設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)和共享總線型傳輸媒體方式的局域網(wǎng)使用的CSMA/C

2、D技術(shù)。概概 述述3、本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容、本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容 本文采用的是已廣泛利用的MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有有實(shí)時(shí)性好，準(zhǔn)確率高等特點(diǎn)，在模擬兩個(gè)控制設(shè)備之間的相互傳輸，i/o及寄存器數(shù)據(jù)時(shí)，MODBUS的兼容性好等原因決定了它成為綜合管理系統(tǒng)的接口。 文章中對(duì)各監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)短及適應(yīng)范圍對(duì)比分析，選擇了合適的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。選擇了基于MODBUS協(xié)議的監(jiān)控系統(tǒng)，在自動(dòng)化，綜合管理系統(tǒng)，傳輸準(zhǔn)確性等不同條件下的滿足。論文中介紹了各芯片硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)，描繪了設(shè)計(jì)和研究思想。概概 述述2、立題的目的和意義、立題的目的和意義 以單片機(jī)為核心的小型綜合計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來

3、監(jiān)控的同時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)更多功能如預(yù)設(shè)溫度控制范圍，超控報(bào)警，溫濕度有償反饋諸多功能。同時(shí)計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性體現(xiàn)在又快又準(zhǔn)，避免了各種人為因素導(dǎo)致的誤差和錯(cuò)誤。這種監(jiān)測(cè)形式可以說極大提升了實(shí)際工作效率，也擴(kuò)展溫濕度監(jiān)測(cè)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 人工進(jìn)入監(jiān)測(cè)這種方法在獲取所測(cè)數(shù)值時(shí)有相當(dāng)大不可避免的誤差和以及人為的失誤例如操作等，效率低下，準(zhǔn)確性很低；如果控制此時(shí)的溫濕度的情況時(shí)，可能并未依據(jù)真正發(fā)生的條件情況準(zhǔn)確及時(shí)地做出相應(yīng)操作，在操作可行性上，例如在某些條件和環(huán)境，需要測(cè)量人不可進(jìn)入的環(huán)境內(nèi)設(shè)施的表面溫度時(shí)，更不可能測(cè)量到直接的數(shù)據(jù)，而且有些庫房可能不允許人員再不能確定情況下進(jìn)入，測(cè)量便還需要考慮到人員

4、的安全性。不同的復(fù)雜環(huán)境下想要測(cè)量溫濕度必然會(huì)損耗大量資源和人力。 1 設(shè)計(jì)過程及工藝要求設(shè)計(jì)過程及工藝要求 一、基本功能 溫度、濕度的檢測(cè) 溫度、濕度的顯示 鍵盤設(shè)置 過限報(bào)警 升溫增濕處理風(fēng)扇啟動(dòng) 降溫除濕處理加熱器加熱 二、主要技術(shù)參數(shù) 溫濕度顯示方式：LED液晶顯示 報(bào)警方式：蜂鳴器報(bào)警 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1、總體方案設(shè)計(jì)、總體方案設(shè)計(jì)STC12C5410AD報(bào)警模塊報(bào)警模塊溫度控制溫度控制濕度控制濕度控制熱敏電阻溫測(cè)熱敏電阻溫測(cè)HF3223濕測(cè)濕測(cè)led顯示顯示鍵盤設(shè)置鍵盤設(shè)置系統(tǒng)總體分析系統(tǒng)總體分析2、硬件的選擇、硬件的選擇（1）選用MCS-52系列的12C5410AD為主機(jī)。（2

5、）熱敏電阻作為溫度測(cè)量裝置，負(fù)責(zé)系統(tǒng)溫度的測(cè)量。（3）濕度傳感器HF3223作為濕度測(cè)量裝置，負(fù)責(zé)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境濕度的測(cè)量。（4）模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809：即由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、中央控制模塊、中央控制模塊 控制器采用STC12C5410AD，它是采用單時(shí)鐘、1T機(jī)器周期的8051單片機(jī)，具有高頻低耗、抗噪能力優(yōu)秀,速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)51單片機(jī)。結(jié)構(gòu)內(nèi)置MAX810專用復(fù)位電路,10位A/D轉(zhuǎn)換,4路PWM。這系列的主要結(jié)構(gòu)有CPU、Flash、SRAM、TIMER、UART、I/O、A/D轉(zhuǎn)換模塊、SPI口、PCA、看門狗和片內(nèi)R/C振蕩器，外部晶體振蕩電路?；靖采w

6、了全部的控制和采集數(shù)據(jù)模塊。因此本系統(tǒng)CPU選用89C51芯片。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、鍵盤識(shí)別模塊、鍵盤識(shí)別模塊 tm1620為深圳市啟芯微電子有限公司所研發(fā)生產(chǎn)的鍵盤/顯示器接口芯片，其功能主要體現(xiàn)在二個(gè)方面：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)單。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、溫濕度采樣模塊、溫濕度采樣模塊 溫度傳感器 熱敏電阻ntc，在溫度越高時(shí)電阻值越低通過測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度五五.我在設(shè)計(jì)中所做的工作我在設(shè)計(jì)中所做的工作1）NTC熱敏電阻溫度傳感器性能參數(shù)熱敏電阻溫度傳感器性能參數(shù)1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)傳感器性能參數(shù)的測(cè)量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)

7、傳感器性能參數(shù)的測(cè)量硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、濕度采樣電路設(shè)計(jì)、濕度采樣電路設(shè)計(jì) 適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路HS1101的實(shí)物和符號(hào)圖如下。HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大?？諝鉂穸韧ㄟ^555振蕩電路輸出與之成反比的輸出頻率方波，所以可有表得濕度值。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)5、濕度采樣、濕度采樣 放大器LM224 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)7、逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)8、顯示模塊顯示模塊 顯示模塊由LED顯示構(gòu)成，其中8位數(shù)碼管顯示用戶給定的溫濕度上下限值，前四位數(shù)碼管顯示溫度上下

8、限值，后四位顯示濕度的上下限值，TM1620硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)9、LED簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 LED是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一種常見的輸出設(shè)備。 它由8個(gè)發(fā)光二極管（7段和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）構(gòu)成，可用來顯示09，A、B、C、D、E、F、G(小數(shù)點(diǎn))。在數(shù)碼管中，若把各二極管的陰極連接在一起稱為共陰極數(shù)碼管；若把各二極管的陽極連接在一起，則稱為共陽極數(shù)碼管。在本系統(tǒng)中采用共陰極數(shù)碼管。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)11、動(dòng)作執(zhí)行模塊動(dòng)作執(zhí)行模塊 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，

9、受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)13、報(bào)警模塊報(bào)警模塊 判斷電路報(bào)警電路 在控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。通常的做法是就是把單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)或經(jīng)過處理的信號(hào)與設(shè)定的參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 R110kQ1PNPR210kVCCBUZ1BUZZER軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、采樣轉(zhuǎn)換模塊采樣轉(zhuǎn)

10、換模塊 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、溫濕度控制模塊溫濕度控制模塊 溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對(duì)用戶輸入的溫度和濕度與當(dāng)前溫室內(nèi)的實(shí)際溫濕度進(jìn)行比較，先進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什么工作的。如溫度高于上限時(shí)需要降溫，低于下限時(shí)需要升溫，同時(shí)還要啟動(dòng)警報(bào)等等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、溫濕度控制模塊溫濕度控制模塊 結(jié)結(jié) 論論系統(tǒng)以52單片機(jī)設(shè)計(jì)了485總線溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度進(jìn)行采樣顯示，并通過判斷其是否越限對(duì)其采取相應(yīng)的措施使其降到或升到合適的范圍。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)、溫濕度傳感器、顯示模塊、報(bào)警器、溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及鍵盤等6部分組成。用戶預(yù)先輸入溫濕度報(bào)警值到程序中，該值作為系統(tǒng)閾值。溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)值傳輸給單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)比較監(jiān)測(cè)到的數(shù)值超出所設(shè)定閾值時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，并為溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括加濕模塊