毕业设计(论文)-烟草仓库温度、湿度单片机测控装置的设计.doc
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1、学科分类号: 湖南人文科技学院湖南人文科技学院 本科生毕业设计 题 目:烟草仓库温度、湿度单片机测控 裝置的设计 学生姓名: 学号: 系 部: 通信与控制工程系 专业年级: 通信工程 2007 级 指导教师: 职 称: 湖南人文科技学院教务处制 湖南人文科技学院本科毕业设计诚信声明 本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计,是本人在指导老师的指导下, 独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注 明引用的内容外,本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作 品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作
2、者签名: 年 月 日 湖南人文科技学院毕业设计 I 烟草仓库温度、湿度单片机测控裝置的设计烟草仓库温度、湿度单片机测控裝置的设计 摘 要:现代农业生产离不开环境控制,本文在对国内外温室智能控制进行深入分析 的基础上,针对温室智能化控制存在的诸多因子,将智传感器监测和单片机控制相结 合,提出了基于单片机的温湿度检测系统设计方案。 本系统采用层次化、模块化设计,整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、 计算机监控系统组成。系统以单片机为核心,以多个温度、湿度传感器作为测量元件, 通过单片机与智能传感器相连,采集并存储智能传感器的测量数据。在单片机系统中, 还要实现程序的扩展存储、数据的实时显示、超
3、限语音报警和数据辅助存储功能。单 片机作为监控计算机与智能传感器连接的中心,另一方面通过 RS232 总线与监控计算 机通信,将采集到的数据传输给监控计算机。监控计算机将单片机传输的数据进行记 录、存储、处理和报警,供工作人员浏览、记录和进行相关处理。 本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设计方案。包括系统要完 成的设计功能,达到的技术指标,系统的设计原则,由此简要介绍系统的整个组成和 系统工作原理;二是进行智能传感器的硬件电路和软件系统的设计。包括传感器的静动 态特征介绍,采用单总线技术的 DS1820 数字温度传感器测温时序、测温原理、测温电 路以及测温系统软件设计,湿敏电容
4、传感器 HS1101 的湿度测量电路,为防止模拟传感 器采集湿度数据的失真,采用了线形插值算法:三是单片机及通信接口的硬件电路及软 件系统设计。内容包括采用的 AT89S52 单片机的介绍,I2C 总线的 AT24C04 的存储扩 展,4 数码管显示输出,超限数据的语音报警,模拟 SPI 总线辅助数据存储;四是对计 算机软件系统的设计思路、工作原理和实现方法进行了阐述。首先通过 RS-232C 协议 实现单片机和计算机的连接,借助 Windows 下串行通信编程的 ActiveX 控件通过串行 接口收发数据,然后计算机作为监控机实现数据的显示、存储、查询、打印和系统设 置功能。 本系统将信息采
5、集、信息传输、信息处理等多种信息技术相互融合,采用了多种 总线技术,将温室环境多种参数监测和单片机控制理论相结合,提出一种切实可行的 温室环境监测系统,可以全面、实时、自动地对监测数据进行自动记录、存储和处理, 并将有关信息根据现场实际情况,采用最有效方式送入计算机进行处理,并可对监测 南人文科技学院毕业设计 IIII 系统进行远程控制。满足了对作物生长状态实行全面、实时、长期监测的要求。实现 了对温室环境的温湿度实时监测和控制,实现了温室环境温湿度检测的自动化和智能 化。 关键词关键词:AT89S52;:AT89S52; DS1820;DS1820; HS1101;HS1101; MMC;M
6、MC; ISD2560ISD2560 湖南人文科技学院毕业设计 III The Design of Tobacco Warehouse Temperature, Humidity Microcontroller Measure-control Device Abstract: Modern agricultural production is inseparable from the environmental control.in the light of the causes of greenhouse intelligent control,Based on thorough analy
7、sis about our national and abroad greenhouse intelligent control,combining intelligent sensors test with mcu control.This thesis proposes a design scheme on mcu temperature and humidity testinf system. This system adopts hierarchical,modular design. It consists of data acquisition system, mcu contro
8、l system, computer monitoring system, and centers around the mcu, with many temperature, humidity sensors as measurement components.It collects and stores intelligent sensor measurement data by connecting mcu with intelligent sensors.In mcu system, some functions of the expansion storage of procedur
9、es, real 一 time display of data, overrun auto alarm and auxiliary data storage are realized. As the center of the monitoring computer and intelligent sensor, mcu monitoring computer by the transmits the gathered data the to means of the communication between 232 bus and monitoring computer.The monit
10、oring computer will record, store,process and alarm the data, so that the operators can browse and record it,then take relative measures. This design has mainly done the following several works. First, it establishes the general design of the system, including the design function of the system to be
11、 completed, the technical specifications to be reached, design principles of the system, and introduces the entire system components and work principle of the systems. Secondly, it designs the hardware circuit and software design of intelligent sensors,including the introduction of the static and dy
12、namic characteristics of sensors. The software designing of temperature measurement phase, temperature measurement principle, temperature measurement circuit and temperature measurement system of digital temperature sensor DS1820 which adopts one-wire bus technology,humidity sensor circuit of sensor
13、 HS1101,in order to prevent the distortion of humidity data gathered by mock sensor, the linear interpolation algorithm is adopted. Thirdly,it designs hardware circuit of communication interface and software system, including the introduction of adopted AT89S52 SCM, storage expansion of AT24C04 of I
14、C Bus,display output of 4 digital tubes, audio alarm of overrun data, auxiliary data storage of 南人文科技学院毕业设计 IVIV mock SPI Bus.The last,it elaborates the working principle,designing thoughts and realizing methods of computer software system. At first, through RS 一 232C protocol SCM and computer infer
15、face are connected, and data is received and sent by serial with communication the in help of ACTIVE X programmed by serial windows environment. computer can display,store, inquire and print the data and setting as a monitor. This system integrates modern signal gathering technology, signal transmit
16、ting technology, information processing technology, combines many parameters in greenhouse environment monitoring and control theory of SCM and by many bus technologies,proposes one kind of practical feasible greenhouse environmental monitoring system. which can automatically record, storge and hand
17、le data, completely,real 一 time, and automaticly, and input the relative information into the computer in an effective way according to reality. Besides, it can control the monitoring system long 一 distace.It meets the equirement of monitoring on crop growth state completely, real 一 t ime, long 一 te
18、rm. It can monitor and control the greenhouse environment timely and realize automation and intelligentize of temperature and humidity testing in greenhouse. Keywords:AT89S51; DS1820;HS1101;MMC;ISD2560 湖南人文科技学院毕业设计 V 目目 录录 第 1 章 绪论1 1.1 课题的提出和意义1 1.2 国内外研究现状1 1.2.1 国外温室环境控制.1 1.2.2 我国温室控制技术.2 1.2.3
19、温室环境控制技术三个发展阶段.2 1.2.4 温室控制存在的问题.3 1.3 主要研究内容3 第二章 方案的比较和论证5 2.1 温度传感器的选择.5 2.2 湿度传感器的选择5 2.3 信号采集通道的选择6 第 3 章 系统总体设计与实现8 3.1 系统功能设计8 3.2 系统设计原则8 3.3 系统组成与工作原理9 第 4 章 传感器设计11 4.1 传感器基本特性.11 4.1.1 传感器的静态特性11 4.1.2 传感器的动态特性12 4.2 DS1820 温度传感器 12 4.2.1 DS1820 数字温度传感器概述.12 4.2.2 DS1820 温度传感器.13 4.2.3 DS
20、1820 测温电路图.15 4.3 湿度传感器.16 南人文科技学院毕业设计 VIVI 第 5 章 单片机设计19 5.1AT89S52 单片机19 5.2 存储器的设计.21 5.3 数据存储器的掉电保护22 5.4 系统时钟的设计.23 5.5 显示与报警的设计.23 5.5.1 显示电路23 5.5.2 报警电路24 第 6 章 软件设计26 第 7 章 总结31 参考文献32 湖南人文科技学院毕业设计 1 第 1 章 绪论 1.1 课题的提出和意义 抽烟有害健康这已成为不争的事实,如果抽发霉的烟,则对人的健康损害更大。 所以烟草仓库对湿度有较高的要求,目前都是由人工根据干湿计显示的湿度
21、决定是否 让去湿机工作。设计一个单片机测控装置对烟草仓库的湿度、温度进行检测、显示并 自动控制去湿机和空调机的工作,是有现实意义的。 防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重 要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进 行,首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛 发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温 度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效 率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方 便且测量准确的
22、温湿度测量仪。 1.2 国内外研究现状 温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变 化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料,可在冬 季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期,促进生长 发育,防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制, 该技术的最终目标是提高控制与作业精度。 1.2.1 国外温室环境控制 国外对温室环境控制技术研究较早,始于 20 世纪 70 年代。先是采用模拟式的组 合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。80 年代末出现了分布式控制系统。 目前正开发和研制计算机数据采
23、集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的 温室控制技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化 的方向发展。像园艺强国荷兰,以先进的鲜花生产技术著称于世,其玻璃温室全部由 南人文科技学院毕业设计 22 计算机操作。英国伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术,可以观测 50km 以外温 室内的光、温、湿、气和水等环境状况,并进行遥控。 1.2.2 我国温室控制技术 我国对于温室控制技术的研究较晚,始于 20 世纪 80 年代。我国工程技术人员在 吸收发达国家温室控制技术的基础上,才掌握了人工气候室内微机控制技术,该技术 仅限于温度、湿度和 COZ 浓度等单项环境因子的
24、控制。我国温室设施计算机应用,在 总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术 上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统, 与发达国家相比,存在较大差距。我国温室现状还远远没有达到工厂化农业的境地, 生产实际中仍然有许多问题困扰着我们,存在着温室装备配套能力差,产业化程度低, 环境控制水平落后,软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。 1.2.3 温室环境控制技术三个发展阶段 从国内外温室控制技术的发展状况来看,温室环境控制技术大致经历三个发展阶 段: 1、手动控制。这是在温室技术发展初期所采取的控制手段,其时并没有真正意义 上的控制
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