基于單片機的糧庫溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計開題報告.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 機械工程 學(xué)院 20 13屆 題 目 基于單片機的糧庫溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 課題類型 設(shè)計 課題來源 自擬課題 學(xué)生姓名 學(xué) 號 _專 業(yè) 年級班 指導(dǎo)教師 職 稱 講 師 ， 填寫日期：2013 年 04月 03 日一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義（一）本課題研究的主要內(nèi)容本次設(shè)計完成糧庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)的基本功能為檢測糧庫各處的儲藏溫度、濕度并顯示其值。當庫內(nèi)的溫濕度越過設(shè)定值時，系統(tǒng)將進行報警，同時步進電機拖動風(fēng)扇自動調(diào)節(jié)糧倉內(nèi)的溫濕度，使糧倉內(nèi)的溫度和濕度保持在一定的范圍以內(nèi)。保證糧食的安全儲藏。溫度和濕度是兩種最基本的環(huán)境參數(shù)，與人們的生活環(huán)境息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，溫度和濕度是需要測量和控制的重要參數(shù)。物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度、濕度有關(guān)，許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫濕度范圍內(nèi)進行，因此需要測量和控制溫濕度。 該課題是對糧庫溫濕度的監(jiān)測及電路設(shè)計的研究。利用單片機實現(xiàn)的高精度實用性溫濕度控制系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于糧庫的倉儲管理。針對現(xiàn)有的設(shè)備大多數(shù)只監(jiān)測溫度而忽視濕度的問題進行思考并提出解決方案，最終設(shè)計出實用性高、價格低廉的監(jiān)測系統(tǒng)。 本次設(shè)計的溫濕度控制系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，采用溫濕度傳感器SHT11作為檢測元件，結(jié)合MAX 813L看門狗構(gòu)建了溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)單片機發(fā)出控制命令，傳感器進行數(shù)據(jù)采集，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機能夠識別的數(shù)字信號，通過mgls12864液晶顯示屏顯示實時溫度和濕度，超出或者低于用戶的設(shè)定值時由蜂鳴器報警，并由溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對環(huán)境溫度、濕度進行調(diào)節(jié)。從而完成的系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)溫度、濕度的有效實時顯示和控制的要求，降低經(jīng)濟損失和勞動強度，提高產(chǎn)品的性價比。 實現(xiàn)功能（1）傳感器對溫度、濕度的檢測。（2）顯示溫度、濕度。（3）超過監(jiān)測范圍時自動報警。二、文獻綜述（國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向） 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢隨著傳感器技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，在此同時，糧倉溫濕度監(jiān)控技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進展。 初期，以熱敏電阻，濕敏電阻作為傳感器件，通過檢測電阻的變化來反映糧食溫濕度的變化，為糧食保管提供參考依據(jù)。采用人工測量與人工抄錄、管理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法，并且用人工的辦法對糧食進行晾曬，通風(fēng)，噴灑藥劑防止因存儲不當引起的溫濕度異常及蟲害，消耗了大量的人力和財力，效率較低，然而往往由于判斷失誤和管理不力，效果不佳，發(fā)霉變質(zhì)等現(xiàn)象大量存在。廣大科技工作者近30年的共同努力下，糧情檢測技術(shù)不斷完善、提高、并日趨成熟，逐步形成了樣式繁多的糧情檢測系統(tǒng)，為安全、科學(xué)儲糧起到了積極作用。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)的糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)品種繁多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，在糧倉內(nèi)外溫濕度檢測、糧食內(nèi)部溫濕度檢測及分析、通風(fēng)機械的控制等方面，比之前有了不少進步但仍有進步空間。國外的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)相對比較先進，主要體現(xiàn)在以下三個方面： （1）無論是傳感器的測量精度、反應(yīng)速度、穩(wěn)定性、功能多樣性還是使用環(huán)境方面，國外的傳感器都比較先進。 （2）構(gòu)成系統(tǒng)整體的測控技術(shù)和管理，無論是硬件還是軟件，都已普遍采用相應(yīng)的標準模塊集成，并且早已實現(xiàn)組態(tài)。 （3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)普遍采用網(wǎng)絡(luò)連接的現(xiàn)場總線技術(shù)(FCS)，有些需要的場合，則連接到Internet上，實現(xiàn)遠程控制、遠程診斷。 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于控制環(huán)境空間的溫度和相對濕度，從系統(tǒng)控制的角度來看，屬于純滯后控制，而這一技術(shù)已經(jīng)相當成熟。目前研制高精度，高性能，多功能的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)是主流，提高可靠性、靈活性和降低成本也是其考慮的重點，并且系統(tǒng)在報警、記錄、控制、通信等方面的自動化和智能化也將逐步完善。三、擬采取的研究方法（方案、技術(shù)路線等）和可行性論證本次選擇如下的方案整個系統(tǒng)由控制芯片AT89C2051、溫濕度傳感器SHT11、液晶顯示模塊、蜂鳴器以及溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等6 部分組成。用戶預(yù)先設(shè)定并輸入溫度、濕度報警值到程序中,該值作為系統(tǒng)閾值,溫濕度傳感器將監(jiān)測值傳輸給單片機,當單片機監(jiān)測到的數(shù)值超出所設(shè)定閾值時,驅(qū)動蜂鳴器報警,并為溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制信號,實現(xiàn)自動控制。下面分別介紹一些芯片資料及幾個主要部分。1. 該溫濕度測控系統(tǒng)以溫濕度監(jiān)控為重點溫濕度參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)由用戶根據(jù)庫房存儲或者房植物的環(huán)境要求自行設(shè)定,并在液晶顯示屏上顯示當前的溫濕度信息。此控制平臺主要實現(xiàn)現(xiàn)場溫濕度數(shù)據(jù)的采集并實時調(diào)整環(huán)境的溫濕度,AT89C2051是控制平臺的核心,溫濕度數(shù)據(jù)的采集通過溫濕度傳感器SHT11獲得,當溫濕度高于或者低于用戶設(shè)定值時,由單片機將信號傳給蜂鳴器,此時蜂鳴器報警,從而溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進入工作狀態(tài),控制環(huán)境溫濕度并使其恢復(fù)到正常值。 2. 主控芯片AT89C2051單片機 AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機,片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和128bytes的隨機數(shù)據(jù)存儲器,器件采用ATMEL公司的高密非易失存儲技術(shù)制造、引腳結(jié)構(gòu)兼容標準MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。 3.溫度和濕度的測量溫濕度傳感器 溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測量處理的電信號的設(shè)備或裝置。 市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。 溫濕度傳感器的工作原理是將被測量溫濕度的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化,要想獲取被測溫濕度信號,必須通過測量電路才能實現(xiàn)。測量電路的首要任務(wù)是將熱敏電阻的電阻變化(Rt) 轉(zhuǎn)換成電壓變化(Vt ),且這種轉(zhuǎn)換應(yīng)該是線性的。由溫濕度傳感器提取出來的測量信號非常微弱,一般會夾雜噪聲的干擾,如果不對信號進行處理,就會導(dǎo)致噪聲隨著測量信號被放大,這樣測量的結(jié)果會存在很大的偏差,會影響到整個系統(tǒng)的精度問題,這一步對于溫濕度測量過程尤其重要。 4. 12864液晶顯示器 12864是128*64點陣液晶模塊的點陣數(shù)簡稱,業(yè)界約定俗成的簡稱。該點陣的屏顯成本相對較低,適用于各類儀器,小型設(shè)備的顯示領(lǐng)域。可行性論證(1) 技術(shù)可行性 各種器件及相關(guān)軟件都已具備。 （2）國家政策支持 （3）經(jīng)濟可行性 價格較便宜，容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。 （4）實踐可行性 勞動成本的提高，必須實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。四、預(yù)期結(jié)果（或預(yù)計成果） 1、完成溫濕度信號的采集：溫度、濕度信號的采集采用溫濕度傳感器DHT11模塊，該傳感器模塊是溫濕度一體化傳感器，輸出信號為單總線數(shù)字信號，含有信號校準功能，精度較高。測量精度： 濕度5%RH，溫度0.5。2、實現(xiàn)溫濕度信號的顯示：采集的數(shù)字信號經(jīng)過單片機的處理后，輸出到數(shù)碼管顯示。3、完成檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計：系統(tǒng)軟件主要包括單片機的初始化、傳感器的初始化、數(shù)字信號的接受處理、信號的顯示等功能。 4由于本項目出自創(chuàng)新項目，加之經(jīng)費有限，系統(tǒng)中僅采用單點溫濕度采集，在實際應(yīng)用中可以根據(jù)實際需要增加采集點。五、研究進度安排 2013年1月7日1月13日 畢業(yè)設(shè)計工作動員。舉辦安陽工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）工作規(guī)程宣講，文獻檢索、論文寫作指導(dǎo)、就業(yè)指導(dǎo)四個講座。個人畢業(yè)設(shè)計選題申報，分組、確定每組的指導(dǎo)教師。2013年3月4日3月24日 畢業(yè)實習(xí)，畢業(yè)設(shè)計（論文）課題調(diào)研、畢業(yè)設(shè)計開題（共3周）。2013年3月25日5月19日 畢業(yè)設(shè)計（共8周）。2013年5月20日5月26日 畢業(yè)答辯。七、審核意見指導(dǎo)教師對開題的意見：教師