基于單片機(jī)的溫濕度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、論文題目基于單片機(jī)的溫濕度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、選題背景和意義溫度和濕度是室內(nèi)環(huán)境的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，他們之間有著密不可分的關(guān)系。人的體感并不單純受溫度或是濕度的影響，而是兩者綜合作用的結(jié)果，因而溫濕度一體的說(shuō)法出現(xiàn)。不適宜的溫濕度會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。如果室內(nèi)溫濕度過(guò)高，人體散熱就比較困難。反之，過(guò)低會(huì)使得空氣干燥，人多呼吸道便會(huì)干澀難受。除了對(duì)人體本身的影響外。溫濕度同樣對(duì)物品的存放也有影響。例如。室內(nèi)的溫濕度過(guò)高，衣服便容易發(fā)霉，蟲(chóng)蛀。食品容易發(fā)霉變。在社會(huì)生產(chǎn)，科學(xué)研究中，溫濕度同樣有著重要的影響，在生命科學(xué)設(shè)施，計(jì)量/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室和電子制造環(huán)境中，溫濕度往往需要時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警顯示，以保證產(chǎn)品和工藝。

2、比如一些養(yǎng)殖場(chǎng)，牲畜的生長(zhǎng)，只有在適宜的環(huán)境下，在事宜的溫濕度下，才能成長(zhǎng)的更快，從而獲得更大的效益。另外，一些倉(cāng)庫(kù)，也需要實(shí)時(shí)知道溫濕度的具體變化，什么樣的物品在什么樣的環(huán)境下比較適宜等等。然而不同場(chǎng)合對(duì)溫濕度的要求不同，同樣的，控制溫濕度的手段也不同。而什么時(shí)候應(yīng)該進(jìn)行溫濕度的調(diào)節(jié)呢？所以，本次的研究課題“基于單片機(jī)的溫濕度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，便是由此目的得出。讓使用者可以及時(shí)的在溫濕度超出限制值得知報(bào)警信息，從而進(jìn)行相關(guān)的溫濕度調(diào)控。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)隨著現(xiàn)代集成電子、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)地快速發(fā)展，傳感器也向著集成化，數(shù)字化發(fā)展，這樣大大降低了成本，提高了測(cè)量準(zhǔn)確性和精度。溫濕度傳

3、感器的研發(fā)得到了國(guó)內(nèi)外的高度重視，很多國(guó)外的政府和公司投入了大量的人力、物力和財(cái)力。如美國(guó)“國(guó)家納米技術(shù)”(NationalNanotechnologyInitiative)計(jì)劃，還有AD、MAXIIMSensiron等知名芯片制造商。它們的典型產(chǎn)品有MAX6625/6626溫度傳感器，SHT1X/SHT7X溫濕度傳感器，這些傳感器采用數(shù)字化技術(shù)，以數(shù)字化形式直接輸出測(cè)量值，具有測(cè)量誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量數(shù)據(jù)能夠遠(yuǎn)程傳播、帶串行總線接口等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)的一些公司也已經(jīng)開(kāi)始了在這些方面地研究，并取得了一些重要成果，如JUCSA公司，它的JCJ200Y產(chǎn)品耐溫高達(dá)600C,已成功應(yīng)用在印

4、染行業(yè)紗錠自動(dòng)烘干系統(tǒng)、食品自動(dòng)烘烤系統(tǒng)。近年來(lái)，溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)的研究發(fā)展迅速。國(guó)際上先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、PLC技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、傳感器技術(shù)以及數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展都為溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)提供了條件，使溫濕度的設(shè)定、顯示更加直觀，精度進(jìn)一步得到提高，智能化程度越來(lái)越高，溫濕度檢測(cè)的功能集成化大幅提高。現(xiàn)代的溫濕度測(cè)控報(bào)警系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它們的發(fā)展正從由分立元件組成的系統(tǒng)向微型化、集成化、數(shù)字化、智能化、微功耗、網(wǎng)絡(luò)化、多參數(shù)測(cè)量的測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，而且還不斷地改進(jìn)測(cè)量的技術(shù)和方法，比如在系統(tǒng)中添加自動(dòng)非線性補(bǔ)償、自動(dòng)溫度補(bǔ)償、自動(dòng)校準(zhǔn)等功能，來(lái)滿(mǎn)足測(cè)量的

5、精度和惡劣環(huán)境下的特殊要求。溫濕度測(cè)控報(bào)警系統(tǒng)在紡織工業(yè)、冶金、化工、建材、食品、溫室種植以及氣象預(yù)報(bào)和科研實(shí)驗(yàn)室等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，而這些領(lǐng)域?qū)貪穸葴y(cè)量系統(tǒng)的要求也各不相同。目前人們?yōu)榱藵M(mǎn)足不同的市場(chǎng)的需求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了很多種基于不同微處理器的溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)有以下一些：(1)基于單片機(jī)控制的溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)；(2)基于PLC的溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)；(3)集散型溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)；(4)基于FPGA控制的溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)；(5)基于DSP控制的溫濕度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)。雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)出這么多不同種類(lèi)的溫濕度測(cè)控報(bào)警系統(tǒng)，但是一般常用的還是單片機(jī)或DSP作為

6、主控芯片。單片機(jī)又稱(chēng)為微控制器，由單片集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部含有CPU(中央處理器)，存儲(chǔ)器和I/O接口電路，定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能。單片機(jī)具有體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，故可以廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代起到了重要作用。例如在智能儀器儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制和人類(lèi)生活中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。DSP也稱(chēng)數(shù)字信號(hào)處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。隨著通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的快速發(fā)展，采用上位機(jī)(PC與單片機(jī)或DSP構(gòu)成的小型控制系統(tǒng)在現(xiàn)代智能溫濕度測(cè)控領(lǐng)域地運(yùn)用越來(lái)越廣泛。它利用單片機(jī)和DSP價(jià)格低、功能強(qiáng)、抗干擾性能好、溫限寬等優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)

7、合上位機(jī)的軟硬件支撐，已經(jīng)在很多領(lǐng)域中用于溫濕度監(jiān)測(cè)、報(bào)警與控制?？傊?，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外溫濕度測(cè)量系統(tǒng)的研究都是朝著微型化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，并且不斷地改進(jìn)技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。三、研究的內(nèi)容及可行性分析研究?jī)?nèi)容：本次研究的重要內(nèi)容是應(yīng)用單片機(jī)做為主控模塊，通過(guò)傳感器獲得溫濕度信息利用軟件程序設(shè)計(jì)，設(shè)置報(bào)警的上下限度，在測(cè)得超過(guò)限制值的數(shù)值信息時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)可以利用液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫濕度情況。單片機(jī)的選擇：采用MSP430F44蘇片作為硬件核心此芯片采用FlashROM,內(nèi)部具有4KBROI存儲(chǔ)空間，能于1.8V-3.6V的超低壓工作，適合手持設(shè)備。但是編程環(huán)境復(fù)雜，編程風(fēng)格與M

8、S-51相差很大。用MSP43編程較之MS-51繁瑣，故不采用MSP430F449萬(wàn)案一：選用STC89C525片作為主控制器。STC89C52ISTC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8：微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C5彼用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89C5次眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,512字節(jié)RAM32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROMMAX810s位電路，3

9、個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工用行口。綜上所述，我們采用方案二。傳感器的選擇：萬(wàn)案一：分別采用溫度傳感器和濕度傳感器2個(gè)傳感器。此方案需要用到2個(gè)傳感器。且需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，增加了電路的復(fù)雜度。故不采用。萬(wàn)案一：采用數(shù)字式溫濕度集成傳感器。此方案只需一數(shù)字式個(gè)溫濕度集成傳感器，直接輸出數(shù)字信號(hào)，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，并且滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)需要。綜上所述，采用方案二。傳感器選用DHT1傲字溫濕度傳感器。顯示模塊的選擇：萬(wàn)案一采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描。LED數(shù)碼管價(jià)格適中，適合數(shù)字的顯示，但不適合顯示字母。而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片

10、機(jī)連接時(shí)，占用的單片機(jī)時(shí)間多，故不采用。萬(wàn)案一：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)較高，故不采用。萬(wàn)案二：米用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量字母，圖形,顯示多樣，清晰可見(jiàn)，但是價(jià)格一般，需要的接口線較少。綜合本次的設(shè)計(jì)目標(biāo)，選擇使用LCD1602夜晶顯示屏作為本次的顯示模塊。系統(tǒng)框圖：初步?jīng)Q定的系統(tǒng)框圖如圖1所示圖1系統(tǒng)框圖四、論文擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn)關(guān)鍵問(wèn)題：一：實(shí)際電路的設(shè)計(jì)繪制二：傳感器的驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)以及單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)三：學(xué)會(huì)使用Proteus進(jìn)行畫(huà)圖仿真四：測(cè)量精度和

11、誤差難點(diǎn)：一：測(cè)量誤差的減小以及精確度的提高二：如何編程實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程中的中斷、計(jì)時(shí)，以及單片機(jī)與顯示器和其它外圍電路的串口通信的實(shí)現(xiàn)五、研究方法通過(guò)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解所使用的傳感器的具體性能數(shù)值。根據(jù)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍設(shè)計(jì)理解本次設(shè)計(jì)原理，實(shí)現(xiàn)安全可靠、現(xiàn)實(shí)可行的設(shè)計(jì)。 C語(yǔ)言程序的編寫(xiě)以及Proteus的仿真。 實(shí)際硬件的搭設(shè)和調(diào)試。 論文的編譯和撰寫(xiě)。六、論文的進(jìn)度安排2013年11月-2013年12月，確定具體課題2013年12月-2014年1月，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告2014年2月-2014年3月，硬件的搭建2014年3月-2014年4月，硬件的調(diào)試與論文的撰寫(xiě)tHn1（,!（!1!'

12、',（,IB,!一七、主要參考文獻(xiàn)1高峰.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第2版）.北京：科學(xué)出版社，2007.2鄭莉，董淵，張瑞豐.C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第3版）.北京：清華出版社，2004.3孫炳達(dá).自動(dòng)控制原理（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:891154周杏鵬，仇國(guó)富.現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù).北京：高等教育出版社，2010.7:38565梁森，歐陽(yáng)三泰，王侃夫.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:78906康華光，華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分（第5版）.北京：高等教育出版社，2006:86897康華光，華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第5版）.北京：高等教育出版社，2006:1131208楊宗德.ProtelDXP電路設(shè)計(jì)制版100例.北京：人民郵電出版社，2005.4.9袁鵬平，付剛，羅開(kāi)玉.ProtelDXP電路設(shè)計(jì)實(shí)用教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.10.10邊春遠(yuǎn)，王志強(qiáng).MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序.北京