基于modbus的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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：學(xué)號：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?，F(xiàn)在，溫濕度監(jiān)測系統(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)主要研究內(nèi)容、本系統(tǒng)主要研究內(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。 文章中對各監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢長短及適應(yīng)范圍對比分析，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)測在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 人工進(jìn)入監(jiān)測這種方法在獲取所測數(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 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熱敏電阻溫測HF3223濕測濕測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量裝置，負(fù)責(zé)系統(tǒng)溫度的測量。（3）濕度傳感器HF3223作為濕度測量裝置，負(fù)責(zé)系統(tǒng)對環(huán)境濕度的測量。（4）模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809：即由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 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)電阻值越低通過測量其阻值推算出被測物體的溫度五五.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)對傳感器性能參數(shù)的測量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對

7、傳感器性能參數(shù)的測量硬件系統(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簡介簡介 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)測值傳輸給單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)比較監(jiān)測到的數(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，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