基于單片機(jī)的溫濕度報警系統(tǒng)設(shè)計開題報告

1、論文題目基于單片機(jī)的溫濕度報警系統(tǒng)設(shè)計一、選題背景和意義 溫度和濕度是室內(nèi)環(huán)境的兩項重要指標(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法出現(xiàn)。不適宜的溫濕度會對人體產(chǎn)生危害。如果室內(nèi)溫濕度過高，人體散熱就比較困難。反之，過低會使得空氣干燥，人多呼吸道便會干澀難受。除了對人體本身的影響外。溫濕度同樣對物品的存放也有影響。例如。室內(nèi)的溫濕度過高，衣服便容易發(fā)霉，蟲蛀。食品容易發(fā)霉變。在社會生產(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，計量/校準(zhǔn)實驗室和電子制造環(huán)境中，溫濕度往往需要時時監(jiān)測與報警顯示，以保證產(chǎn)品和工藝

2、。比如一些養(yǎng)殖場，牲畜的生長，只有在適宜的環(huán)境下，在事宜的溫濕度下，才能成長的更快，從而獲得更大的效益。另外，一些倉庫，也需要實時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。 然而不同場合對溫濕度的要求不同，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)的溫濕度報警系統(tǒng)設(shè)計”，便是由此目的得出。讓使用者可以及時的在溫濕度超出限制值得知報警信息，從而進(jìn)行相關(guān)的溫濕度調(diào)控。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 隨著現(xiàn)代集成電子、通信、計算機(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，提高了測量準(zhǔn)確性和精度。

3、溫濕度傳感器的研發(fā)得到了國內(nèi)外的高度重視，很多國外的政府和公司投入了大量的人力、物力和財力。如美國“國家納米技術(shù)”(National Nanotechnology Initiative)計劃，還有 AD、MAXIM、 Sensiron 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量值，具有測量誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、測量數(shù)據(jù)能夠遠(yuǎn)程傳播、帶串行總線接口等優(yōu)點。國內(nèi)的一些公司也已經(jīng)開始了在這些方面地研究，并取得了一些重要成果，如JUCSAN公司，它的JCJ200Y產(chǎn)品耐溫

4、高達(dá)600，已成功應(yīng)用在印染行業(yè)紗錠自動烘干系統(tǒng)、食品自動烘烤系統(tǒng)。 近年來，溫濕度測量報警系統(tǒng)的研究發(fā)展迅速。國際上先進(jìn)的測控技術(shù)、自動化技術(shù)、PLC 技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、傳感器技術(shù)以及數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展都為溫濕度測控系統(tǒng)的研制和開發(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，智能化程度越來越高，溫濕度檢測的功能集成化大幅提高?，F(xiàn)代的溫濕度測控報警系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)的簡單數(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)測量的測量報警系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，而且還不斷地改進(jìn)測量的技術(shù)和方法，比如在系統(tǒng)中添加自動非線性補(bǔ)償、自動溫度補(bǔ)償

5、、自動校準(zhǔn)等功能，來滿足測量的精度和惡劣環(huán)境下的特殊要求。 溫濕度測控報警系統(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)報和科研實驗室等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，而這些領(lǐng)域?qū)貪穸葴y量系統(tǒng)的要求也各不相同。目前人們?yōu)榱藵M足不同的市場的需求，已經(jīng)開發(fā)出了很多種基于不同微處理器的溫濕度測量報警系統(tǒng)。現(xiàn)在國內(nèi)外常見的溫濕度測量系統(tǒng)有以下一些： (1) 基于單片機(jī)控制的溫濕度測量報警系統(tǒng)； (2) 基于PLC 的溫濕度測量報警系統(tǒng)； (3) 集散型溫濕度測量報警系統(tǒng)； (4) 基于FPGA 控制的溫濕度測量報警系統(tǒng)； (5) 基于DSP 控制的溫濕度測量報警系統(tǒng)。 雖然已經(jīng)開發(fā)出這么多不同種

6、類的溫濕度測控報警系統(tǒng)，但是一般常用的還是單片機(jī)或 DSP 作為主控芯片。單片機(jī)又稱為微控制器，由單片集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部含有 CPU（中央處理器），存儲器和I/O 接口電路，定時器/計時器等功能。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，故可以廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，對各行各業(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、實時控制和人類生活中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。DSP 也稱數(shù)字信號處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。隨著通信、計算機(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)代智能溫濕度測控領(lǐng)域地運(yùn)用越來

7、越廣泛。它利用單片機(jī)和 DSP 價格低、功能強(qiáng)、抗干擾性能好、溫限寬等優(yōu)點，又結(jié)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、報警與控制。 總之，現(xiàn)在國內(nèi)外溫濕度測量系統(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)來滿足市場的需求。 三、研究的內(nèi)容及可行性分析研究內(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，通過傳感器獲得溫濕度信息。利用軟件程序設(shè)計，設(shè)置報警的上下限度，在測得超過限制值的數(shù)值信息時，進(jìn)行報警。同時可以利用液晶顯示模塊實時顯示當(dāng)前溫濕度情況。單片機(jī)的選擇：方案一： 采用MSP430F449芯片作為硬件核心。此芯片采用Flash ROM，內(nèi)部具有

8、4KB ROM 存儲空間，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MS-51相差很大。用MSP430編程較之MS-51繁瑣，故不采用MSP430F449。方案二： 選用STC89C52芯片作為主控制器。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(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STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以

9、下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。 綜上所述，我們采用方案二。傳感器的選擇：方案一：分別采用溫度傳感器和濕度傳感器2個傳感器。此方案需要用到2個傳感器。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。方案二： 采用數(shù)字式溫濕度集成傳感器。此方案只需一數(shù)字式個溫濕度集成傳感器，直接輸出數(shù)字信號，簡化了電路設(shè)計，并且滿足本次設(shè)計需要。 綜上所述，采用方案二。傳感器選用DHT

10、11數(shù)字溫濕度傳感器。顯示模塊的選擇：方案一 采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描。LED數(shù)碼管價格適中，適合數(shù)字的顯示，但不適合顯示字母。而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時，占用的單片機(jī)時間多，故不采用。方案二： 采用點陣式數(shù)碼管顯示。點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價格也相對較高，故不采用。方案三： 采用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，但是價格一般，需要的接口線較少。綜合本次的設(shè)計目標(biāo)，選擇使用LCD1602液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所示單片機(jī)溫濕度傳

11、感器鍵盤輸入顯示模塊報警模塊圖1 系統(tǒng)框圖 四、論文擬解決的關(guān)鍵問題及難點關(guān)鍵問題： 一：實際電路的設(shè)計繪制 二：傳感器的驅(qū)動程序編寫以及單片機(jī)的程序設(shè)計 三：學(xué)會使用Proteus進(jìn)行畫圖仿真 四：測量精度和誤差難點： 一：測量誤差的減小以及精確度的提高二：如何編程實現(xiàn)測量過程中的中斷、計時，以及單片機(jī)與顯示器和其它外圍電路的串口通信的實現(xiàn) 五、研究方法 ·通過查閱相關(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)的專業(yè)書籍設(shè)計理解本次設(shè)計原理，實現(xiàn)安全可靠、現(xiàn)實可行的設(shè)計。 ·C語言程序的編寫以及Proteus的仿真。 ·實際硬件的搭設(shè)和

12、調(diào)試。 ·論文的編譯和撰寫。 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，撰寫開題報告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 七、主要參考文獻(xiàn)1高峰.單片微型計算機(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+語言程序設(shè)計（第3版）.北京：清華出版社，2004.3孫炳達(dá).自動控制原理（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：891154周杏鵬，仇國富.現(xiàn)代檢測技術(shù).北京：高等教育出版社，2010.7：38565梁森，歐陽三泰，王侃夫.自動檢測技術(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.Protel DXP電路設(shè)計制版100例.北京：人民郵電出版社，2005.4.9袁鵬平，付剛，羅開玉 .Protel DXP電路設(shè)計實用教程.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)用開發(fā)實用子程序.北京：人民郵電出