基于單片機的溫濕度控制系統(tǒng)(最終版)(共28頁)

1、電子技術(shù)系基于(jy)單片機的溫度測量(cling)系統(tǒng)設(shè)計Based on single-chip microcomputer temperature and humidity measurement system design（申請武警(w jn)工程大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文）系隊： 二旅20連年級： 二一一級專 業(yè)： 武警指揮信息安全姓名： 吳昊指導(dǎo)教師： 潘曉中二一五年四月指導(dǎo)(zhdo)教師評語指導(dǎo)(zhdo)教師簽名： 日 期： 武警工程大學(xué)本科畢業(yè)(設(shè)計)論文：基于單片機的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計Abstract二旅20連摘要(zhiyo)隨著科技的不斷進步，我軍軍需倉庫物資存儲也朝著網(wǎng)絡(luò)化

2、,自動管理的方向發(fā)展。軍需倉庫擔(dān)負物資接收、保管、分發(fā)、運輸?shù)热蝿?wù)。目前我們的軍需倉庫類型主要有：普通平面?zhèn)}庫，半自動化倉庫，全自動化倉庫。不同(b tn)類別的倉庫都需要面對環(huán)境問題。溫度為我們考慮倉庫存儲的重要參數(shù)。例如：軍械彈藥庫，一般位于深山老林，溫度變化大，而一個戰(zhàn)役軍需倉庫每年由于垛底堆壓時間長、垛底潮濕等因素引起的物資非戰(zhàn)斗減損的比例不容忽視。而采用單片機對這些被控參數(shù)進行控制與合理化劃定是現(xiàn)今的重要途徑。本系統(tǒng)運用單片機來實現(xiàn)檢測(jin c)控制溫度，對溫度的檢測結(jié)果進行實時檢測控制。其中溫度傳感器采用AM2301數(shù)字溫度傳感器，通過89C51單片機的進行信號處理把溫度值顯示

3、在液晶屏上。我們對此就可以對當(dāng)前溫度進行實時控制，若超出設(shè)定范圍，通過89C51啟動溫度控制系統(tǒng)，進行調(diào)整、控制，達到恒溫恒濕的目的。本設(shè)計對溫度的控制有方便、簡單的特點，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。滿足軍用倉庫進行軍需品保存時的對于溫度濕度的要求。關(guān)鍵詞: 單片機 ；溫度傳感器AbstractWith the progress of science and technology, our army Quartermaster warehouse storage of goods also towards network, automatic management of the dire

4、ction of development. Quartermaster depot undertakes the material receiving, storage, distribution, transportation and other tasks. At present the Quartermaster depot type we mainly are: ordinary plane warehouse, semi automated warehouse, fully automated warehouse. Different types of warehouse have

5、to face the environmental problems. Temperature is considered important parameters for our warehouse storage. For example: Ordnance ammunition depot, generally located in the deep mountains and forests, the change of temperature and humidity is big, but a battle Quartermaster depot each year due to

6、end of the stack heap pressure time long, the end of the stack of damp caused by factors such as the ratio of material non combat impairments that can not be ignored. The use of microcontroller control and reasonable delineation of these parameters is an important way to the present. This paper adop

7、ts the single chip to achieve the detection of the temperature and humidity control, temperature and humidity on the indoor detection control and real-time display. The temperature and humidity sensor using AM2301 digital temperature and humidity sensor, through the 89C51 MCU to temperature and humi

8、dity values displayed on the LCD screen. The temperature and humidity values and judging whether meet the real-time temperature and humidity range set, if it exceeds the set range, the 89C51 start temperature and humidity control system, adjust, control, to achieve the purpose of constant temperatur

9、e and humidity. The design of the temperature control is convenient, simple, and substantially increase the temperature was charged with the technical indicators. Meet military warehouse munitions to save time for temperature and humidity requirements.Keywords: single chip microcomputer; temperature

10、 and humidity sensor武警工程大學(xué)本科畢業(yè)(設(shè)計)論文：基于單片機的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計目 錄 目 錄HYPERLINK l _Toc323994794 第一章 引言(ynyn)1HYPERLINK l _Toc323994794 1.1 課題(kt)背景1HYPERLINK l _Toc323994795 1.2立題的目的(md)和意義1HYPERLINK l _Toc323994796 1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2HYPERLINK l _Toc323994797 1.4本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容2HYPERLINK l _Toc323994799 第二章 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)

11、計4HYPERLINK l _Toc323994799 2.1溫度控制系統(tǒng)工作原理4HYPERLINK l _Toc323994800 2.2溫度控制系統(tǒng)硬件內(nèi)容5HYPERLINK l _Toc323994801 2.2.1系統(tǒng)總體硬件設(shè)計5HYPERLINK l _Toc323994801 2.2.2單片機的選擇6HYPERLINK l _Toc323994803 2.2.3傳感器的選擇6HYPERLINK l _Toc323994803 2.2.4液晶顯示裝置設(shè)計7HYPERLINK l _Toc323994805 第三章 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計9HYPERLINK l _Toc3239

12、94806 3.1單片機系統(tǒng)對溫濕度測量模塊9HYPERLINK l _Toc323994809 3.2單片機系統(tǒng)對溫濕度的超限報警模塊9HYPERLINK l _Toc323994810 3.3 單片機系統(tǒng)對溫濕度的自動控制模塊10HYPERLINK l _Toc323994810 3.4 溫濕度的整體軟件程序概述12第四章HYPERLINK l _Toc323994811 .結(jié)果分析12HYPERLINK l _Toc323994813 總 結(jié)12HYPERLINK l _Toc323994813 參考文獻14HYPERLINK l _Toc323994813 謝 辭14第一章 引4引 言

13、1.1 課題(kt)背景隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國國防水平的不斷提高。我軍軍需倉庫物資存儲也朝著網(wǎng)絡(luò)化,自動管理的方向發(fā)展。軍需倉庫擔(dān)負物資接收、保管、分發(fā)、運輸?shù)热蝿?wù)。目前我們的軍需倉庫類型(lixng)主要有：普通平面?zhèn)}庫，半自動化倉庫，全自動化倉庫。不同類別的倉庫都需要面對環(huán)境問題。而在解決問題方面途徑多種多樣，而基于單片機的溫度控制系統(tǒng)是我們在科技時代進行探索的過程中找到的具有時效性、便捷性的的控制系統(tǒng)。這類科學(xué)的，先進的管理方法，可以對不同種類倉庫儲存軍需物資的溫度及濕度等進行實時的監(jiān)控。溫度控制對于單片機的應(yīng)用具有一定的實際意義，非常具有代表性。而且其應(yīng)用十分廣泛。立題的目的(md)

14、和意義環(huán)境方面的的監(jiān)測與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各個行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。倉庫室溫環(huán)境檢測系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個很重要并且分析準(zhǔn)確性、科學(xué)性的兩大指標(biāo)，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應(yīng)的措施。89C51單片機是常用于控制的芯片，作為微型處理器，它在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機電一體化等方面得到廣泛應(yīng)用，并且在各類生產(chǎn)科技中得到無數(shù)研發(fā)者的青睞。51單片機易于被我們所接受，它便于學(xué)習(xí)與掌握而且無論在使用上還是價格上性價比很高。用51型單片機設(shè)計溫度檢測控制系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確、及時地監(jiān)控室內(nèi)溫度以及濕度的變化。而且有著多種不同的控制方式。將此系統(tǒng)應(yīng)用到存儲倉庫中使軍需物資有更加適宜的

15、環(huán)境。使其對抗軍需物資存儲在深山老林的劣勢環(huán)境中得以提升。國內(nèi)外的研究(ynji)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前國內(nèi)外的溫度檢測情況，高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)慢慢增多。原因在于現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展，溫度檢測元件種類繁多、應(yīng)用范圍也較廣泛而且單片機和大規(guī)模集成電路技術(shù)也在不斷開發(fā)和前行。但是著力于單機片的溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)的設(shè)計(shj)研究比較少。對于在不穩(wěn)定溫度的深山老林進行軍需物資存儲對溫度要求更為嚴(yán)格?；趩纹瑱C的溫度監(jiān)測控制統(tǒng)設(shè)計，采用高性能的控制芯片89C51極高可靠性與數(shù)字(shz)穩(wěn)定性的溫度傳感器AM2301。將對環(huán)境的溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)做詳細的設(shè)計與實現(xiàn)。將此系統(tǒng)應(yīng)用到軍需不同類型的倉

16、庫中，符合軍需物資儲存的環(huán)境要求，在國防具有良好的發(fā)展前景。1.4 本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：1.4.1 對基于單片機的溫度控制系統(tǒng)進行整體的設(shè)計。1.4.2 利用數(shù)字溫度傳感器AM2301測量軍需倉庫的溫度，并顯示在系統(tǒng)的LED屏上。1.4.3通過定期進行溫度及濕度值的數(shù)據(jù)采集，準(zhǔn)確地判斷設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)值之間的差異，利用系統(tǒng)中設(shè)定的報警裝置，及時啟動并報警，并采取相應(yīng)的控制方案。1.4.4 通過對于溫度的檢測，可以在完成后加入單片機的溫度自動控制系統(tǒng)。對輸送溫度機器的電動機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，從而達到溫度的調(diào)節(jié)目的。第二章 溫度(wnd)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 溫度(wnd

17、)控制系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)以51單片機為控制核心，各類的數(shù)據(jù)采集、傳輸(chun sh)、顯示、報警都要通過單片機。如圖2-1為工作原理圖。 圖2-1系統(tǒng)的工作原理圖2.2 溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.2.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計主要有：AT89C51，溫濕度傳感器AM2301，LCD顯示模塊，紅綠LED燈，溫濕度控制模塊（降溫裝置風(fēng)扇，升溫裝置加熱器，増濕裝置噴霧器，除潮裝置除潮器），報警裝置蜂鳴器等，如圖2-2所示。 圖2-2 系統(tǒng)(xtng)硬件圖組圖2.2.2單片機的選擇(xunz)單片機統(tǒng)稱為微控制器，在整個系統(tǒng)設(shè)計中，單片機的選擇應(yīng)符合較大內(nèi)存，較好穩(wěn)定性的通用性，較高的速率

18、、價格便宜等要求。本系統(tǒng)選擇AT89S51作為主控芯片，如圖2-3所示，指令集和芯片引腳可以與Intel公司的8051實現(xiàn)兼容；具有4KB片內(nèi)的可編程Flash程序儲存器128字節(jié)片內(nèi)可直接讀寫儲存器RAM；時鐘頻率可達到0-33MHz，包含32個可編程輸入/輸出引腳和2個16位定時/計數(shù)器及兩個數(shù)據(jù)(shj)指針；含有六個中斷源及2級優(yōu)先級；對于51單片機而言，它具有相對先進的全雙工串行通信接口。 圖2-3 AT89C51單片機實物圖 圖2-4 AT8951單片機內(nèi)部(nib)硬件圖2.2.3 傳感器的選擇(xunz)該系統(tǒng)(xtng)選用的AM2301數(shù)字溫度傳感器，如圖2-5所示，它屬于

19、全新一代專門適合配置做處理器的智能溫度傳感器。在工業(yè)、民用、軍事方面等諸多領(lǐng)域的溫度測量級控制儀器。AM2301數(shù)字溫度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。并且體積小巧，接口方便傳輸距離較遠等特點，優(yōu)勢比較明顯。 圖2-5 AT89C51單片機實物圖傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。此傳感器分為兩大特性：靜態(tài)特性、動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指對靜態(tài)輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。表征傳感器靜態(tài)特征有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯。

20、動態(tài)特性是指傳感器在輸入變化(binhu)時，它的輸出特性實際上，傳感器的動態(tài)特性，用它某些輸入信號的響應(yīng)來表示。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種。所以傳感器動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)。2.2.4 液晶顯示裝置(zhungzh)設(shè)計選用(xunyng)顯示器類型1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊 。如圖2-6所示。圖2-6 1602實物圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊(m kui)最佳工作電壓:5.0V字符(z f)尺寸:2.954.35

21、(WH)mm顯示(xinsh)原理： 圖2-7 顯示屏讀操作程序 圖2-8 顯示屏寫操作 第三章 溫度控制系統(tǒng)軟件(x tn run jin)設(shè)計3.1 單片機系統(tǒng)對溫濕度測量(cling)模塊(m kui)溫度檢測是本系統(tǒng)中的核心地帶，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示，該系統(tǒng)通過溫度傳感器對所測對象進行溫度檢測，并將溫度信息轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將弱電壓信號放大到單片機所能處理的范圍之內(nèi)。利用轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。經(jīng)過數(shù)字濾波的信號，逐漸轉(zhuǎn)換成相應(yīng)標(biāo)度，把得到的溫度指數(shù)顯示在LED顯示屏上。它負責(zé)完成溫度和濕度的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，數(shù)字式溫度傳感器DHT11直接把檢測到的模擬

22、量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機，在經(jīng)過單片機的處理，把溫度值顯示在LED上。溫度傳感器的精確度值直接影響到整個系統(tǒng)的檢測與控制。 圖3-1 測量溫度原理圖單片機系統(tǒng)對溫濕度超限報警模塊對于一個數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，不僅要能測量溫度，還要做到在超限的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部要給予及時的提示，控制，調(diào)整。在超限的情況下，系統(tǒng)直接進行報警提示。在報警系統(tǒng)設(shè)計方面，本系統(tǒng)采用市面上性價比較高，且在人主觀情況下辨認率高的紅綠LED燈作為光報警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)值符合給定的要求時，系統(tǒng)始終綠燈顯示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)值超出或者達不到給定的要求時，現(xiàn)場轉(zhuǎn)化為紅燈報警提示；并且有燈的變化提示。本系統(tǒng)還采用蜂鳴器作為聲報警

23、(bo jng)提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場蜂鳴器報警提示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場沒有蜂鳴器報警提示。如圖3-2 所示。 圖3-2 報警(bo jng)系統(tǒng)電路圖警報燈由1個LED燈組成，一共(ygng)需要1根數(shù)據(jù)線，使用單片機控制。實現(xiàn)LED燈有規(guī)律的亮和熄滅。系統(tǒng)通電后，系統(tǒng)進行規(guī)律時間內(nèi)的采樣。并判斷出當(dāng)前溫度與給定溫度之間的差異。當(dāng)前溫度 倉庫給定的上限溫度，溫度過高，紅色LED燈亮。直至溫度值降到特定范圍，LED燈熄滅。 單片機系統(tǒng)對溫濕(wn sh)度自動化控制(kngzh)模塊(m kui)通過測量顯示，并報警我們清楚的知道整個測量系統(tǒng)的要

24、求。對于一個智能化的倉庫管理系統(tǒng)，要做的還是實現(xiàn)自動化的控制。這會為我們節(jié)省大量的人力和物力。是單片機在整個系統(tǒng)的使用上更加具有針對性和深入性。自動化控制系統(tǒng)原理：單片機連接有控制倉庫溫度的加濕溫，降濕溫的溫濕器。通過數(shù)據(jù)傳輸與處理，通過溫濕器的發(fā)動機運動速度來調(diào)節(jié)加濕溫，還是降濕溫。如圖3-3所示。（溫濕器包括四大部分：1. 風(fēng)扇：負責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。 2.加熱設(shè)備：負責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。3.噴霧設(shè)備：負責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。 4.排潮設(shè)備：負責(zé)系統(tǒng)的去濕工作） 圖3-3 自動控制原理圖自動化控制系統(tǒng)硬件：溫濕器（風(fēng)扇，加熱設(shè)備，噴霧設(shè)備，排潮設(shè)備）的發(fā)動機，單片機自動化控制系統(tǒng)運作過程：在上文說

25、到，我們通過單片機連接檢測系統(tǒng)來確定當(dāng)前溫度，并且對于是否高于臨界或者低于臨界進行報警。在此基礎(chǔ)下，我們將檢測傳輸過來的數(shù)據(jù)通過在單片機的編程下進行信號轉(zhuǎn)變。通過轉(zhuǎn)變成的Pwn信號調(diào)節(jié)電路。通過輸入(shr)信號的占空比調(diào)節(jié)溫濕器電機的轉(zhuǎn)速。當(dāng)所測溫度處于(chy)正常區(qū)間時，溫濕器保持正常轉(zhuǎn)速，電路檢測系統(tǒng)也不會報警。正常工作。當(dāng)所測溫度 溫度最高臨界值，電路檢測系統(tǒng)報警，單片機對其數(shù)據(jù)進行處理分析，輸出(shch)信號減緩溫濕器電動機的轉(zhuǎn)速，降低倉庫內(nèi)溫度。當(dāng)所測溫度 溫度最低臨界值，電路監(jiān)測系統(tǒng)報警，單片機對其數(shù)據(jù)進行處理分析，輸出信號加速溫濕器電動機的轉(zhuǎn)速，升高倉庫內(nèi)溫度。 通過對溫濕

26、器的轉(zhuǎn)速進行自動化的控制，實現(xiàn)倉庫中標(biāo)準(zhǔn)溫度的保持。3.4 溫濕度整體軟件程序概述 本系統(tǒng)采用C語言編程，使用單片機編程軟件:Keil軟件。采用編程設(shè)定出控制單片機測量，報警，控制的各個編程。第四章 結(jié)果分析 通過51單片機的控制，實現(xiàn)溫度測量、報警、自動控制。使其在整個溫度控制中達到一定的效果。并且單片機與C語言的結(jié)合，使得我們在系統(tǒng)建設(shè)中的硬件、軟件得到靈活的應(yīng)用。通過驗證，此次系統(tǒng)的結(jié)論是可行的。總結(jié)本次設(shè)計是我首次以51單片機為核心，將我所學(xué)的硬件控制與軟件調(diào)控結(jié)合起來進行自動控制。單片機的發(fā)展在工業(yè)發(fā)展期，尤其是在現(xiàn)在的信息自動化快速發(fā)展的今天得到了前所未有的提升。以前的我們會用模擬

27、電路進行溫度的操作。但是現(xiàn)在，我們可以應(yīng)用單片機這個微型控制器達到以小力發(fā)揮大作用的效果。在單片機自動控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活的今天，老舊的控制方法已經(jīng)逐漸被淘汰。這個51單片機控制溫度變化系統(tǒng)的實現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的溫度控制方法，為溫度的控制開辟了一條新的道路。而且現(xiàn)在國家在鼓勵像此類科技發(fā)展快速的智能控制系統(tǒng)。對于我國的國防的需求，我也出到自己的一份力。在我國在工業(yè)化發(fā)展的今天，我們也在跟進時代的步伐前行。但是畢竟自己的能力有限，運用自己所學(xué)達到的系統(tǒng)效果也只是自動控制的一小部分。對于此溫度控制系統(tǒng)更加智能化、人性化的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，首先我在基礎(chǔ)思路上做了鋪墊。而后會不斷地改進

28、，經(jīng)濟、科技、社會的快速發(fā)展標(biāo)志著我國國防實力的不斷加強。而在小的細節(jié)上，更加地智能化、更加的人性化也就是我們的目標(biāo)。在軍校的生活也因為有了感興趣的東西變得很有意義。從開題報告到一段時間的方案論證、如何選擇系統(tǒng)的硬件和如何去設(shè)定程序，設(shè)定算法進而確定系統(tǒng)軟件(x tn run jin)的設(shè)計、到最后成形，進行系統(tǒng)的調(diào)試。在此期間，根據(jù)課本所學(xué)的一小部分知識，我也去額外涉獵了大量的關(guān)于傳感器、單片機及其接口電路、以及控制方面的理論。控制方面開始毫無頭緒，后來以小見大，通過控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速來控制整個溫度控制系統(tǒng)，可以做到簡易。方案的選擇也是我這次考慮的重點問題。老師給我的建議積極地采納。穩(wěn)扎穩(wěn)打從開

29、始做起，經(jīng)過了一番努力與自己和戰(zhàn)友的互相探討。實現(xiàn)了自己第一次運用自己所學(xué)著力解決一系列的問題。通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動手能力。對于自身提升而言，更重要的是學(xué)習(xí)的過程，在不斷汲取知識的過程中，知道自己的漏洞以及自己的思維模式的轉(zhuǎn)換都是我所追求的進步。這次畢業(yè)設(shè)計基本的完成了任務(wù)書的要求，實現(xiàn)了溫度的控制。通過(tnggu)測試表明系統(tǒng)的設(shè)計是正確的，可行的。但是由于設(shè)計者的設(shè)計經(jīng)驗和知識水平有限，系統(tǒng)還存在許多不足和缺陷。參考文獻1 張毅剛. MCS-51單片機原理(yunl)及應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004，81942 劉坤,宋戈.51單片機應(yīng)用技術(shù)(jsh)大全M