遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)22

答辯人：張治中學(xué)號(hào)：K031341725指導(dǎo)老師：黃勇18.倉庫濕度檢測系統(tǒng)18.1遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的背景介紹現(xiàn)代化的倉庫，為了避免出現(xiàn)濕度過高導(dǎo)致存儲(chǔ)物發(fā)霉、腐爛變質(zhì)的情況，需要對(duì)當(dāng)前倉庫的濕度狀態(tài)進(jìn)行檢測，并且將對(duì)應(yīng)的檢測結(jié)果發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心，以供管理人員進(jìn)行參考，以便進(jìn)行開門、開窗、加溫、除濕等操作。遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控倉庫當(dāng)前的濕度狀態(tài)，既可以在倉庫現(xiàn)場顯示當(dāng)前的濕度數(shù)據(jù)，還可以將該數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的傳輸通道送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。18.2遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路軟件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)18.2.1遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的工作流程18.2.1遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的工作流程18.2.2遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的需求分析設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)，需要考慮以下幾方面的內(nèi)容：（1）51單片機(jī)如何獲得當(dāng)前的濕度數(shù)據(jù)；（2）使用何種顯示模塊來顯示當(dāng)前的濕度數(shù)據(jù)；（3）使用何種通信介質(zhì)和通信協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；（4）需要設(shè)計(jì)合適的單片機(jī)軟件。18.2.3遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的工作原理遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)使用一個(gè)濕度傳感器采集當(dāng)前的濕度數(shù)據(jù)，然后使用串口通過相應(yīng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送出。

18.3遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

18.3.1遠(yuǎn)程倉庫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的硬件模塊

遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的硬件模塊如圖18.2

所示,其說明如下：(1)51單片機(jī):遠(yuǎn)程倉庫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的核心

控制器,

(2)濕度傳感器:將當(dāng)前的度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字

量的器件，

(3)顯示模塊:顯示當(dāng)前濕度數(shù)據(jù)的模塊，

(4)串口通信模塊:用于遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。18.3.2遠(yuǎn)程倉庫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的電路程倉傳器度監(jiān)測系燒的電路如圖18.3所示,51單片機(jī)使用P0端作為1602液晶的數(shù)據(jù)端口,P2.0和P2.2作為相應(yīng)的控制引腳;使用P2.4和P2.5引腳擴(kuò)展一片濕度測量芯片SHT11用于測量當(dāng)前的濕度信息;使用MAX487作為RS-485通信協(xié)議芯片連接在串行端口來傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)。18.3.3硬件模塊基礎(chǔ)—濕度傳感器SHT11SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片,其主要特點(diǎn)如下

(1)集成度高,其集成了溫度感測、濕度感測、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能

(2)提供二線數(shù)字串行接口,接口簡單,支持CRC傳輸校驗(yàn),傳輸可靠性高

(3)測量精度可通過編程調(diào)節(jié)。

(4)測量精確度高,由于同時(shí)集成溫濕度傳感器,可以提供溫

度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能.

(5)有防水設(shè)計(jì),可以將元器件放入水中測量,

圖18.4是SHT11的引腳封裝結(jié)構(gòu),其詳細(xì)說明如下:

(1)SCK:時(shí)鐘引腳

(2)DATA:數(shù)據(jù)引腳,

注意:圖18.4中沒有顯示電源和地信號(hào),其中電源的工作電壓

范圍是2.4~5.5v.圖18.5是SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,其由溫度傳感器、濕度傳感器、運(yùn)算放大器、A/D換器、校準(zhǔn)寄存器、二線串行數(shù)字接口和CRC校驗(yàn)?zāi)K組成SHT11使用一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)的二線制串行接口和51單片機(jī)進(jìn)行通信，其中SCK為時(shí)鐘線,DATA為數(shù)據(jù)線。在開始進(jìn)行數(shù)據(jù)通信之前,單片機(jī)需要用一組“啟動(dòng)傳輸”時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng),如圖18.6所示,當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí),DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?隨后又變?yōu)楦唠娖?；在SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。SHT11的讀寫時(shí)序如圖18.7所示,主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令,隨后發(fā)出一個(gè)后續(xù)8位命令碼,該命令碼包含3個(gè)地址位(芯片設(shè)定地址為000)和5個(gè)命令位；發(fā)完命令碼，將DATA總線設(shè)為輸入狀態(tài),等待SHT11的響應(yīng):SHT11接收到上述地址和命令碼后,在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，將DATA下拉為低電平,作為從機(jī)的ACK:在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿之后,從機(jī)釋放DATA(恢復(fù)高電平)總線:釋放總線后,從機(jī)開始測量當(dāng)前濕度,測量結(jié)束后,再將DATA總線拉為低電平;主機(jī)檢測到DATA總線被拉低后,得知濕度測量已經(jīng)結(jié)束,給出SCK時(shí)鐘信號(hào);從機(jī)在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿,先輸出高字節(jié)數(shù)據(jù):在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿,主機(jī)將DATA總線拉低,作為ACK信號(hào),然后釋放總線DATA在隨后8個(gè)SCK周期下降沿,從機(jī)發(fā)出低字節(jié)數(shù)據(jù):接下來的SCK下降沿,主機(jī)再次將DATA總線拉低,作為接收數(shù)據(jù)的ACK信號(hào):最后8個(gè)SCK下降沿從機(jī)發(fā)出CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù),主機(jī)不予應(yīng)答(NACK)則表示測量結(jié)束兩個(gè)重要的公式：18.3.4硬件模塊基礎(chǔ)—RS-485芯片MA487使用RS-485進(jìn)行遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)通信,其核心思想是使用差分電平來提供聚動(dòng)能力以達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康?MAX487是一個(gè)RS484通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的接口

器件在Rs-485接口標(biāo)準(zhǔn)中,只要用A、B兩根輸出引腳即可完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換,

圖18.8所示是多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)使用MAX487進(jìn)行符合RS-485協(xié)議通信的邏輯模型,數(shù)據(jù)從MAX487的DI引腳流入,通過A、B引腳上連接的雙線送到其他MAx487上經(jīng)過Ro流出；由于在RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)中,A、B引腳要同時(shí)承擔(dān)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收任務(wù),所以需要通過和DE來對(duì)其進(jìn)行控制,只有允許發(fā)送時(shí)才能使能DE引腳,否則就將總線鉗位導(dǎo)致總線所

有的設(shè)備都不能正常通信,（需要注意的是,RS-485總線的兩端要加上120歐左右的匹配電阻以消除長線效應(yīng)）

MAX487的引腳封裝結(jié)構(gòu)如圖18.9所示,其說明如下

(1)A:接收器同相輸入端引腳

(2)B:接收器反相輸入端引腳

(3)RO:串行數(shù)據(jù)接收引腳(4)DI：串行數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。

(5):MAX487的串行數(shù)據(jù)接收控制引腳,當(dāng)該引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)接收為低電平時(shí),允許MAX487進(jìn)行數(shù)據(jù)接收,否則禁止MAX487進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

(6)DE:MAX487的串行數(shù)據(jù)發(fā)送控制引腳,當(dāng)該引腳為高電平時(shí),允許MAX487進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送,否則禁止MAX487進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。18.4遠(yuǎn)程倉庫濕度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)18.4.1遠(yuǎn)程倉庫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的軟件模塊劃分和工作流程遠(yuǎn)程倉庫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的軟件模塊可以分為濕度采集模塊、1602液晶驅(qū)動(dòng)模塊和軟件綜合三個(gè)部分,其工作流程如圖18.10所示18.4.2濕度采集模塊函數(shù)設(shè)計(jì)濕度集模塊主要用于對(duì)SHT11芯片進(jìn)行相應(yīng)的操作以獲取當(dāng)前的濕度數(shù)據(jù),其應(yīng)用代碼如下所示,包括以下函數(shù):

(1)voidnSCKPulse(unsignedintn):發(fā)送n個(gè)時(shí)鐘脈沖

(2)voidSTARTSHT11():啟動(dòng)SHT11

(3)voidGETRH(unsignedcharGETRH):獲取當(dāng)前的濕度數(shù)據(jù)

(4)

void

READSHT11():

讀STH11