本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)名稱：污水廠的溫濕度監(jiān)測(cè)儀

院（系）:機(jī)械與電子工程學(xué)院

專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

學(xué)生姓名:

劉婷婷

學(xué)號(hào)：11027073

指導(dǎo)教師:方愿捷職稱:助教

目錄※1.概述※1.1企業(yè)需求現(xiàn)狀※2.總體設(shè)計(jì)框圖

※3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)※3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)※3.2

按鍵電路※3.3采集模塊※3.3.1DHT11傳感器模塊電路

設(shè)計(jì)※3.4數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示工作原理

※3.5報(bào)警模塊

※4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

※4.1

概述

※4.2主程序設(shè)計(jì)

※4.3溫濕度采集程序設(shè)計(jì)

※5.系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試

※6.結(jié)束語totalspeakingL概述1.1企業(yè)需求現(xiàn)狀

在科技高度發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會(huì)，各大工廠和企業(yè)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的要也趨近理想化，溫室控制技術(shù)也隨著人們更高的要求被推上了一個(gè)更高的層面。各大工廠和企業(yè)不僅實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的控制自動(dòng)化，而且更致力于人工智能的廣泛應(yīng)用研究，開發(fā)用于決策、咨詢、溫室管理等方面的系統(tǒng)軟件，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行工廠內(nèi)溫度和濕度的遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)控，為工廠和企業(yè)提供各類所需的信息服務(wù)，真正做到完全自動(dòng)化、無人值班、遠(yuǎn)程監(jiān)控。而且溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)還廣泛用于如文物館、圖書室、電信銀行、潔凈廠房、無菌室、生物制藥、檔案室等。本設(shè)計(jì)的控制核心單片機(jī)STC89C52對(duì)采集模塊溫濕度傳感器DHT11采集到的溫、濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后輸出到數(shù)碼管以顯示實(shí)時(shí)的溫度值、濕度值和相關(guān)字符,最后通過溫濕度數(shù)值的變化來判斷是否達(dá)到限定值并發(fā)生相關(guān)的報(bào)警。本設(shè)計(jì)最大的好處是我們可以根據(jù)工廠或者企業(yè)的需求手動(dòng)地設(shè)置溫濕度的報(bào)警范圍，只要溫度值和濕度值其中一個(gè)或者兩個(gè)都超過或低于設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。新型溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬輕工電子領(lǐng)域，由聲光報(bào)警器和溫濕度感應(yīng)器等共同組成,正向著智能化、高精度、小體積方向發(fā)展。本次設(shè)計(jì)的溫濕度傳感器，會(huì)給工業(yè)的發(fā)展帶來很大的便利，不再浪費(fèi)更多的人力，從傳統(tǒng)的人工操作變成智能操作，節(jié)省了更多的時(shí)間，提高了工作的效率。12.總體設(shè)計(jì)框圖根據(jù)用戶實(shí)際需要的具體要求，并且確保成功實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能與要求，在經(jīng)費(fèi)方面也盡可能降低設(shè)計(jì)成本。其基本功能為一旦室內(nèi)溫度和濕度發(fā)生變化時(shí),數(shù)碼管顯示的溫度值或濕度值會(huì)發(fā)生變化,DHT11傳感器將采集到的溫濕度數(shù)字信號(hào)及時(shí)送到單片機(jī)STC89C52進(jìn)行分析處理,當(dāng)溫濕度越過手動(dòng)設(shè)定的溫濕度范圍時(shí),蜂鳴器就會(huì)報(bào)警提醒?？傮w設(shè)計(jì)方案圍繞上述所介紹的內(nèi)容，所以確定本設(shè)計(jì)的組成模塊如圖所示。：概述系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由4大模塊構(gòu)成，分別是數(shù)碼管顯示模塊、報(bào)警模塊、主控模塊及采集模塊，其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心模塊，主要是指STC89C52單片機(jī)，它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，利用其各引腳分別控制其他模塊，使其他模塊能夠成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)所需的功能；報(bào)警模塊主要指將蜂鳴器接入單片機(jī)電路,通過對(duì)環(huán)境實(shí)時(shí)溫濕度的檢測(cè)，并手動(dòng)設(shè)定合理的溫濕度范圍，實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警；采集模塊主要用于采集工廠里的實(shí)時(shí)溫濕度,由于DHT11的數(shù)字一體性，集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換等,直接單引腳接單片機(jī)即可。顯示模塊數(shù)碼管直接連接單片機(jī)，顯示實(shí)時(shí)更新的溫濕度數(shù)據(jù)和相關(guān)字符。33.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖例單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、單片機(jī)、晶振電路。此設(shè)計(jì)采用的是STC89C52單片機(jī),STC89C52由于它內(nèi)部自身攜帶有一個(gè)8K的FLASH存儲(chǔ)器，而且是一種CMOS8位單片微控制器所以也被稱為單片機(jī)。由于采用高科技制造技術(shù)，同時(shí)又與工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)相互匹配，將處理器和存儲(chǔ)器集成到STC89C52中，因此STC89C52作為微處理器具有準(zhǔn)確、高效、快速等優(yōu)勢(shì)。STC89C52單片機(jī)以其簡(jiǎn)單可靠，性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)為很多工業(yè)設(shè)備提供了多種性能優(yōu)越、可靠性高但價(jià)格便宜的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)下主流產(chǎn)品是AT89S51或STC89C52。其引腳圖如左圖：3.2按鍵電路通過按鍵設(shè)定溫濕度范圍及復(fù)位操作，相應(yīng)的按鍵按下就會(huì)給相應(yīng)的單片機(jī)引腳一個(gè)低電平，單片機(jī)就可以對(duì)溫濕度范圍進(jìn)行合理地設(shè)定，可以看著數(shù)碼管進(jìn)行設(shè)定范圍,數(shù)據(jù)會(huì)及時(shí)地反饋到顯示屏上。只要實(shí)時(shí)更新的溫度值和濕度值有一個(gè)及以上超過或低于設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。這些常開開關(guān)組成了設(shè)定按鍵，硬件電路簡(jiǎn)單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，只要在程序中消除按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象就可以了。圖中S2按鍵功能為減,S3按鍵功能為加,S4按鍵為功能鍵。晶振電路在單片機(jī)最小系統(tǒng)中是必不可少的,單片機(jī)只有在晶振的驅(qū)動(dòng)下才能工作,在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接晶振后再各接電容C1和C2就可以組成晶振電路,晶振頻率決定單片機(jī)的工作速度。電路中兩個(gè)電容的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振;二是穩(wěn)定頻率。電容C5、C6的取值范圍在5～30pF之間,C1,C2的典型值為30PF。如圖所示。3.2.1晶振電路3.2.2復(fù)位電路復(fù)位電路在單片機(jī)電路中也是必不可少的,單片機(jī)的9號(hào)引腳為復(fù)位引腳,復(fù)位電路由10uf電容、10K歐姆電阻、按鍵組成。有手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩種復(fù)位方式。上電復(fù)位：當(dāng)剛通電時(shí)，電容電壓為零，電阻上的壓降約為電源電壓，即單片機(jī)9號(hào)引腳為高電平，只要時(shí)間維持2個(gè)機(jī)器周期以上，就可完成復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位：當(dāng)單片機(jī)上電后，電容C1已經(jīng)充電完成達(dá)到穩(wěn)態(tài)，當(dāng)執(zhí)行手動(dòng)按鍵后，RST端的電壓U=5*(10/11)≈4.5V,為高電平,又由于人體手動(dòng)按鍵時(shí)間最少也要20ms遠(yuǎn)大于2個(gè)機(jī)器周期，此時(shí)滿足單片機(jī)復(fù)位的條件，故滿足復(fù)位的要求。其電路圖如圖所示3.3.1DHT11傳感器模塊電路設(shè)計(jì)3.3采集模塊DHT11傳感器與單片機(jī)的連接電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單。單片機(jī)的一個(gè)接口用來發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)，即P1.5為數(shù)據(jù)端口,連接DHT11溫濕度傳感器的2號(hào)引腳。由于測(cè)量范圍電路小于20米，可以加一個(gè)10K的上拉電阻，因此在傳感器的2號(hào)引腳與電源之間連接一個(gè)10K電阻。而傳感器的電源端口1號(hào)引腳和4號(hào)引腳分別接單片機(jī)的VCC和GND端。傳感器的第三腳懸浮放置也可接地。DHT11傳感器模塊的電路原理圖如圖所示：動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)原理圖如右圖3.4數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示工作原理3.5報(bào)警模塊

報(bào)警模塊

當(dāng)溫濕度發(fā)生變化之后,DHT11傳感器實(shí)時(shí)采集到的溫度、濕度值中就會(huì)有一個(gè)及以上超出所設(shè)定的范圍，則該系統(tǒng)就會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲，其報(bào)警電路圖如下所示。當(dāng)DHT11傳感器采集到的