粮库温湿度测量系统设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date粮库温湿度测量系统设计粮库温湿度测量系统设计粮库温湿度测量系统设计山阳县职业教育中心 万 平摘要：对于现代化的粮库来说，要实现科学保粮的关键之一即是对粮库中的温度和湿度进行实时监测。而为了确保测量的精度，必须进行多点测量。基于这一要求，本文采用多个数字式温湿度传感器SHT11来设计粮库温湿度测量系统，以达到简化软硬件系统设计，提高测量精度的目的。在本文中，首先介绍了SHT11的结构特点、接口电路和工作时序，接着介绍了本文所使用的微控制器AT89S52的特点及各引脚功能，然后确定采用了多个SHT11组成的温湿度测量系统的硬件设计方案和部分软件合计方案，最后基于AT89S52单片机设计了电路简洁、大大节省I/O口资源、具有现场独立显示和远距离通信功能的多点温湿度测量系统，为现代化粮库的集中管理和实现科学保粮的目标提供了条件。 关键词：SHT11，单片机，温湿度，粮库English name:Grain temperature and humidity measurement system designABSTRACT：The modernization of grain, to achieve food security science is one of the keys to the grain storage temperature and humidity in real-time monitoring. In order to ensure the accuracy of measurement, the need for multi-point measurements. Based on this demand, the paper adopted a number of digital temperature and humidity sensors to design SHT11 grain temperature & humidity measurement system to achieve the simplification of hardware and software system design, the purpose of improving measurement accuracy. In this article, first introduced SHT11 the structural features, interface circuit and the timing, and then on the paper used by the microcontroller AT89S52 the characteristics and pin function, and then identified by a number composed of temperature and humidity SHT11 Measurement System hardware design and software together part of the programme, based on AT89S52 concise, saving I /O conecting resources and the scene revealed that an independent and long-distance communication capabilities of the multi-point temperature & humidity measurement system for the modernization The centralized management of grain and grain-to achieve the goal of science has provided the conditions.KEY WORDS: SHT11, MCU, temperature and humidity, grain1 本次课题的主要内容:为粮库温湿度测量系统的设计，该电路的设计主要集中于该系统中温湿度检测电路的设计，该检测电路主要是基于传感器与单片机接口的实现。重点对传感器与单片机模块、显示键盘模块、单片机外围电路模块的硬件接口电路的实现以及部分软件程序进行了设计。随着传感器制造技术的发展，多种新型的传感器出现在我们面前，它们采用当前最前沿的传感器制造技术，利用先进的生产工艺制造，由着良好的适应性和较高的可靠性，而且使用方便。SHT11就是这样一种数字温湿度智能传感器。2 本设计研究方法和观点:2.1设计的具体工作是利用SHT11传感器设计的一个可用于粮库中对粮堆中的温度和湿度进行多点实时监测的系统。利用SHT11温湿度传感器对温度和湿度进行采集，将采集到的温度湿度信号转化成相对应的数字量，然后将数据送至单片机中进行处理，最后对采集到的数据进行LED显示并传送到PC机中进行存储和深入分析。2.2设计的实现方法本次设计为设计一个粮库温湿度测量系统，即一个可同时测量粮库中的温度和湿度的系统，根据设计的要求，可将本次设设几个以下模块，分别为：传感器与单片机接口电路模块、键盘与单片机接口电路模块、显示电路模块、控制电路模块以及通信电路模块。其具体框图如图2-1所示。图（a） 系统设计方框图2.3 各模块功能简介2.2.1 传感器与单片机接口模块该模块的功能主要是实现对粮库中的温度和湿度信号的检测。由于粮库面积较广，故将粮库进行分区，每个区域内各用一个传感器对温湿度进行检测。在具体测量过程中，首先各个传感器分别产生相对湿度或温度的信号，然后经过放大，分别送至A/D转换器进行模数转换、校准和纠错，最后通过二线串行接口将相对湿度或温度的数据送至单片机，从而进行相应的处理。在本次设计中，把粮库划分为4个区域，每个区域分别用一个数字式传感器SHT11测量温湿度，单片机AT89S52控制各个区域的传感器对温湿度进行检测。在本文粮库的温湿度测量系统中选用的ATMEL公司的芯片AT89S52作为微控制器。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业MCS-51单片机产品完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash。其强大的功能和低廉的价格使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。2.2.2 显示电路模块该模块的功能主要是显示各个传感器所测得的粮库中的温度值或湿度值，以方便粮库工作人员随时掌握粮库中有关温度和湿度的信息。本设计中选用MAX7219芯片作为单片机应用系统中的LED显示接口电路。2.2.3 键盘接口电路模块该模块即是本次设计中进行人机交互的接口。通过该电路，粮库的工作人员可以根据该粮库的实际需要对正常温度范围和正常湿度范围进行设定。除此之外还可设定每次测量结果显示的时间。由于本设计中所使用到的按键个数较少，为了响应迅速，故采用非编码键盘的中断方式独立式按键的工作方式。本设计定义了五个按键，分别是模式转换键F、自增键I、自减键D、测量温度键W、测量湿度键S。模式转换键F用来转换设置需要设置的项目，每当该键被按下一次便改变一种模式。2.2.4 单片机外围接口电路模块该部分主要包括三个单元，即温度报警单元电路湿度报警单元电路、单片机复位电路和单片机震荡电路。温度控制电路主要是检测传感器测得的温度测量值是否超出粮库温度的的设定范围，如果超出则发出相应的警告；湿度控制电路主要是检测传感器测得的湿度测量值是否超出粮库中湿度的设定的正常范围，如果超出则发出相应的警告；复位电路主要是实现单片机的手动复位功能。2.2.5 通信电路模块该部分接口主要是为了实现单片机与PC机之间的通信而设计的。通信电路采用RS-485总线协议实现与PC机的通信。单片机将采集到的温湿度数据通过RS-485总线输送给上位机(PC机)进行实时记录。由于PC机只能用RS-232协议进行通信，因此需要采用一个RS-485和RS-232之间的电平转换电路。3 本设计取得的主要成果 它能同时多点测量粮库中的温度和湿度，并进行LED显示，另外还具有报警功能，用户可根据实际情况对正常温度范围和正常湿度范围进行设置，且该系统还能和PC机连接，解决了分布分散和集中管理的矛盾，为实现粮库远程控制和科学保粮提供了有利的条件。系统采用了高集成度和高精度的温湿度数字式传感器SHT11和合理的多片连接方式，即节省了单片机I/O口资源和系统整体成本下降，又避免了逐个测量时造成的整体测量滞后问题和提高了测量精度，同时大大简化了单片机的程序编写；另外，系统采用模块化的设计思想，从而整个系统更加完善灵活可调，硬件电路安装方便，操作简单，且易于维修。4 本设计取得的主要结论经过一段时间的不懈努力，本设计基本达到了预期要求。本设计为粮库温湿度测量系统，它能同时多点测量粮库中的温度和湿度，并进行LED显示，另外还具有报警功能，用户可根据实际情况对正常温度范围和正常湿度范围进行设置，且该系统还能和PC机连接，解决了分布分散和集中管理的矛盾，为实现粮库远程控制和科学保粮提供了有利的条件。系统采用了高集成度和高精度的温湿度数字式传感器SHT11和合理的多片连接方式，即节省了单片机I/O口资源和系统整体成本下降，又避免了逐个测量时造成的整体测量滞后问题和提高了测量精度，同时大大简化了单片机的程序编写；另外，系统采用模块化的设计思想，从而整个系统更加完善灵活可调，硬件电路安装方便，操作简单，且易于维修。参考文献： 1森村正直，山崎弘郎传感器技术M北京：科学出版社，1986：23-37.2王汉之，刘振全基于CMOSens技术的数字温度/湿度传感器SHT11及其应用D中国工控信息网. 3孟臣，李敏SHT11数字式温湿度传感器原理与应用J世界电子元器件，2003（8）：66-68.4万文略单片机原理及应用M重庆大学出版社.2004：87-91.5李华MCS-51系列单片机实用接口技术M北京：电子工业出版，1999：21-46.-