基于单片机的温湿度检测控制系统设计(新).doc
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1、 毕业论文(设计)设计论文题目: 基于单片机的温湿度监测控制系统设计一、设计论文内容及要求:(一) 设计论文内容本系统所要完成的任务是:1. 熟悉掌握AT89C51单片机的结构和特点 2. 熟练掌握温湿度传感器SHT11的主要特性及测温原理 3. 熟练掌握用LCD1602液晶显示屏的工作原理 4.系统各个功能模块硬件电路的设计; 5.系统软件设计;6.系统调试,实现系统功能 7.能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。8.通过采集温度及湿度值,准确的判断标准值与当前值之间的差异,及时的启动报警装置包括警报灯的提示功能以及提示音等进行报警,并采取相应的控制方案。) 二要求设计一个基于单片机的温湿
2、度自动控制系统,具体要求如下:1 具有温湿度采集功能;2 对数据实时处理并能够显示;3 当温度或适度高于低于设定值时能够自动调节;4 超限报警电路,当环境温度或湿度高于低于极限值时,系统能够发出声光报警,提示工作人员进行相应的应急处理;5 自动断电功能,当环境温度或湿度高于低于极限值时,系统能够自动切断电源;6 当检测电路电压低即供电不足时,电路发出报警,提示工作人员对检测电路电源进行更换;7基本要求度参数的实时采集,测量空间的温度和湿度,由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示,实现温湿度的智能检测;8 实现超越数据的及时报警,并启动控制系统,实现温室的目的;9 现场检测设备应具
3、有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力;要求到达的技术指标: 测温范围: 0。C -60。C 测温精度:。C 测湿范围:0-100%RH 测湿精度:+2.5%RH10.要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。二、主要参考资料:J.微电脑信息,200925: 21242易顺明.基于单片机的大棚温湿度控制系统设计J.现代电子技术,2011 (7):7153张毅刚.单片机原理及应用M.北京:高等教育出版社2008.121064 Atmel. Atmel 89C51 Microcontrollers Hardware Manual,2010. 3598 5陈桂友,柴远斌.单片机应用技术
4、M.北京:机械工业出版社,2008.10886熊诗波.机械工程测试技术基础M.4版.北京:机械工业出版社,2008. 60102 7张新荣.基于单片机的多路温度监测系统设计J.工业控制电脑,20107:1321 目 录摘 要11 引言11.1本系统主要研究内容12 系统总体设计22.1系统功能设计22.2系统设计原则22.3系统的组成和工作原理33 系统硬件设计5单片机系统设计5传感器的设计83.3 液晶显示装置设计103.4 光声报警系统与温湿度控制系统设计124 软件系统设计14初始化模块15温湿度检测模块154.3 温湿度判断控制模块154.4 1602液晶显示模块16报警模块164.6
5、 系统整体软件程序16总 结22谢 辞23学习文档 仅供参考基于单片机的温湿度检测控制系统设计摘要随着大棚技术的普及,温室大棚数量不断增多,对于蔬菜大棚来说,最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低,蔬菜就会被冻死或则停止生长,所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计,工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力,又容易发生过失。现在,随着农业产业规模的提高,对于数量较多的大棚,传统的温度控制措施就显现出很大的局性。为此,在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统,以控制蔬菜大棚温湿度适应生产需要。 本文利用89C51
6、单片机设计一个温室大棚的温湿度检测控制系统,对湿室内的温湿度进行检测控制并实时显示。其中温湿度传感器采用AM2301数字温湿度传感器,通过89C51单片机的处理把温湿度值显示在1602液晶上。并实时判断温湿度值是否满足设定的温湿度范围,假设超出设定范围,通过89C51启动温湿度控制系统,到达恒温恒湿的目的。 关键词 89C51单片机 AM2301传感器 1602液晶 控制系统 The design of temperature and humidity measurement and control system based on single-chip microcomputerABSTRA
7、CTWith the popularization of trellis technology, greenhouse trellis an ever-growing number, for vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Temperature is too low, the vegetables will freeze to death or stop growing, so will always co
8、ntrol temperature and humidity in a suitable vegetable growth range. Traditional temperature control is in greenhouse trellis internal hanging a thermometer, workers according to regulate the temperature reading the temperature inside the shelter. If only by artificial control both consumption manpo
9、wer, and easy to place regular orders. Now, with the improvement of agricultural industry scale, for larger quantity of trellis, traditional temperature control measures will show great bureau sex. Therefore, in modern vegetable shed management zhongtong often temperature and humidity automatic cont
10、rol system, in order to control the temperature and humidity, adapt to the trellis vegetable production needs. In this paper, using 89C51 MCU to design a greenhouse temperature and humidity measurement and control system. Detection and control the indoor temperature and humidity and real-time displa
11、y. The temperature and humidity sensor using AM2301digital temperature and humidity sensor, The temperature and humidity are displayed in the 1602 LCD through the 89 C51 single chip computer processing. And the real-time temperature and humidity value judgment whether meet the set the humidity and t
12、emperature of the range. If it exceeds the setting range, through the 89C51 start the temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. KEY WORDS 89C51MCU AM2301 sensor 1602LCD control system1 引言1.1 课题背景植物的生长都是在一定的环境中进行的,其在生长过程中受到环境中各种因素的影响,其中对植物生长
13、影响最大的是环境中的温度和湿度。环境中昼夜的温度和湿度变化大,其对植物生长极为不利。因此必须对环境的温度和湿度进行监测和控制,使其适合植物的生长,提高其产量和质量。本系统就是利用价格廉价的一般电子器件来设计一个参数精度高,控制操作方便,性价比高的应用于农业种植生产的温室大棚温湿度测控系统1.2立题的目的和意义环境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。由于应用的场合不同监测对象的不同,其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系统有着广泛的应用,室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析指标,必须定期抽样检查室温环境温度和湿度,以便采取相应的措施。89C51单片机是常用于控制
14、的芯片,在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果,用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用89C51单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制,而且89C51单片机易于学习、掌握,性价比高。使用89C51型单片机设计温湿度检测控制系统,可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式,在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。1.3国内外的研究现状和发展趋势目前国外大棚业正致力于高科技发展,遥测技术,网络技术,控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和
15、控制中。为了充分的利用好温室栽培这一高效技术,就必须有一套科学的,先进的管理方法,用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义,它代表了一类自动控制的方法,而且其应用十分广泛。近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准,朝着网络化,大众化,大规模,无人化的方向发展的思路也更加完善和成熟。采用高性能的控制芯片89C51,高精度数字温湿度传感器AM2301,向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境,符合植物的生活环境要求,具有良好的发展前景。 1.4本系统主要研
16、究内容本系统所要完成的任务是:人性化的设计。根据植物的生活需求,把温湿度值控制在一定的范围内。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。通过采集温度及湿度值,准确的判断标准值与当前值之间的差异,及时的启动报警装置包括警报灯的提示功能以及提示音等进行报警,并采取相应的控制方案。2 系统总体设计2.1系统功能设计系统要完成的设计功能是: 实现对温室大棚温湿度参数的实时采集,测量空间的温度和湿度,由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示,实现温湿度的智能检测。 实现超越数据的及时报警,并启动控制系统,实现温室的目的。 现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。要求到达的技术指标
17、: 测温范围: 0。C -60。C 测温精度:+。C 测湿范围:0-100%RH 测湿精度:+2.5%RH2.2系统设计原则要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。可靠性高可靠性是单片机系统应用的前提,在系统设计的每一个环节,都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑:使用可靠性高的元器件;设计电路板时布线和接地要合理;对供电电源采用抗干扰措施;输入输出通道抗干扰措施;进行软硬件滤波;系统自诊判断功能等。操作维护方便在系统的软硬件设计时,应从操作者的角度考虑操作和维护方便,尽量减少对操作人员专用知识的要求,以利于系统的推广。因此在设计时,要尽可
18、能减少人机交换接口,多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障自动诊断程序,一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位,以便进行维修。性价比单片机除体积小、功耗低等特点外,最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用,性价比是其中一个关键因素。因此,再设计时,除了保持高性能外,尽可能降低成本,如简化外围硬件电路,在系统性能和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。2.3系统的组成和工作原理系统的组成以单片机为控制核心,采用温湿度测量,通信技术,控制技术等技术,以温湿度传感器作为测量元件,构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度测量电路,显示电路,声光报警电路,温湿
19、度控制电路,见图选用的主要器件有:AT89C51,温湿度传感器AM2301,1602LCD显示模块,降温装置风扇,升温装置加热器,増湿装置喷雾器,除潮装置除潮器,红绿LED灯,报警装置蜂鸣器等12。图1系统的组成系统的工作原理本系统以单片机Atmel89C51为核心,数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器AM2301完成;通过单片机把采集的数据显示在1602LCD上;当采集的数据超出给定范围时,有蜂鸣器实时报警,并显示红灯提示,并进行相应的控制处理。在整个系统中采用了AM2301单总线技术,单片机采用C语言编程。温室温湿度控制系统是以89C51单片机
20、作为中央控制装置,风扇,加热设备,加湿设备,排潮设备等 89C51作为中央控制装置,负责中心运算和控制,协调系统各个模块的工作。 风扇:负责系统的降温工作。 加热设备:负责系统的加热工作。 喷雾设备:负责系统的加湿工作。 排潮设备:负责系统的去湿工作。 双色灯,报警模块:负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的界限值时系统将自动警,双色灯在单片机的控制下有规律的切换,同时报警模块发出报警声,通知用户采取相应的措施。系统工作流程图见图2图2系统的工作原理图3 系统硬件设计单片机系统设计经过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计,硬件系统是应用系统的基础、软件系统设计的
21、依据根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑,选用MCS-51系列的89C51为主机,满足上面的要求而且设计方便,不需要再存储扩展。3.1.1 AT89C51单片机MCS-51系列单片机主要包括基本型产品8031/8051/8751(对应的低功耗型80C31/80C51/87C51和增强型产品8032/8052/8752。虽然他们是8位的单片机,但是具有品种全、兼容性强性能价格比高等特点且软硬件应用设计资料丰富齐全,已为我国广阔工程技术人员所熟悉和掌握。在20世纪80年代和90年代,MCS-51系列单片机是在我国应用最为广泛的单片机机型之一。中央微处理器 AT89C51: AT89C51是
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