基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計_畢業設計論文-免費閱讀

　　

【正文】 按一下開窗鍵，開窗指示燈點亮，電機正轉表示開窗；再按 一下開窗鍵，開窗指示燈熄滅，電機停止。經過編譯成為單片機可執行的目標程序，然后對生成的目標文件進行仿真調試 ,并將程序燒寫到單片機。由于默認的執 行環境為硬件仿真器，在執行程序前要修改為軟件仿真器，選擇 “Project”菜單中發熱菜單項 “Options For Target1”,在出現的對話框中的屬性頁單擊 “Debug”選項卡，選擇 “Use Simulator”選項，即選擇了軟件仿真，其他選項為默認設置。 （ 1）創建項目： Project new Project save as…, 保存后會自動彈出 51 系列 CPU 類型對話框，用來選擇這個工程所采用的 51 系列 CPU 型號。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位，若在 5V～ 之間屬正常。主要包括錯線、開路、短路。林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 32 華科學院本科畢業設計（論文） 33 第 5 章 系統調試 系統調試包括硬件調試和軟件調試。 電機控制系統 窗戶控制系統主要包括開關窗戶的控制。 2 ｎ 除以 P 的余數 R。 2 ｎ 除以 P 的商和余數分別是 Q 和 R，則有 M M 為一個 k 位長的信息幀。 圖 電機電路 華科學院本科畢業設計（論文） 27 第 4 章 系統軟件設計 總體設計 前面已經介紹了本次設計的硬件部分，這里開始主要介紹軟件部分。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。 Tx 低溫度系數震蕩器 高溫度系數震蕩器 預置 斜率增加器器 計數器 1 比較 預置 =0 溫度寄存器 計數器 2 =0 林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 24 顯示單元設計 1. LCD1602 液晶顯示電路 顯示電路設計采用的是液晶 LCD1602 來顯示實時日期時間、溫度等內容。在片上還載有配置字節以理想的解決溫度數字轉換。因為一線通信接口，必須在先完成 ROM 設定，否則記憶和控制功能將無法使用。高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器 2 的脈沖輸入。 7)在 9 位分辨率時最多在 內把溫度轉換為數字， 12 位分辨率時最多在 750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快 。現在，新一代的數字溫度傳感器DS18B20 體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網，可充分發揮 “一線總線 ”的優點，在實際應用中取得了良好的測溫效果。 2） DS18B20 寄生電源強上拉供電方式 圖 DS18B20 寄生電源強上拉供 電方式 寄生電源強上拉供電方式電路圖改進的寄生電源供電方式如圖 所示，為了使DS18B20 在動態轉換周期中獲得足夠的電流供應，當進行溫度轉換或拷貝到 E2 存儲器操作時，用 MOSFET 把 I/O 線直接拉到 VCC 就可提供足夠的電流，在發出任何涉及到拷貝到 E2 存儲器或啟動溫度轉換的指令后，必須在最 多 10μS 內把 I/O 線轉換到強上拉狀態。 本系統的復位電路采用按鍵電平復位方式。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復位信號持續時間應超過4us 才能完成復位操作。 3. 復位電路 單片機最小應用系統中復位電 路使 CPU 和系統中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態下，并從這個狀態開始工作，無論是在控制系統剛開始接上電源時，還是斷電后或者發生故障后都要復位。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。 圖 DS1302 的控制字節 ② 數據輸入輸出 (I/O) 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數據被寫入 DS1302，數據輸入從低位即位 0 開始。上電運行時，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電平。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。 它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。 ? flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12v 的編程允許電源 VPP，當然這必須是該器件是使用 12v 編程電壓 VPP。 ? 對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 P3 做輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流 (I/L )。對 p2 端口寫入 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 ? P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程 序存儲器讀指令。且為了人性化的設計，系統還可采用按鍵電路實現手動控制與自動控制的切換 。 圖 窗戶橋臂導通示意圖 因此，為了避免直通短路且保證各個開關管動作之間的協同性和同步性，兩組控制信號在理論上要 求互為倒相的邏輯關系，而實際上卻必須相差一個足夠的死區時間，這個矯正過程既可以通過硬件實現，即在上下橋臂的兩組控制信號 之間增加延時，也可以通過軟件實現。因此，在溫度測量系統中，采用抗干擾能力強的新型數字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案，新型數字溫度傳感器 DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬在實際應用中取得了良好的測溫 效果。單片機對信號進行運算，然后與 由預 先設 置的參數臨界值相比較 ,從而作出開 /關窗 的 判斷 ,再結合窗狀態檢測電路所檢測到的 當前 窗狀態 ,再輸出脈沖信號調整步進電機 ， 完成下雨自動關窗 等 。 國外倉庫的監控技術已經發展的很成熟，高科技的數字傳感器廣泛應用于倉庫溫、濕華科學院本科畢業設計（論文） 3 度監控系統。 1) 硬件技術 早期倉庫溫濕度檢測主要采用溫度計量算法，它是將溫度計放 入特定的插桿中，根據經驗插入倉庫的多個測溫點，工作人員定期拔出讀數，決定采取相應的措施。 倉庫管理的重點之一就是要經常檢查溫度變化，以便及時發現儲藏物發熱點，減少損失。最典型的一個例子就是糧食儲備基地的倉庫實用。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監測工作。眾所周知，糧食的儲存需要合適的濕度和溫度，若管理不當，糧食受潮發霉或生蟲，將會造成大量的糧食浪費。然而，堆積物的熱傳遞又是那樣的緩慢，使人感知極差，需要管理人員經常進入悶熱、嗆人的倉庫內觀察溫、濕度，不斷進行翻倉、加濕、通風和降溫設備來控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。這種方法由于溫度計精度、人工讀數的人為因素等原因，溫度檢測不僅速度慢而且精度低，抽樣不徹底，局部糧食溫度過高不易被及時發現，局部糧食發霉變質引起大面積壞掉的情況時有發生。這種傳感器采用微控制器與半導體集成電路的最新技術，在一個芯片上集成了溫度檢測芯片、數據信號轉換芯片、計算機接口芯片，存儲芯片等，除完成溫 度檢測功能外，還可完成預置范圍溫度、報警、多路 A/D 轉換、溫度補償等功能。 2. 本設計的要求 1)完成該課題必須重點研究 單片機控制 、 溫濕度采集、復位電路等 關鍵問題和理論。 DS18B20工作穩定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單 。 方案二： 倉庫溫濕度檢測系統是以 AT89C52 系列單片機為核心構成的檢測系統。 系統由最初的實驗階段到產品的形成過程中，其基本的功能框架如下 ： 圖 系統框圖 各單元電路設計 控制單元設計 單片機芯片 顯示單元 溫度采集電路 雨滴檢測電路 STC89C52 按鍵電路 電機電路 林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 8 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U28052P10P11P12KEY1KEY2KEY3M2M110KR3010uFC7S2SWPBVCC12Y230pFC430pFC5X1X2X1X2VCCVCCVCC10KR1510KR1610KR1710KR1810KR1910KR2010KR2110KR22LED1LED2LED3LED4LED5SCLKCS130218B20waterP00P01P02P03P04P05P06P07 圖 MCU 核心電路 本設計中采用了 STC89C52 單片機作為主控芯片， STC89C52 是一種帶 8K 字節閃爍可編程可 擦除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，該器件采用 STC 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的 M C S5 1 指令集和輸出管腳相兼容。 ④ 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 P1 的輸出緩沖器可驅動（吸收或者輸出電 流方式） 4 個 TTL 輸入。 P2 作為輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 p3 口亦作為 STC89C52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 ? 如有 必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區中的 8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ALE操作。 2)、 STC89C52 主要功能如下表所示 表 STC89C52 的主要功能特性 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統 8K 可反復擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 2. DS1302 時鐘電路 本電路采用 DS1302 時鐘芯片， DS1302 主要特點是采用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。采用三線接口與 CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或 RAM 數據。當 Vcc2大于 Vcc1+ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數據，讀出數據時從低位 0 位到高位 7。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20，同時顯示實時溫度。本設計采用如圖 所示的復位電路，該電路既可以實現上電復位，又可以按鍵復位。 產生復位信號的電路邏輯如圖 所示： 華科學院本科畢業設計（論文） 17 圖 復位信號的電路邏輯圖 整個復位電路包括芯片內、外兩部分。 圖 單片機復位電路 其它模塊通過 P0、 P P2 和 P3 四組 I/O 口與單片機控制系統相接，從而實現單片機控制系統的總調度任務。在強上拉方式下可以解決電流供應不走的問題，因此也適合于多點測溫應用，缺點就是要多占用一根 I/O 口線進行強上拉切換。 （ 1） DS18B20 的主要特性 華科學院本科畢業設計（論文） 21 1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數 據線供電。 8） 測量結果直接輸出數字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。計數器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數值。主要首先提供以下功能命令之一： ① 讀 ROM， ② ROM 匹配