基于can單片機的糧倉溫濕度監控系統的設計-資料下載頁

【導讀】目前我國許多糧食倉儲單位采用測溫儀器與人工抄錄、管理相結合的傳統方法，消耗了大量的人力和財力，并且效果不佳，發霉變質等現象大量存在。在實際的生產過程中，溫濕度監控問題是一個很復雜的問題。本文通過全面分析溫。該系統采用單片機自動檢測糧倉溫濕度信息，并通過CAN總線與上位機進行通信，來解決糧倉內溫度和濕度的實時檢測和可靠控制的問題。進而根據問題的特殊性，在檢。測、存儲和控制實現上，都做了改進，使問題可以在一個可行的時間范圍內得到解決。在仿真和模擬試驗中，驗證了該系統的可行性，分析了該系統在解決實際問題時的不足，并提出了改進的辦法。上位機通過接收智能節點傳來的信息，了解各糧倉溫濕度情況，并且。最后，對論文工作進行了總結，并說明了進一步開發和研究的方向。

　　

【正文】 是 顯示實時溫濕度 存儲溫濕度設定值 讀取實時時間 讀取實時溫濕度 顯示實時時間 圖 下 位 機 主 程 序 流程圖 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 3 系統 硬 件 設計 STC89C52 簡介 STC89C52 是 STC 公 司 推出的 8 位單片機 ， 與 MCS51 單片機產品兼容 ， 超強的加 密功能，極高的擦寫次數（大于 100000） 。 STC89C52 最高可支持 80MHz 時鐘頻率，具有 1 個看門狗定時 器 （ WDT） ， 4 個中 斷優先級。本系統設計時，采用了 12M 的 時 鐘頻率，用 T0 產生 PWM 脈沖，用 WDT 保證系統穩定運行。 在本系統中 ， 每個糧 倉 設一個智能節點 ， 該節點以 STC89C52 為現 場 控制 器 ， 可以 實現一個糧倉內溫濕度的監 控 。 系統中 ， 單片機用到的各引腳與外圍 電 路的連接情況為： P07 連接數據采集電路 ， P00、 P01 、 P02 以 及 P03 連接 CAN 總線通信模塊 ， P P1 P12 以及 P2 口連接 LCD， P1 P14 和 P15 連接 DS1302， P0 P0 P0 P32 以及 P33 連接鍵盤電路 ， P34 連接聲光報警電路 ， P35 連接輸出控制電路 ， P36 和 P37 連接掉 電保護電路， STC89C52 的最小系統如圖 所示。 圖 單 片 機 最 小 系 統 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 數據采集電路 本設計 中 的數 據 采集 電 路是由 多 路模 擬 開關 和 一系列 的 數字 溫 濕度 傳 感 器 DHT21 構成的 ， 每個傳感器都有特 定 的編號 ， 在特定的位置測量 ， 其電源一直供電 ， 通過單片 機控制多路模擬開關的導通 ， 選擇性讀取具體的某一 個 DHT21 的測 量 結果 ， 多路模擬開 關逐個導通就實現了循環數據采集。 DHT21 是一款含有 已 校準數字 信 號 輸出的 溫 濕度復合傳 感 器 ， 它 應 用專用的數 字 模塊采集技術和溫濕度傳感技 術 ， 確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性 。 采 用該款傳感器避免了模擬傳感器帶來的共地干擾和線路干擾問題 ， 同時也避免了溫度和 濕度分開測量和處理的復雜和麻煩 ， 簡化了系統復雜度 ， 提高了系統測量的準確程度和 智能化程度，并在一定程度上降低了系統成本。 傳感器包括一個 電 容 式 感濕元件和一 個 NTC 測 溫元件，并與一 個 高 性 能 8 位單片機 相連接 ， 無需額外部件 。 每 個 DHT21 傳感器 都 在極為精確的濕度校驗室中進行校準 ， 校 準系數以程序的形式儲存 在 OTP 內存中 ， 傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這 些校準系數 。 單線制串行接口 ， 使系統集成變得簡易快 捷 ， 連接方 便 。 該產品具有品質 卓越 、 超快響應 、 抗 干 擾能力強 、 性價比高等優 點 ， 超小的體積 、 極 低的功耗 ， 較遠的 信號傳輸距離 ， 使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則 ， 其應用領域有 暖通空調 、 汽車 、 家 電 、 氣象站 、 醫療 、 濕 度 調節 器 、 除濕器 、 數據 記錄 器 、 測試及檢 測設備等，傳感器的實物 圖 和封裝信息如圖 所示。 圖 DHT21 實 物 及 封裝 圖 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 DHT21 性能 說明 DHT21 的主要性能 指 標如表 所示。 表 傳感器性能說明 （ 響應 時 間 的 測 量 條 件 25℃ ， 1m/s 空氣） 參數 條件 Min Typ Max 單位 供電 電 流 測量 mA 待機 mA 采樣 周 期 1 2 S 濕度 分辨率 %RH 16 Bit 重復性 177。1 %RH 精度 25℃ 177。3 %RH 0－ 50℃ 177。5 %RH 互換性 可完 全 互換 響應 時 間 1/e(63%) 2 S 遲滯 177。 %RH 長期 穩 定性 典型值 177。1 %RH/yr 溫度 分辨率 ℃ 16 Bit 重復性 177。 ℃ 精度 177。 ℃ 量程 范 圍 40 80 ℃ 響應 時 間 1/e(63%) 6 20 S 注 ： 采樣周期不得低于最小值 ， 否則會引起錯 誤 。 建議連 接 線長度短 于 20 米時用 5K 上拉 電 阻 ,大于 20 米時根 據實際情況使用合適的上拉電 阻 。 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 DHT21 的標值供電電 壓 為 5V， 傳感器上電后 ， 要等待 1s 以越 過 不穩定狀態在此期 間無需發送任何指令 。 電源引 腳 VDD 電源正 極 ，供電 ， GND 電源負極，接 地，這兩個引腳之 間 可增加一個 100nF 的電 容 ，用以去耦濾 波 。 DATA 引 腳 是 串 行 數據 接 口，用 于 微 處 理 器 與 DHT21 之 間 的 通 訊和 同 步 ， 采 用單 總線數據格 式 ，一次 通 訊時 間 5ms 左右， 具體 格式在下面 說 明 ，當 前 數據傳輸 為40bit， 高位先出。 NC 引腳是空腳，要懸空，不能 接 VCC 或 GND。 DHT21 數據 格 式 DHT21 所能測量的 ， 溫度和濕度都是有一位小數的數據其數據格式如式 所示。 40bit 數 據 =16bit 濕度數據 +16bit 溫度數據 +8bit 校驗和 （ ） 校驗和的算法和驗證如 式 所示。 濕度高 8 位 +濕度低 8 位 +溫度高 8 位 +溫度低 8 位 =和的末 8 位 =校驗和 （ ） 例如：接收 40bit 數據為 0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110 驗證： 0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110，那么 對 應 濕度 =％ RH 溫度 =℃ 當溫度低于 0℃ 時溫度數據的最高位 置 1。例如： ℃ 表示為 1000 0000 0110 0101 DHT21 時序 用 戶 主 機 （ MCU）發 送一 次 開 始 信 號后， DHT21 從 低 功 耗 模 式 轉 換到 高 速 模 式 ， 等待主機開始信號結束 后 ， DHT21 發送響應 信 號 ， 送出 40bit 的數據 ， 并觸發一次信號采 集， 總 線 上 的 信 號 如 圖 所 示 。 由 于 主 機 從 DHT21 讀 取 的 溫濕 度數 據總 是 前 一次的 測 量值，如兩次測量間隔時間很長 ， 則要連續讀兩次以獲得實時的溫濕度 值 。 圖 主 從 機 對 話 信 號 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 空閑時總線為高電 平 ，通訊開始時主 機 (MCU)拉低總線 500us 后 釋放總線，延 時 2040us 后主機開始檢測從 機 （ DHT21） 的響應信號 ， 從機的響應信號是一 個 80us 左右的 低電平，隨后從機在 拉 高總線 80us 左右代表 即 將進入數據傳送，總 線 上的信號 如圖 所示。 圖 開 始 數 據 傳 送 時 信 號 高電平后 就 是數 據 位 ， 每 1bit 數 據都是 由 一 個 低電平時 隙 和一 個 高 電 平組成。低 電 平時隙就是一個 50us 左右的低電平 ， 它代表數據位的起始 ， 其后的高電平的長度決定數 據位所代表的數值 ， 較長的高電平代 表 1， 較短的高電平代表 0。 共 40bit 數據 ， 當最后一 位數據傳送完畢后，從機將再次拉低總 線 50us 左右，隨后釋放總線，由上拉電阻拉高。 數字 1 信號表示方法 如 圖 所示，數字 0 信號表示方法如圖 所示。 圖 DHT21 數 字 1 信 號表 示 法 圖 DHT21 數字 0信 號 表示法 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 為了提高系統監控的靈活性 ， 在下位機的設計中加入了鍵盤和顯示功能 ， 這樣不僅 可以通過上位管理機對參數進行設置 、 顯示 ， 下位機也可直接進行設置和顯示 ， 然后通 過 CAN 網絡通信給上位管理機，進行同步控制。 鍵盤是由若干個按鍵組成的開 關 或開關矩陣 ， 它是一種廉價而常 用 的輸入設備 。 常 用的鍵盤電路分為兩種 ： 獨立鍵盤和矩陣鍵盤 。 獨立鍵盤適合于單個輸入 ， 一個鍵盤對 應一個 I/O 口，可以 通 過查詢 I/O 口的高低 電 平確 定 按鍵的狀態。矩陣鍵盤用于按鍵數 量較多的場合 ， 它有行線和列線組成 ， 按鍵位于行 、 列的交叉點上 ， 行線 、 列線分別連 接到按鍵開關的兩 端 ， 按鍵個數等于行數乘以列數 ， 所以可大大節省 I/O 口的使用 。 查 詢按鍵的狀態時，常用的方法有：行掃描法、列掃描法和線翻轉法。 使用按鍵時 ， 必須要考慮 的 消除按鍵抖動的影響 ， 消除按鍵抖 動 簡稱按鍵消抖 ，其 方法分為硬件消抖和軟件消抖 。 硬件消抖有用 RC 濾波電路 ， 單穩 態 電 路 和雙穩態電路 , 用的最多且效果最好的 是 雙穩態的 RS 觸發 器 電路。軟件消抖也就是延時消抖，節省硬 件資源，使用廣泛。 在本系統中，由于不需要很多按鍵 ， I/O 口 又 有大量剩余，系統 采 用了一個撥碼開 關 K1 和四個獨立按 鍵 開關 K K K K5。 為了防止在單片機引腳在懸空狀態下外 界的干擾可能會導致單片機的誤動作 ， 而給每一個開關加上了 上拉電阻來提高抗干 擾能力 。 判讀按鍵是否按下 ， 等待按鍵釋放以及按 鍵 去除抖動都是在軟件里實現的 。 鍵 盤電路原理圖如圖 所示。 圖 鍵 盤 電 路 原 理圖 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要 LCD 顯示電路 電路概述 系統中 ， 采用 了 工業字符型液晶 1602 做信息顯示器件 ， 1602 上下兩行共可顯示 32 個字符 ， 1602 有體積 小 ， 重量輕 ， 壽命長 ， 功 耗低 ， 顯示信 息 清晰 穩 定的優點 。 系統工 作時 ， LCD1602 顯 示 如圖 所示。 圖 LCD1602 顯 示 的 信息 LCD1602 引腳 1602 采用標準的 16 腳 接口，各引腳說明如表 所示。在系統中，單片機 P P1 P12 分別連 接 著 RS、 R/W、 E， P2 口 連 接著數據總線 D0～ D7。通過這些接口， 單片機控制著 LCD1602 的工作。 表 LCD1602 引腳功 能 說明 編號 符號 引腳 說 明 編號 符號 引腳 說 明 1 VSS 電源地 6 E 使能 信 號 2 VDD 電源 正 極 （ 典 型 值 5V） 714 D0～ D7 Data I/O 數 據 線 3 VL 液晶 顯 示 偏 壓 信 號 （ 可 調 ） 15 BLA 背光 源 正極 4 RS 數 據 /命 令 選 擇 端 （ H/L） 16 BLK 背光 源 負極 5 R/W 讀 /寫 選 擇 端 （ H/L） LCD1602 控 制 器 整個 1602 模塊主要由 LCD 顯示屏 、 控制器 、 列驅動器和偏壓產生電路構成 。 控制 器主要由指令寄存器 IR、 數據寄存器 DR、 忙 標志位 BF、 地址計 數 器 AC、 字符顯示緩 沖區 DDRAM、標 準 字模區 CGROM、自建字模區 CGRAM 及時序發生電路組成。 指令寄存器 IR，內 部 存儲 DDRAM 和 CGRAM 中的數據顯示的指令代碼和地址信 更多相關精品文檔資源請訪問 68661508 索要