【正文】 .............................................................................................. 24 溫度采樣子程序流程圖 ................................................................................... 25 目 錄 II 鍵掃描程序流程圖 ........................................................................................... 26 報(bào)警子程序流程圖 ........................................................................................... 27 第五章 總結(jié)與展望 ................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 29 第一章 緒論 1 第一章 緒論 選題背景 防潮、防霉、防腐、防爆是倉(cāng)庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉(cāng)庫(kù)管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響到儲(chǔ)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(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材，通過(guò)人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工 作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量?jī)x。 根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)車的基礎(chǔ)上，溫度傳感器，濕度傳感器，多路開(kāi)關(guān)， A/D 轉(zhuǎn)換器，光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的智能控制。 這種方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。 本設(shè)計(jì)采用 8031 單片機(jī)。以 8031 為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，快慢速行駛，以及自動(dòng)停車，并可以自動(dòng)記錄時(shí)間、里程和速度，自動(dòng)尋跡和尋光功能。 8031是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評(píng)。 第二章 方案的比較和論證 2 第 二 章 方案的比較和論證 溫度傳感器的選擇 方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測(cè)溫元件?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)為精度高、測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。 鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐 氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測(cè)中高精密測(cè)溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場(chǎng)影響大，在還 原介質(zhì)中易被玷污變脆。 銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于 50～ 180℃測(cè)溫。 方案二：采用 AD590，它的測(cè)溫范圍在 55℃～ +150℃之間，而且精度高。M 檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線形誤差為177。 ℃。 AD590 可以承受 44V正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接 也不會(huì)損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無(wú)需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡(jiǎn)單。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。AD590 的測(cè)量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度傳感器的選擇。 濕度傳感器的選擇 測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式 、 電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕 后的介電常數(shù) 、 電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。 方案一：采用 HOS201 濕敏傳感器。 HOS201 濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流 1V以下，頻率為 50HZ～ 1KHZ，測(cè)量濕度范圍為 0～100%RH，工作溫度范圍為 0～ 50℃，阻抗在 75%RH（ 25℃）時(shí)為 1MΩ 。這種傳感器原是用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 方案二：采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器 。 HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。不第二章 方案的比較和論證 3 需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（ HS1100）和側(cè)面接觸（ HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。相對(duì)濕度在 1%100%RH 范圍內(nèi)；電容量由 16pF 變到 200pF，其誤差不大于 177。 2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于 5S；溫度系數(shù)為 pF/℃ 。可見(jiàn)精度是較 高的。 綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測(cè)量濕度范圍的要求，但其 只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度 30～ 50℃的要求，因此，我們選擇 方案二來(lái)作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。 信號(hào)采集通道的選擇 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溫度輸入信號(hào)為 8路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。 方案一、采用多路并行模擬量輸入通道。 這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為： （ 1） 可以根據(jù)各輸入量測(cè)量的餓要求選擇不同性能檔次的器件。總體成本可以作得較低。 （ 2） 硬件復(fù)雜，故障率高。 （ 3） 軟件簡(jiǎn) 單，各通道可以獨(dú)立編程。 方案二、采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道。 這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為： （ 1） 對(duì) ADC、 S/H要求高。 （ 2） 處理速度慢。 （ 3） 硬件簡(jiǎn)單，成本低。 （ 4） 軟件比較復(fù)雜。 綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬件簡(jiǎn)單的突出優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方案二作為信號(hào)的輸入通道。 第二章 方案的比較和論證 4 信 號(hào) 調(diào)理 電 路信 號(hào) 調(diào)理 電 路信 號(hào) 調(diào)理 電 路采 樣 /保 持 器采 樣 /保 持 器采 樣 /保 持 器A / D 轉(zhuǎn) 換 器A / D 轉(zhuǎn) 換 器A / D 轉(zhuǎn) 換 器接 口接 口接 口C P U 圖 21多路并行模擬量輸入通道 信 號(hào) 調(diào)理 電 路信 號(hào) 調(diào)理 電 路信 號(hào) 調(diào)理 電 路采 樣 /保 持 器A / D 轉(zhuǎn) 換 器接 口C P U多路切換器 圖 22 多路分時(shí)的模擬量輸入通道 電機(jī)的選擇 方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是具有快速啟動(dòng)能力，如果負(fù)荷不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能立即使步進(jìn) 電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。另一顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。 方案二 : 采用普通直流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過(guò)載能力強(qiáng)，能受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻 繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足各種不同的特殊運(yùn)行要求?；谏鲜龇治觯瑪M選擇方案二。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇 方案一：采 用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器 件價(jià)格比較昂貴，且可能存在干擾。更主要的問(wèn)題在于一般電動(dòng)機(jī)的 電阻比較小，但電流大，分壓第二章 方案的比較和論證 5 不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。 方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)與關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，已損壞，壽命較短，可靠性不高。 方案三：采用采用四個(gè)大功率晶體管組成 H橋電路，四個(gè)大功率晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機(jī)控制使 之工作在開(kāi)關(guān)狀 態(tài)，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。該控制電路由于四個(gè)大功率晶體管只工 作在飽和與截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高，并且大功率晶體管開(kāi)關(guān)的速度 很快，穩(wěn)定性極強(qiáng)，是一種廣泛采用的電路。 基于上述分析，擬選擇方案三。 供電電源方案的選擇 方案一： 采用兩個(gè)電源供電。將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī) 以及外圍電路電源隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)。這樣可以 使電機(jī)動(dòng)所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是多一組電池，增加了車身的重量，增大了小車的慣性。 方案二： 采用單一電源供電。電源直接給電動(dòng)機(jī)供電，因?yàn)殡?動(dòng)機(jī)動(dòng)瞬間電流大，會(huì)造成電源電壓波動(dòng)，因而控制與檢測(cè)部分電路集成穩(wěn)壓塊供電。供電電路比較簡(jiǎn)單。 基于上述考慮， 擬采用方案二。