【正文】 塊 ...................................................................................................... 14 RS485S 串口通信模塊 ............................................................................... 16 鍵盤模塊 ...................................................................................................... 16 AT89C51 硬件電路設(shè)計(jì) ......................................................................................... 17 AT89C51 性能參數(shù) ...................................................................................... 17 內(nèi)部時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 19 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 20 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 21 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 23 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 23 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) V 溫度子程序設(shè)計(jì) .......................................................................................... 23 濕度子程序設(shè)計(jì) .......................................................................................... 24 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) .......................................................................................... 24 下位機(jī)中斷程序設(shè)計(jì) .................................................................................. 25 串口通信程序設(shè)計(jì) ..................................................................................... 26 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................... 27 鍵盤子程序設(shè)計(jì) .......................................................................................... 28 串口通信模塊子程序設(shè)計(jì) .......................................................................... 29 5 總結(jié)與展望 ....................................................................................................................... 30 總結(jié) ......................................................................................................................... 30 展望 ......................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 31 結(jié)束語 ................................................................................................................................... 32 致謝詞 ................................................................................................................................... 33 附錄 1：下位機(jī)系統(tǒng)電路圖 ................................................................................................ 34 附錄 2：上位機(jī)系統(tǒng)電路圖 ................................................................................................ 35 附錄 3：下位機(jī)系統(tǒng)程序 .................................................................................................... 36 附錄 4：上位機(jī)系統(tǒng)程序 .................................................................................................... 39 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 研究背景 糧食是人類生存的必需品，溫度與濕度是保存好糧食的先決條件，隨著中國加入 WTO和糧食市場的逐漸開放，儲存大量的糧食對穩(wěn)定國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。 防潮、防霉、防腐、防爆是糧庫日常工作的重要內(nèi)容，是衡量糧庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。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(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)糧庫內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測工作。但傳統(tǒng)的方法是使用溫度計(jì)、濕度計(jì)來測量糧庫的溫度和濕度，通過人工加熱、加濕、通風(fēng)和降溫等方法來控制糧庫的溫、濕度，這 種方法不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，而且操作人員的勞動強(qiáng)度大，測試的溫度及濕度誤差大。因此我們需要使用造價(jià)低廉、使用方便且測量準(zhǔn)確的溫濕度測量儀，并且實(shí)現(xiàn)智能控制。溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，尤其是農(nóng)產(chǎn)品種子，對環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴(yán)格的要求。同時(shí)溫度與相對濕度的大幅度變化可能導(dǎo)致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率，從而帶來極大的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)損失。因此，保持適宜的糧庫溫度、濕度對保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲質(zhì)量十分重要。 糧庫溫濕度系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 糧情檢測屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇， 近年來，由于傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，因此，糧情檢測技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進(jìn)展。 隨著科技的發(fā)展，從 1978 年開始，采用電阻式溫度傳感器、采樣器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成的儲糧監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)，它可對各糧庫的各個(gè)測溫點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測，檢測速度、精度大大提高，降低了勞動強(qiáng)度，但由于電阻傳感器的靈敏度低，致使檢測精度、系統(tǒng)可靠性還不夠理想。至 1990 年，糧情檢測系統(tǒng)有了很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用矩陣式布線技術(shù)，簡化了數(shù)據(jù)采集部 分的線路，在傳感器方面應(yīng)用了半導(dǎo)體、熱電偶等器件；在線路傳輸上采用了串行傳輸方式，從而減少了傳輸線根數(shù)；采用單板機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用各種手段提高數(shù)據(jù)傳輸及檢測速度，通過軟硬件技術(shù)的結(jié)合，檢測精度和可靠性較以前有很大提高。但溫度傳感器的線性度差，系統(tǒng)的檢測精度仍不理想，無法大面積推廣。近年來，隨著單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，糧情檢測的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求越來越高。尋找最佳配置和最好的性價(jià)比成為糧情監(jiān)測研究的熱點(diǎn)。 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 國外在糧情監(jiān)控技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了很成熟的地步，高科技數(shù)字式傳感器廣泛應(yīng)用于糧情檢測系統(tǒng) 。這種傳感器采用了半導(dǎo)體集成電路與微控制器最新技術(shù)，在一個(gè)管芯上集成了半導(dǎo)體溫度檢測芯片、數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)算機(jī)接口芯片，存儲芯片等，除完成溫度檢測功能外，還可完成預(yù)置范圍溫度、報(bào)警、多路 A/D 轉(zhuǎn)換、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接傳出數(shù)字量，從而解決了溫度信號長距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減而導(dǎo)致的精度降低等問題 [1]。 我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚，始于 20 世紀(jì) 80 年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制 。目前，國內(nèi)出現(xiàn)了豐富的數(shù)字傳感器配套產(chǎn)品，如遠(yuǎn)程控制模塊、中繼器等技術(shù)也比較成熟。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。其中，由單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，已成為單片機(jī)應(yīng)用的發(fā)展趨勢。我國溫度測控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没⒕C合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套 能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。 本系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，研制了一種穩(wěn)定性高、成本低的溫、濕度智能控制系統(tǒng)。采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)中采用模塊化結(jié)構(gòu)，完成軟件和硬件的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對小型糧庫全方位、智能化的監(jiān)控。 本設(shè)計(jì)主要工作內(nèi)容 本課題設(shè)計(jì)的是糧庫溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)，是對一個(gè)小型糧庫的溫度、濕度進(jìn)行控制，以保證糧庫儲糧的安全。糧庫溫濕度控制系統(tǒng)是以低功耗的高性能的 8 位單片機(jī) AT89C51單片機(jī)為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可 以通過鍵盤設(shè)定模塊進(jìn)行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來調(diào)整糧庫溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測模塊將糧庫內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出控制信號驅(qū)動控制模塊進(jìn)行相應(yīng)操作，同時(shí)將當(dāng)前信息存儲到單片機(jī)相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機(jī)顯示及保存。當(dāng)溫度或者濕度超過設(shè)定的范圍上下限時(shí)，通過下位機(jī)與上位機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸，下位機(jī)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警并將采集信息在上位機(jī)系統(tǒng) LCD 上顯示。上位單片機(jī)與下位單片機(jī)之間通過 RS485 進(jìn)行串行通信。另外還可以設(shè)計(jì)一些通用接口，為以后設(shè)備功能擴(kuò)展提供方便。 單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心，它控制 本系統(tǒng)的各種功能，因此選擇性能可靠的單片機(jī)就顯寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 得尤為重要，考慮到滿足功能要求、性價(jià)比、貨源保證、開發(fā)手段等因素，采用軟件技術(shù)成熟、仿真器普通、性價(jià)比高的一種低功耗高性能的 8 位單片機(jī) — AT89C51。溫濕度傳感器是本系統(tǒng)的測量單元，傳感器性能的好壞直接影響到本系統(tǒng)性能的好壞。為了盡量減小測量誤差，首先我選用了測量精度較高的數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，可直接將所測溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，送入單片機(jī)。選用電容式濕度傳感器 HS1101 測量濕度。實(shí)現(xiàn)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示，超過閾值可以自動報(bào)警，人工處理控制糧庫的溫濕度 ，達(dá)到自動控制的目的。其中，控制策略采用設(shè)定報(bào)警閥值，當(dāng)溫濕度超過一定的范圍的時(shí)候，蜂鳴器響。由于 DS18B20 采用單總線方式， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。在進(jìn)行多點(diǎn)測量的時(shí)候?qū)⒎浅Ｒ子跀U(kuò)展，不需要添加任何器件，將所有傳感器直接與