【正文】 塊 ...................................................................................................... 14 RS485S 串口通信模塊 ............................................................................... 16 鍵盤(pán)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(pán)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(yǔ) ................................................................................................................................... 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(lèi)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(guó)加入 WTO和糧食市場(chǎng)的逐漸開(kāi)放，儲(chǔ)存大量的糧食對(duì)穩(wěn)定國(guó)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(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量糧庫(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)糧庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是使用溫度計(jì)、濕度計(jì)來(lái)測(cè)量糧庫(kù)的溫度和濕度，通過(guò)人工加熱、加濕、通風(fēng)和降溫等方法來(lái)控制糧庫(kù)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(dòng)強(qiáng)度大，測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量?jī)x，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(duì)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(duì)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(lái)極大的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)損失。因此，保持適宜的糧庫(kù)溫度、濕度對(duì)保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲(chǔ)質(zhì)量十分重要。 糧庫(kù)溫濕度系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì) 糧情檢測(cè)屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇， 近年來(lái)，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(cè)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(kāi)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(chǔ)糧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)，它可對(duì)各糧庫(kù)的各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，檢測(cè)速度、精度大大提高，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但由于電阻傳感器的靈敏度低，致使檢測(cè)精度、系統(tǒng)可靠性還不夠理想。至 1990 年，糧情檢測(cè)系統(tǒng)有了很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線(xiàn)上采用矩陣式布線(xiàn)技術(shù)，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)采集部 分的線(xiàn)路，在傳感器方面應(yīng)用了半導(dǎo)體、熱電偶等器件；在線(xiàn)路傳輸上采用了串行傳輸方式，從而減少了傳輸線(xiàn)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(cè)速度，通過(guò)軟硬件技術(shù)的結(jié)合，檢測(cè)精度和可靠性較以前有很大提高。但溫度傳感器的線(xiàn)性度差，系統(tǒng)的檢測(cè)精度仍不理想，無(wú)法大面積推廣。近年來(lái)，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(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。尋找最佳配置和最好的性?xún)r(jià)比成為糧情監(jiān)測(cè)研究的熱點(diǎn)。 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 國(guó)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(cè)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(cè)芯片、數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)算機(jī)接口芯片，存儲(chǔ)芯片等，除完成溫度檢測(cè)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(hào)長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題及傳輸過(guò)程中因干擾和衰減而導(dǎo)致的精度降低等問(wèn)題 [1]。 我國(guó)對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)的研究較晚，始于 20 世紀(jì) 80 年代。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度測(cè)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(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制 。目前，國(guó)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(shì)。我國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没⒕C合性應(yīng)用階段過(guò)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(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。我國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠(chǎng)化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)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(duì)小型糧庫(kù)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(kù)溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)，是對(duì)一個(gè)小型糧庫(kù)的溫度、濕度進(jìn)行控制，以保證糧庫(kù)儲(chǔ)糧的安全。糧庫(kù)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(guò)鍵盤(pán)設(shè)定模塊進(jìn)行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來(lái)調(diào)整糧庫(kù)溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測(cè)模塊將糧庫(kù)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(hào)驅(qū)動(dòng)控制模塊進(jìn)行相應(yīng)操作，同時(shí)將當(dāng)前信息存儲(chǔ)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(guò)設(shè)定的范圍上下限時(shí)，通過(guò)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(guò) 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(mǎn)足功能要求、性?xún)r(jià)比、貨源保證、開(kāi)發(fā)手段等因素，采用軟件技術(shù)成熟、仿真器普通、性?xún)r(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(cè)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(cè)量誤差，首先我選用了測(cè)量精度較高的數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，可直接將所測(cè)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(cè)量濕度。實(shí)現(xiàn)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示，超過(guò)閾值可以自動(dòng)報(bào)警，人工處理控制糧庫(kù)的溫濕度 ，達(dá)到自動(dòng)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(guò)一定的范圍的時(shí)候，蜂鳴器響。由于 DS18B20 采用單總線(xiàn)方式， CPU 只需一根端口線(xiàn)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(xiàn)和邏輯電路。在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)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