【正文】 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 多點(diǎn)溫度及濕度控制系統(tǒng) 系 、 部： 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 副高 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 班 級(jí)： 電信 0702 完成時(shí)間： 2021 .05 .18 摘 要 2 倉(cāng)庫(kù) 是 工廠 的 核心部門 ，溫度與濕度是保存好 倉(cāng)庫(kù) 的先決條件 ， 本課題設(shè)計(jì)的是 倉(cāng) 庫(kù)溫濕度控制系統(tǒng)，是對(duì)一個(gè) 倉(cāng) 庫(kù)的溫濕度進(jìn)行控制，以保證 倉(cāng) 庫(kù) 的安全。倉(cāng) 庫(kù)溫濕度控制系統(tǒng)是以 MCS51 系列單片機(jī)為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)。本課題完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，提出了一種可以應(yīng)用于中小型 倉(cāng) 庫(kù)的溫濕度控制系統(tǒng)。 本文主要介紹了由單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 和濕度傳感器 HS1100 組成的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的具體硬件和軟件的設(shè)計(jì)，本文結(jié)合了實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了 八 個(gè) DS18B20數(shù)字溫度傳感器和濕度傳感器 HS1100與單片機(jī)的單總線連接，并且在 LCD 顯示電路上將檢測(cè)到的溫度 值顯示出來(lái)，各個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)溫度檢測(cè)的切換與顯示方式的切換可以通過(guò)鍵盤操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；溫度傳感器；濕度傳感器 Abstract Warehouse is the core of the factory sector, temperature and humidity is a prerequisite for saving a good warehouse, the task design of the warehouse temperature and humidity control system, is a warehouse temperature and humidity control to ensure the safety of storage. Storage temperature and humidity control system is based on MCS51 Microcontroller core position control system. The subject pleted the hardware design of the system, a warehouse can be applied to small and medium temperature and humidity control systems. In this paper, by singlewire digital thermometer and humidity sensor HS1100 DS18B20 posed of multitemperature measurement system of the specific hardware and software design, this bination of practical experience, designed a number of DS18B20 digital temperature sensor and humidity sensor HS1100 and A Singlebus connections, and LCD display circuit detects the temperature will be displayed in various temperature sensing temperature measurement of the switching and display switching can be achieved through the keyboard. Keywords SCM。 temperature sensor。 humidity sensor 目錄 3 1 緒論 ………………………………………………………………… …… （ 5） 選題背景………………………………………………………………（ 5） 倉(cāng) 庫(kù)溫濕度控制原理…………………………………………………（ 5） 溫濕度測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài) ???????????????? .（ 5） 2 系統(tǒng)方案選擇與論 證 ………………………………………………… …… （ 7） 設(shè)計(jì)方案選擇與論證 ………………………………………………… （ 7） 溫度傳感器的選擇 ……………………………………… …… （ 7） 濕度傳感器的選擇 …………………………………………… （ 8） 主控方案 …………………………………………………… … （ 9） 系統(tǒng)方案 …………………………………………………………… ? （ 10） 3 硬件電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………… ???? （ 11） 硬件介紹 ………………………………………………………… …（ 11） AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) ………………………………………（ 11） 溫 度傳感器 …………………………………… ……… ??? （ 13） 濕度傳感器…………………………… ????????? （ 15） LCD 液晶顯示介紹…………………………………………… （ 17） 單片機(jī) 控制 電路 ……………………………………………… …（ 18） 溫度傳感器接口電路結(jié)構(gòu) ………………………………………… （ 19） 濕度傳感器接口電路結(jié)構(gòu) …………………………………………（ 20） 鍵盤接口電路設(shè)計(jì) ……………………………………………… …（ 20） 程序下載電路設(shè)計(jì) ……………………… ………………… … ? （ 21） 顯示電路設(shè)計(jì) ……………………………………………… ………（ 22） 4 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) ……………………………………………… ……………（ 23） 系統(tǒng)程序概述 ……………………………………………… …… （ 23） 4 主程序方案 …………………………………………………… … （ 23） LCD 顯示程序設(shè)計(jì) 流程圖 ……………………………………… （ 24） 溫濕度檢測(cè)程序 流程圖 … ……………………………………… （ 25） 、 溫 度檢測(cè) 程序 流程圖 … …… …………………………………（ 25） 濕度檢測(cè)程序 流程圖 … ………………………………………（ 26） 鍵掃描程序流程圖 ……………………………………………… （ 26） 第 5 章 系統(tǒng)使用與調(diào)試 ???????????????????? （ 28） 系統(tǒng)使用說(shuō)明 ????????????????????? （ 28） 系統(tǒng)調(diào)試 ??????????????????????? （ 29） 測(cè)試方法 ……………………………………………………… （ 29） 測(cè)試結(jié)果分析 …………… …………………………………… （ 29） 結(jié) 論 ………………………………………………………………… ……… （ 30） 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………… … （ 31） 致 謝 ………………………………………………………………… ………（ 32） 附錄 1………………………………………………………………… ………（ 33） 附錄 2………………………………………………………………… ………（ 34） 5 1 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。 倉(cāng) 庫(kù)溫濕度控制原理 隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化程度的提高 ， 倉(cāng) 庫(kù)管理技術(shù)也將得 到進(jìn)一步改進(jìn) 。 倉(cāng) 庫(kù)一般較大 ， 倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房數(shù)較多 ， 測(cè)點(diǎn)可達(dá)數(shù)百個(gè) ， 在每個(gè)倉(cāng)庫(kù)中要安裝多個(gè)溫濕度傳感器 ， 分布在該倉(cāng)庫(kù)的重要位置 ， 每個(gè)溫濕度傳感器實(shí)際上是一個(gè)終端設(shè)備 ， 也是該系統(tǒng)中的重要關(guān)鍵的設(shè)備 。 在每個(gè)設(shè)備中都有一個(gè)新型的溫度傳感器和濕度傳感器 ， 用于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度 ， 并將測(cè)量的溫度濕度值發(fā)送到單片機(jī)上 ， 以便控制整個(gè)糧庫(kù)的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的溫度濕度加以全面監(jiān)視和控制管理 。 溫 濕度測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài) 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，特別在我國(guó)加入 WTO 后，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、自動(dòng)控 制技術(shù)進(jìn)行改造和提升。例如紡織行業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對(duì)溫濕度的測(cè)控手段仍很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)仍在使用干濕球濕度計(jì)，采用人工觀測(cè)，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機(jī)的方法，其控制效果可想而知。制藥行業(yè)里也基本如此。而在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗(yàn)，很少有人使用濕度傳感器。值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，許多農(nóng)民意識(shí)到必需擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式，采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來(lái)應(yīng)付進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，并打進(jìn)國(guó)外市場(chǎng)。各地建立了越來(lái)越多的新型溫室大棚，種植反季節(jié)蔬菜，花卉；養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的測(cè)控也日感迫切； 調(diào)溫冷庫(kù)的大量興建都給溫濕度測(cè)控技術(shù)提供了廣闊的市場(chǎng)。我國(guó)已引進(jìn)荷蘭、以色列等國(guó)家較先進(jìn)的大型溫室四十多座，自動(dòng)化程度較高，成本也高。國(guó)內(nèi)正在逐 6 步消化吸收有關(guān)技術(shù)，一般先搞調(diào)溫、調(diào)光照，控通風(fēng)；第二步搞溫濕度自動(dòng)控制及 CO2 測(cè)控。此外，國(guó)家糧食儲(chǔ)備工程的大量興建，對(duì)溫濕度測(cè)控技術(shù)提也提出了要求 7 2 設(shè)計(jì)方案選擇與論證 設(shè)計(jì)方案選擇與論證 溫度檢測(cè)系統(tǒng)有則共同的特點(diǎn)：測(cè)量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場(chǎng)離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要 設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電 路，才能把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。這樣，由于各種因素會(huì)造成檢測(cè)系統(tǒng)較大的偏差；又因?yàn)闄z測(cè)環(huán)境復(fù)雜、測(cè)量點(diǎn)多、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會(huì)使檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。 所以多點(diǎn)溫 濕 度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫 濕 度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。溫 濕 度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類傳感器之首。 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。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫范圍 200～ 650℃，百度電阻比 W（ 100） = 時(shí)， R0 為 100Ω和 10Ω，其允許的測(cè)量誤差 A級(jí)為177。（ ℃ + |t|）， B 級(jí)為177。（ ℃ + |t|）。 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。 方案三： DS18B20 是美國(guó) Dallas 半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品。它采用 1Wire 總線技術(shù)，將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為 1根信號(hào)線，允許在這根信號(hào)線上掛接多個(gè) 1Wire 總線器件。 1Wire 總線技術(shù)具有節(jié)省 I／ O 資源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成 8 本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等特點(diǎn)。 DS18B20 采用特有的溫度測(cè)量技術(shù)：可提供 9～ 12位 (二進(jìn)制 )數(shù)據(jù)來(lái)指示傳感器溫度；數(shù)據(jù)信息與 DS18B20 之間只需一根數(shù)據(jù)線 (和地線 )連接即可； DS18B20 的測(cè)溫范圍為 55％～ +125℃ ，在10℃ ～ 85％之間的精度達(dá) 177。1 ／ 2℃ ，而在整個(gè)溫度測(cè)量范圍內(nèi)具有 177。2℃ 的測(cè)量精度。