【正文】 山東交通學(xué)院2012屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：船舶機(jī)艙環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院(系)別 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電氣081 學(xué) 號(hào) 080819112 姓 名 閆志勇 指導(dǎo)教師 劉文江 2012年 4月原 創(chuàng) 聲 明本人閆志勇鄭重聲明：所呈交的論文“船舶機(jī)艙環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，是本人在導(dǎo)師劉文江的指導(dǎo)下開展研究工作所取得的成果。除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明，本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并愿為此承擔(dān)一切法律責(zé)任。 論文作者(簽字)： 日期：2012 年 4月 20 日摘 要 隨著船舶制造及船舶航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，從人性化角度出發(fā)，人們?cè)絹碓街匾暣先藛T工作及生活條件，從船舶的經(jīng)濟(jì)性考慮，動(dòng)力設(shè)備的工作環(huán)境也至關(guān)重要。在船舶的設(shè)計(jì)過程中，機(jī)艙環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。不管是人員還是機(jī)器設(shè)備的正常工作都需要適宜的環(huán)境。 機(jī)艙內(nèi)的動(dòng)力裝置正常工作，首先需要消耗一定量的新鮮空氣，用于動(dòng)力機(jī)械的燃燒，其次要帶走機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、燃燒產(chǎn)生的熱量。機(jī)艙通風(fēng)用以建立機(jī)艙內(nèi)給定的環(huán)境條件，如需要的艙內(nèi)溫度、濕度、空氣流速、清潔度及空氣成份等，以保證柴油機(jī)、鍋爐及焚燒爐燃燒時(shí)所必須的空氣量，同時(shí)也要保證機(jī)內(nèi)良好的工作環(huán)境，改善輪機(jī)人員的工作及衛(wèi)生條件。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)（AT89S52）為核心，配合溫度傳感器（AD590）和濕度傳感器(HIH3610)，以及相關(guān)的外圍電路組成的檢測(cè)系統(tǒng)，可以接收所測(cè)環(huán)境的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和氧氣含量信號(hào)，檢測(cè)人員可以通過數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的溫度和濕度情況。所有的測(cè)量操作都可以通過主機(jī)控制軟件來實(shí)現(xiàn)，溫度、濕度、光敏和氧氣傳感器得到的測(cè)量信號(hào)，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過一定的放大經(jīng)過芯片TLC549A/D轉(zhuǎn)換送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)軟件分析處理后送顯示裝置，并控制控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。本文所開發(fā)的系統(tǒng)具備完整的環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，滿足相關(guān)規(guī)范要求，實(shí)時(shí)性較好，能夠應(yīng)用于實(shí)船。并對(duì)該系統(tǒng)作了一些突破以往設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)以后船舶環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：機(jī)艙,環(huán)境,單片機(jī),傳感器Abstract With the development of shipbuilding and ship navigation, personally, the environment of working place and acmodation place being required more and more economically, the working environment of power installation is more important, too. During the ship design, the ventilation system design is one of the important aspects of the whole design. A suitable environment should be considered for good working of person and power installation. In order to keep the power installation work well, it will need a mount of fresh airfor the burning of engine and bring away the heat emission from the engine．Engine room ventilation system design is doing for building a special condition，such as thetemperatures, humidity, air speed, the cleanliness of the air and the element percent of air, to insure the amount of air needed by the engine，boiler and incinerator burning，and improve the working environment of the working person in engine room．The design is based on SCM (AT89C51) as the core, with a temperature sensor (AD590) and humidity sensors (HIH3 610), as well as the detection system, the peripheral circuit can receive the measured ambient temperature, humidity, light intensity and oxygen content of signal detection can be digital display data, realtime monitoring of environmental temperature and humidity. All the measurement operation by the host control software to achieve the measurement of temperature, humidity, photosensitive, and oxygen sensor signal, the circuit converted into electrical signals, and then by a certain degree of amplification after the chip TLC549A / D conversion to the microcontroller for data processing evacuation by the software analysis and processing, display devices, and control the running of the fan control.Have a plete environmental monitoring system developed to meet the relevant regulatory requirements, realtime, can be used in a real ship. And made some breakthrough designed to optimize the design of the system, after the design of the Marine Environment Monitoring System has a guiding role. Key words：Cabin, Environment, Microcontroller, Sensor目 錄 1緒 論 1 1 船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀 1 32 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 4 4 單片機(jī)AT89S52的介紹 5 A/D轉(zhuǎn)換器 8 主要特性 8 TLC549工作原理 9 溫度傳感器的選型 10 溫度傳感器主要特性 10 AD590的工作原理 11 電路設(shè)計(jì) 11 12 12 HIH3610主要特性 13 光電器件的種類與選擇 15 15 15 16 163 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和連接 20 20 20 A／D轉(zhuǎn)換模塊 21 溫度和濕度采集模塊 21 21 21 22 23 TLC549與AT89S52的接口電路設(shè)計(jì) 24 鍵盤設(shè)計(jì) 24 25 電源電路的設(shè)計(jì) 26 報(bào)警電路設(shè) 274 系統(tǒng)軟件方案的設(shè)計(jì) 28 程序流程圖 28 溫濕度主程序流程圖 29 報(bào)警器流程圖 30 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖 30 鍵盤中斷流程圖 31 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 32結(jié) 論 34致 謝 35參考文獻(xiàn) 36附錄 3737山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒 論 我國(guó)的水路運(yùn)輸具有投資少、見效快、運(yùn)價(jià)低的特點(diǎn)，因此一直以來它都是重要的交通方式之一，在國(guó)名經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到很重要的作用[1]。船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)機(jī)艙重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和安全參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)值班人員和管理者聲光提示，及時(shí)決策設(shè)備管理措施，保證設(shè)備系統(tǒng)或者人員安全的重要系統(tǒng)。因此實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地了解船舶機(jī)艙環(huán)境動(dòng)態(tài)信息顯得尤為重要，特別是一下幾個(gè)方面：（1）船舶機(jī)艙環(huán)境氣體含量的監(jiān)測(cè)，特別是氧氣含量是否達(dá)到人體適合進(jìn)入的最低標(biāo)準(zhǔn)，保證工作人員的安全。（2）船舶機(jī)艙溫度和濕度的監(jiān)測(cè)，保障船舶設(shè)備的正常運(yùn)行。（3）船舶機(jī)艙光線的監(jiān)測(cè)，尤其是在惡劣天氣和晚上等光線不足的情況下保證機(jī)艙光線充足，工作人員正常工作。以往的船舶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，都是通過傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控來獲得船舶機(jī)艙環(huán)境動(dòng)態(tài)信息，而且不能保證工作人員的安全。通過以往檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性不高、操作不方便，不利于管理。因此有必要研究一種遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)。 另外，船舶機(jī)艙內(nèi)的工作環(huán)境是最為惡劣的，船舶機(jī)艙內(nèi)的通風(fēng)條件也直接影響到船員的身體狀況和工作效率。按中國(guó)船級(jí)社對(duì)船舶動(dòng)力裝置的控制形式的規(guī)定，分為機(jī)艙有人值班、周期無人值班和集控室有人值班三種，尤其是機(jī)艙有人值班時(shí)，合適的機(jī)艙通風(fēng)可以提供人更多的新鮮空氣量，降低機(jī)艙溫度，通過機(jī)艙通風(fēng)管道的合理布置適當(dāng)?shù)亟档蜋C(jī)艙內(nèi)的噪聲，提高人員的工作環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)艙通風(fēng)用以建立機(jī)艙內(nèi)給定的環(huán)境條件，如需要的艙內(nèi)溫度、濕度、空氣流速、清潔度及空氣成份等，以保證柴油機(jī)、鍋爐及焚燒爐燃燒時(shí)所必須的空氣量，同時(shí)也要保證機(jī)內(nèi)良好的工作環(huán)境，改善輪機(jī)人員的工作及衛(wèi)生條件。隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)逐步被應(yīng)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)之中，通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有一定的安全性、實(shí)時(shí)性、可靠性的要求。 船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)三種典型模式，分別為集中式、集散式、現(xiàn)場(chǎng)總線式。 1）集中式機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)在上個(gè)世紀(jì)的六十年代中后期，船舶機(jī)艙開始出現(xiàn)了“無人值守”，日本、丹麥等發(fā)達(dá)國(guó)家首先推出船舶機(jī)艙的集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其方式主要是把分布于船舶機(jī)艙各處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)全部引入集中控制室的微機(jī)接口控制箱中，對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了船舶機(jī)艙設(shè)備檢測(cè)的無人值守。該方式的優(yōu)點(diǎn)在于容易根據(jù)整體情況進(jìn)行相應(yīng)的控制計(jì)算與判斷，從控制角度分析易于統(tǒng)一調(diào)度與安排，缺點(diǎn)是系統(tǒng)的可靠性全部集中于微機(jī)本身，而機(jī)艙現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境相對(duì)惡劣，那么對(duì)于讀取來自現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的計(jì)算機(jī)要求就相當(dāng)高?？煽啃詥栴}限制了機(jī)艙集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展。典型的集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有挪威NORCONTROL公司的Data ChiefIII系統(tǒng)[2]。2） 集散式機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)在上個(gè)世紀(jì)七十年代后期，隨著大規(guī)模集成電路以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字調(diào)制器、可編程控制器（PLC）以及多個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集中與分散相互結(jié)合的集散式控制系統(tǒng)，也稱為分布式控制系統(tǒng)（DCSDistributed Control System）。此系統(tǒng)不管是在功能上還是在性能上都比集中式控制系統(tǒng)進(jìn)步很多，克服了傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)對(duì)控制器和可靠性要求高的缺陷，在集散控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了集中控制與分散處理，即實(shí)現(xiàn)了集中控制室與DCS控制站或是PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信，有減少了集中控制室與機(jī)艙現(xiàn)場(chǎng)之間的電纜數(shù)目，節(jié)約了成本。初期，集散型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在各個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部一般使用模擬信號(hào)傳輸，即控制單元與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間使用模擬信號(hào)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集以及控制命令下傳，這樣就需要在控制單元與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間鋪設(shè)大量電纜，同時(shí)增加了船舶造價(jià)。此外，傳輸