【正文】 ........................ 18 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 21 致 謝 .................................................................................................................................. 22 參考文獻 .................................................................................................................................. 23 附錄 A 系統(tǒng)程序 .................................................................................................................... 24 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 問題的提出背景 及研究意義 農(nóng)業(yè)是國 民 經(jīng)濟的基礎(chǔ)，糧食是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。 本設(shè)計實現(xiàn)的是單片機溫濕度測量與控制系統(tǒng)，通過 液晶顯示器 (LCD)顯示所測量的溫濕度。目前我國許多糧食倉儲單位采用測溫儀器與人工抄錄、管理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法，消耗了大量的人力和財力， 但是 效果不佳 ，發(fā)霉變質(zhì)等現(xiàn)象大量存在。因此設(shè)計智能糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，提高 工作效率，實現(xiàn)糧倉溫濕度的實時監(jiān)控，是倉儲單位亟待解決的重要問題。系統(tǒng)采用集溫濕度傳感器與 A/D 轉(zhuǎn)換器為一體的 SHT11 芯片，通過單片機處理進行顯示，其它模塊包括了實時時鐘 /日期產(chǎn)生電路和超限報警處理電路，對所測量的值進行實時顯示和報警處理。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷進步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)而穩(wěn)定地增產(chǎn) ， 農(nóng)戶生產(chǎn)糧食數(shù)量也日益增多，絕 大 部分農(nóng) 民 不僅解決了溫飽問題 ， 而且有了更多的糧食 ， 糧食年產(chǎn)量和常年儲存量均居世界首位。這就迫使我們必須將糧食產(chǎn)后的損失降低到最低限度，減少糧食的儲藏損失無疑是利國利民的好事，是保證國家 糧食安全的大事。 目前我國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效益為目標的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。糧倉設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，主要是溫濕度的控制，其目的是提高控制及作業(yè)精度。但國家的糧食儲備狀況自建國以來卻沒有得 到 明顯改善 ， 全國 80％左右的糧食仍采用原始的存儲方式。 在儲藏過程中，糧食受溫度、濕度及其它因素的影響，可能出現(xiàn)發(fā)熱、霉變、蟲害等情況。研究表明 ： 在低溫氣候下 ， 從夏季到秋季經(jīng) 2～3 次通風(fēng) ， 每次要持續(xù)幾個晚上 ， 每天 4～ 10 小時，可將溫度從 300C 降到 SC（ 在英國氣候條件下 ） 。 1987 年我國吳子丹等報道了儲糧機械通風(fēng)的計算機控制系統(tǒng) ， 根據(jù)在倉房內(nèi)通風(fēng)試驗得到的數(shù)據(jù)，建立一個數(shù)學(xué)模型表示糧食平衡水分的關(guān)系 ， 用該模型編制電算程序，觀察糧食的通風(fēng)效果，并根據(jù)物理參數(shù)的變化 ， 確定控制通風(fēng)的有效方式； 1988 年王善順等報道了機械通風(fēng) 儲糧與自動控制，并介紹了機械通風(fēng)控制器的試驗情況； 20xx 年湯慶設(shè)計了糧庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)從溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸方式、上位機監(jiān)控軟件三個方面入手對糧庫系統(tǒng)加以改進； 20xx 年施偉徉研究了基于 CAN 總線的糧食監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)完成了對各倉房的溫濕度的實時巡檢，并 通過蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 對采集 到 數(shù)據(jù)進行處理分析來掌握糧食的儲存情況。因此，依托于數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)而發(fā)展的溫濕度傳感器測量系統(tǒng)在實際應(yīng)用中也發(fā)揮 著 越來越重要的作用。例如通過采用傳統(tǒng)電子儀器進行設(shè)計研發(fā)而成的多種動態(tài)測試系統(tǒng)、氣體傳感器智能測試系統(tǒng)等等，這些成績都體現(xiàn)了我國在傳感器領(lǐng)域取得的成就。溫濕度的控制是我們研究的主要內(nèi)容。5％ RH。 在軟件設(shè)計部分有對測量的溫濕度進行上下值的設(shè)定，當測量超過限定值 時 ，通過超限報警處理電路對其進行處理 后 分別 控制 不同的二極管燈亮，蜂鳴器產(chǎn)生長鳴。整體電路框圖如圖 。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 其電路圖如圖 所示 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含有一個實時時鐘 /日歷和31 字 節(jié)靜態(tài) RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信。時鐘 RAM的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達 31 個字節(jié)的字符組方式通信， DS1302 工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于 1 毫瓦 [4]。 溫濕度傳感器 SHT11 集溫度傳感器和濕度傳感器于一體， 因此采用 SHT11 進行溫濕度實時監(jiān)測的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接 口簡單等優(yōu)點；另外 SHT11 芯片內(nèi)部集成了 14 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度 敏感元件。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗證兩個傳感器元件的性能。下一次命令前至少等待 11ms 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 其他 保留 微處 理器是通過二線串行數(shù)字接口與 SHT11 進行通信的。該濕度值稱為“相對濕度”，需要進行線性補償和溫度補償后才能得到較為準確的濕度值。 ② 溫度值輸出 由于 SHT11 是采用 PTAT 能隙材料制成的溫度敏感元件，因而具有很好的線性輸出。當空氣的溫度低于露點時，空氣容納不了過多的水分，這些水分會變成霧、露水或霜。 LCD1604 是一個四行每行 16 字的液晶顯示屏， D0D7 接 P0口， RS、 RW、 E 接 、 、 起控制作用。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 q 0000 (3) 〞 2 B R b r Γ ィ 川 メ β θ 0000 (4) 3 C S c s ゥ ラ モ ε ∞ 0000 (5) $ 4 D T d t \ ェ ト セ μ Ω 0000 (6) % 5 E U e u ロ ォ ナ ュ B 0 0000 (7) amp。它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。高電平表示有效，低電平則無效 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 。 指令 11：讀數(shù)據(jù) 。 由于手工焊接的電路板在布線和布局各方面有很大的缺陷，電路的抗干擾能力以及穩(wěn)定性相對較差。 PCB 布線是制作電路很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，當原理圖確保無誤而各個元器件布局布線不當時， PCB 上形成的干擾信號可能串入電路，從而導(dǎo)致電路工作不穩(wěn)定，甚至可能無法正常工作。 (3) 應(yīng)避免大電流和小電流在電路上互串。 Keil C51 標準 C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境 ， 同時保留了匯編代碼高效 、 快速的特點。 圖 Keil uVision4 主界面 KEIL C51 編譯器在遵循 ANSI 標準的同時，為 8051 微控制器系列特別設(shè)計。變量可旋轉(zhuǎn)到任一個地址空間。 (2) 中斷功能 C51 允許用戶使用 C 語言編寫中斷服務(wù)程序，快速進、出代碼和寄存器區(qū)的轉(zhuǎn)換功能使 C 語言中斷功能更加高效。由于地址的存儲只需 1~2 字節(jié)，因此指 針存取非常迅速。 軟件部分經(jīng)調(diào)試可以運行，能夠正確顯示結(jié)果。 其流程圖如圖 所示。當溫度大于 50℃ 時，蜂鳴器響起，發(fā)光二級管 D2 亮燈 ，溫度小于 10℃ 時，蜂鳴器響起， D3 亮燈；當濕度大于 80%時，蜂鳴器響起， D4 亮燈，濕度小于 20%時，蜂鳴器響起， D5 亮燈。 C 　濕 度 值 小 于 2 0 %濕 度 值 大 于 8 0 %輸 出 顯 示蜂 鳴 器 響 起D 2 亮 燈蜂 鳴 器 響 起D 3 亮 燈蜂 鳴 器 響 起D 4 亮 燈蜂 鳴 器 響 起D 5 亮 燈結(jié) 束否是是否 圖 超限處理流程圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 4 仿真與調(diào)試 仿真軟件介紹 Proteus 軟件是來自英國 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件。 Proteus 產(chǎn)品 系列也包含了我們革命性的 VSM 技術(shù) ， 用戶可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟 件使用動態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，LEDs 甚至 LCD 顯示 CPU 模型 。 (4) IAR CSPY 和 Keil uVision4 等開發(fā)工具的源層調(diào)試 。 系統(tǒng)的調(diào)試 先在 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境下將編好的程序進行編譯、調(diào)試，調(diào)試通過后會生蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 成 .HEX 文件，具體過程如下： 建一個項目文件，然后新建一個 C 語言程序，并把新建的 C 語言程序加到項目中，然后編譯項目，編譯的目的就是把我們能看懂的程序設(shè)計語言轉(zhuǎn)化為上面的機器語言，即 .hex 文件。 (4) 點擊 FileSave 或快捷鍵 Ctrl+S 進行保存。這時在 Source Group1 文件夾圖標左邊出現(xiàn)了小 +號說明，文件組中有了文件，點擊它可以展開查看。 LCD128 64 分 為兩頁，第一頁顯示“溫度和濕度的控制和測量”，第二頁顯示“溫度： ℃ 和濕度： %”。 在本設(shè)計中由于采用的是高效單片機 AT89C51 作為核心，集溫度傳感器和濕度傳感器于一體的 SHT11 作為主要的采集與測量系統(tǒng)，使得此溫濕度控制儀具有精度高、成本低、體積小、接口簡單、 可靠性高 等優(yōu)點，還具有良好 的 抗干擾能力， 由 LED 為核心的顯示電路可以直觀的顯示測量結(jié)果，報警電路的設(shè)計采用聲光并用的方式。 取得的主要成果如下： (1) 分析了溫度與濕度之間的相互影響， 由于溫度對濕度的影響十分明顯，而實際溫度和測試參考溫度 25℃有所不同，所以 本文 對線性補償后的濕度值進行溫度補償 ，以求更加符合實際環(huán)境中的溫濕度。 (2) 由于溫濕度傳感器基座材料不同，溫度系數(shù)不一樣，溫度檢測有可能出現(xiàn)誤差。 其次 他 總能很耐心 地 為我們講解，同時 他 每個周 二與周四進行答疑 ，督促我們抓緊時間完成畢業(yè)設(shè)計，每次見面 他 都 詳細詢問論文的進展情況 ， 有問題或者不合理的地方 他 便為我指出來，加以指導(dǎo)。 for(i=0。j++)。 //12864 的顯示 */ Initial_DS1302()。 GotoXY(16,0)。 GotoXY(16,1)。 //溫度轉(zhuǎn)換 convert_SHT(amp。 //溫度和濕度的補償 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 float_convert(amp。 //檢測溫度是否超限 doing_humi(amp。 DateToStr(amp。 GotoXY(5,0)。 GotoXY(28,0)。 GotoXY(23,1)。 Delay1ms(300)。 //實時時鐘復(fù)位線引腳 sbit ACC0 = ACC^0。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 sbit LcdEn = P3^7。// 加熱 sbit cold =P1^3。//加濕 sbit speaker =P1^0。 //端口定義 sbit CS2=P2^3。 sbit bflag=P0^7。 sbit RW=P2^2。 //端口定義 sbit SCK=P2^6。// 發(fā)光 sbit ganzao =P1^5。 //P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3= ifndef _setkey_h_ define _setkey_h_ include float setwen_h,setwen_l,setshi_h,setshi_l。 ifndef LCD