【正文】 ....... 3 預(yù)期結(jié)果 ............................................... 4 第二章 糧倉溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識 ........................ 5 溫濕度檢測技術(shù) .............................................. 5 濕度的相關(guān)概念 ......................................... 5 濕度傳感器的分類及特點 ................................. 6 溫度的相關(guān)概念 ......................................... 7 度 傳 感 器 的 分 類 及 特 點 8 器件及模塊的選擇 ............................................ 10 處理器 ................................................ 10 轉(zhuǎn)換器 ................................................ 10 溫度傳感器 ............................................ 11 濕度傳感器 ............................................ 11 測控模塊 .............................................. 12 顯示模塊 .............................................. 12 報警模塊 .............................................. 13 第三章 糧倉溫室度檢測系統(tǒng)的具體設(shè)計 .......................... 15 設(shè)計結(jié)構(gòu) .................................................... 15 單片機在系統(tǒng)中的工作的原理（過程） .......................... 16 ATC0809 轉(zhuǎn)換器 .............................................. 18 熱電偶溫度傳感器 ............................................ 19 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 IV 補償電橋 .............................................. 19 濕度傳感器 .................................................. 20 系統(tǒng)附帶電路及元件設(shè)計 ..................................... 21 系統(tǒng)時鐘電路設(shè)計 ...................................... 21 按鍵與按鈕的設(shè)計 ...................................... 22 電源的設(shè)計 ............................................ 22 系統(tǒng)軟件部分 ................................................ 23 顯示設(shè)計 .............................................. 23 報警模塊 .............................................. 24 第四章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 ..................................... 25 軟件調(diào)試 ................................................... 25 調(diào)試方法 .............................................. 25 調(diào)試步驟 .............................................. 25 系統(tǒng)測試結(jié)果 ................................................ 26 系統(tǒng)完成 .................................................... 26 參考文獻(xiàn) ......................................................... 28 附錄 .............................................................. 29 致謝 .............................................................. 32 1 第一章 引言 隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展， 單片機控制 無疑是人們追求的目標(biāo)之一。 題目 ： 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)生學(xué)號 ： 作者姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 完成日期 ： 信息工程 系 電氣自動化 專業(yè) 07 自動化（ 2） 班 I 摘要 糧倉管理中最重要的問題是監(jiān)測糧堆中的溫、濕度變化。單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。 當(dāng)糧庫溫度在 20℃ ~35℃ 、相對濕度 ≥85% 時，糧食就易發(fā)生霉變。在專用品糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 2 種、綜合配套技術(shù)、貯運營銷上，應(yīng)該研制具有中國知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)。例如，瑞士 Sensiron 公司采用 CMOSens（ CemoSens） 專利技術(shù)為高精度濕度傳感器系統(tǒng)設(shè)置精度。2 ％ RH。 DS1624 還增加了存儲功能，利用芯片內(nèi)部 256 字節(jié)的存儲器，可存儲用戶的短信息。國家為糧食儲藏每年支付很高的費用，主要是因為監(jiān)測設(shè)備成本較高，管理方式不夠先進(jìn)， 于是溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用也日益迫切。通過對整個系統(tǒng)的核心單片機部分的設(shè)計，達(dá)到優(yōu)化控制溫濕度的目標(biāo)。 （二）系統(tǒng)模塊設(shè)計： ◆測控模塊：檢測各分機所在糧倉的溫濕度數(shù)據(jù) ◆顯示模塊：溫度采用四位顯示，濕度也采用四位顯示，使測量結(jié)果更直觀，便于管理人員做出決策。濕度計測的歷史可以追溯到中國的天秤型 (公元前 179 年 )為最早的濕度計測。 通常在工作和生活中我們使用的濕度即為相對濕度?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?，元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題，年漂移量控制在 1%RH 水平的產(chǎn)品很少，一般都在177。必須是交流電供電。 (3) 對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說明書標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測試，并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較，考查產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性，并觀察產(chǎn)品的一致性情況。露點溫度越低，濕空氣就越為干燥，結(jié)露的可能性就小。 水汽分壓（ E） ： 濕空氣中水汽所占的壓力。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。 IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。隨著低溫技術(shù)在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測量 120K 以下 溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學(xué)溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫 熱電阻 和低溫溫差電偶等。對于 1800℃ 以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。如果是 8位的轉(zhuǎn)換器， 5V 滿量程輸入電壓時，則分辨率為 5/281=。 熱電偶溫度計的可用冷端溫度補償方法： （ 1） 0℃恒溫法 （ 2）計算修正法；設(shè)計計算公式： Eab（ t， to） = Eab（ t ， th） + Eab（ th， to） （ 21）式 （ 3）補償電橋法，本文主要采用補償電橋法測溫。C122uFR110KD14148V C CRST 圖 21 復(fù)位電 路 P監(jiān)控電路 本系統(tǒng)采用的是 RC 復(fù)位方式。工作電流通常在 10～ 20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛ＴO(shè)計階段：在已經(jīng)分析好的基礎(chǔ)上開始著手系統(tǒng)的總體設(shè)計，包括系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計和軟件部分的設(shè)計。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 圖 33 單片機系統(tǒng)工作原理簡圖 P3 口在系統(tǒng)中的連接設(shè)計 單片機 P3 口在系統(tǒng)連接時接到蜂鳴報警器和發(fā)光二極管，即顯示部分，P3口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。其余的三個橋臂由阻值由阻值恒定的錳銅電阻制成，電橋與熱電偶的連接方式如圖 36所示。 應(yīng)當(dāng)注意的是：補 償電橋只適用于顯示儀表采用毫伏計的情況下。對于時間精度要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖 38進(jìn)行設(shè)計就能使系統(tǒng)可靠起振并穩(wěn)定運行，但是由于圖中 的 C1 C12電容起著系統(tǒng)時鐘頻率調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本系統(tǒng)的實際應(yīng)用一定要注意選擇參數(shù)為 30pF，并保證電路具有良好的對稱性。 電源的設(shè)計 電源電路是給電子設(shè)備提供必要的電源能力的電路，就輸入和輸出而言，在集成電路中的主要采用的是交流 220V， 50Hz 的市電轉(zhuǎn)換為直流電。當(dāng)交流電源失電或撤消試銷時，電壓為 6V 的直流電源通過二極管投入作用，硅二極管的導(dǎo)通電壓降約為 ，因此滿足系統(tǒng)電源 要求。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅(qū)動電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動，也可以用一個晶體三極管驅(qū)動。程序運行后命中監(jiān)視點、喚醒代理，代理根據(jù)字節(jié)碼記錄用戶所 需數(shù)據(jù)存入特定緩沖區(qū)（不僅僅是表達(dá)式的最終結(jié)果，還有中間結(jié)果）， 令程序繼續(xù)運行；這一步驟無需與調(diào)試器通信。在指導(dǎo)老師的幫助和提醒下完善系統(tǒng)的設(shè)計。 [2]陳雪波，楊東偉。 [10]魯志康。 [7]李道華 ， 李玲 ， 朱艷 . 傳感器電路分析與設(shè)計 [M].武漢 :武漢大學(xué)出版社 , 1999:6973. [8]金偉正 .溫濕度檢測控制系統(tǒng)的研制 [J].西安 :電子與自動化 , 2021(2):120125. [9]王玨，任偉寧，張芃。 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 28 參考文獻(xiàn) [1]李克，吳偉力。 系統(tǒng)測試結(jié)果 根據(jù)系統(tǒng)的基本設(shè)計，軟硬件的連接實現(xiàn)，接好電源對電路進(jìn)行模擬仿真得出了如下的仿真結(jié)果圖，濕度與對應(yīng)的輸出電壓值。調(diào)試時用戶首先在調(diào)試器設(shè)置監(jiān) 視點，以源代碼表達(dá)式的形式指定感興趣的對象名。端口 的作用是通過 LM317 控制數(shù)碼管顯示的開啟與關(guān)設(shè)計測控數(shù)據(jù)模塊 顯示模塊設(shè)計 接收報警模塊設(shè)計 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 24 閉，當(dāng) 為低電平時， Q1 關(guān)斷， LM317 的輸出電壓低 于 ，不足以發(fā)光，避免了在顯示數(shù)據(jù)刷新時顯示的抖動現(xiàn)象。同時考慮到功耗，增加芯片的溫升，不利于安全。過去硬件去抖電路通常采用分立元件或觸發(fā)器實現(xiàn)，目前時常上已有硬件去抖專用接口芯片，例如： MAXIM 公司 MAS6815～ 1818，均為單電源供電，電壓為～ ，分別為單輸入、雙輸入等形式，輸出端具有欠壓鎖定功能。 HS15 特別適用使用于 10～ 98%RH 環(huán)境的精確測量，超過上述范圍將不會對HS15 穩(wěn)定性造成影響。只要冷端溫度的波動不超過此范圍，由輸出信號即可直接利用熱電偶的分度表查出被測溫度。A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ATC08091 與單片機采用串行通信方式， 它通過一個三態(tài)輸出端（ DATAOUT）和 2個輸入端（包括 I/OCLOCK（ I/O 時鐘）和 CS（片選）與 AT89C51的 ～ ，這樣不僅簡化系統(tǒng)的設(shè)計，減少 了 電路板的占用面積，而且提高了可靠性， 同時 分辨率也較高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PI 口在工作時連接情況如下： 圖 31 P1 口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 32 P1 口作為 I/O 口實驗線路圖 工作過程： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。分析階段。 多個 LED 可接成共陽極或共陰極形 式 ，通過驅(qū)動器接到系統(tǒng)的 并 行輸出口上，由 CPU 輸出適當(dāng)?shù)拇a來點亮或熄滅相應(yīng)的 LED。 測控模塊 測控模塊是 檢測各分機所在糧倉的溫濕度數(shù)據(jù)，其中可由兩個電路組成分為 2 個電路的設(shè)計。 計算方法有： 溫度測量是建立在熱平衡定律的基礎(chǔ)上的，根據(jù)溫度的不同，可將溫度測量的方法分為接觸式和非接觸式兩類。 其主要性能指標(biāo)有： 分辨率 分辨率表示轉(zhuǎn)換器對微小輸入量變化的敏感程度，通常用轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示。輻射測溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）