【正文】 ....... 3 預(yù)期結(jié)果 ............................................... 4 第二章 糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) ........................ 5 溫濕度檢測(cè)技術(shù) .............................................. 5 濕度的相關(guān)概念 ......................................... 5 濕度傳感器的分類及特點(diǎn) ................................. 6 溫度的相關(guān)概念 ......................................... 7 度 傳 感 器 的 分 類 及 特 點(diǎn) 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(cè)控模塊 .............................................. 12 顯示模塊 .............................................. 12 報(bào)警模塊 .............................................. 13 第三章 糧倉(cāng)溫室度檢測(cè)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) .......................... 15 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) .................................................... 15 單片機(jī)在系統(tǒng)中的工作的原理（過(guò)程） .......................... 16 ATC0809 轉(zhuǎn)換器 .............................................. 18 熱電偶溫度傳感器 ............................................ 19 糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) IV 補(bǔ)償電橋 .............................................. 19 濕度傳感器 .................................................. 20 系統(tǒng)附帶電路及元件設(shè)計(jì) ..................................... 21 系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ...................................... 21 按鍵與按鈕的設(shè)計(jì) ...................................... 22 電源的設(shè)計(jì) ............................................ 22 系統(tǒng)軟件部分 ................................................ 23 顯示設(shè)計(jì) .............................................. 23 報(bào)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(cè)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(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展， 單片機(jī)控制 無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一。 題目 ： 糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)號(hào) ： 作者姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 完成日期 ： 信息工程 系 電氣自動(dòng)化 專業(yè) 07 自動(dòng)化（ 2） 班 I 摘要 糧倉(cāng)管理中最重要的問(wèn)題是監(jiān)測(cè)糧堆中的溫、濕度變化。單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。 當(dāng)糧庫(kù)溫度在 20℃ ~35℃ 、相對(duì)濕度 ≥85% 時(shí)，糧食就易發(fā)生霉變。在專用品糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 種、綜合配套技術(shù)、貯運(yùn)營(yíng)銷上，應(yīng)該研制具有中國(guó)知識(shí)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(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部 256 字節(jié)的存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶的短信息。國(guó)家為糧食儲(chǔ)藏每年支付很高的費(fèi)用，主要是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)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(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的核心單片機(jī)部分的設(shè)計(jì)，達(dá)到優(yōu)化控制溫濕度的目標(biāo)。 （二）系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)： ◆測(cè)控模塊：檢測(cè)各分機(jī)所在糧倉(cāng)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(cè)量結(jié)果更直觀，便于管理人員做出決策。濕度計(jì)測(cè)的歷史可以追溯到中國(guó)的天秤型 (公元前 179 年 )為最早的濕度計(jì)測(cè)。 通常在工作和生活中我們使用的濕度即為相對(duì)濕度。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，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(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)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(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷，一般說(shuō)來(lái)，長(zhǎng)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(wèn)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(duì)產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說(shuō)明書(shū)標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測(cè)試，并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(chǎng)份額大大超過(guò)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(guó)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(cè)量 120K 以下 溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫 熱電阻 和低溫溫差電偶等。對(duì)于 1800℃ 以上的高溫，主要采用非接觸測(cè)溫方法。如果是 8位的轉(zhuǎn)換器， 5V 滿量程輸入電壓時(shí)，則分辨率為 5/281=。 熱電偶溫度計(jì)的可用冷端溫度補(bǔ)償方法： （ 1） 0℃恒溫法 （ 2）計(jì)算修正法；設(shè)計(jì)計(jì)算公式： Eab（ t， to） = Eab（ t ， th） + Eab（ th， to） （ 21）式 （ 3）補(bǔ)償電橋法，本文主要采用補(bǔ)償電橋法測(cè)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?。設(shè)計(jì)階段：在已經(jīng)分析好的基礎(chǔ)上開(kāi)始著手系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計(jì)和軟件部分的設(shè)計(jì)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 圖 33 單片機(jī)系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)圖 P3 口在系統(tǒng)中的連接設(shè)計(jì) 單片機(jī) P3 口在系統(tǒng)連接時(shí)接到蜂鳴報(bào)警器和發(fā)光二極管，即顯示部分，P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。其余的三個(gè)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(bǔ) 償電橋只適用于顯示儀表采用毫伏計(jì)的情況下。對(duì)于時(shí)間精度要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖 38進(jìn)行設(shè)計(jì)就能使系統(tǒng)可靠起振并穩(wěn)定運(yùn)行，但是由于圖中 的 C1 C12電容起著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此，在本系統(tǒng)的實(shí)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(duì)稱性。 電源的設(shè)計(jì) 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(shí)，電壓為 6V 的直流電源通過(guò)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(dòng)電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。程序運(yùn)行后命中監(jiān)視點(diǎn)、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(yùn)行；這一步驟無(wú)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(jì)。 [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(jì) [M].武漢 :武漢大學(xué)出版社 , 1999:6973. [8]金偉正 .溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)的研制 [J].西安 :電子與自動(dòng)化 , 2021(2):120125. [9]王玨，任偉寧，張芃。 糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 參考文獻(xiàn) [1]李克，吳偉力。 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果 根據(jù)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)，軟硬件的連接實(shí)現(xiàn)，接好電源對(duì)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(duì)應(yīng)的輸出電壓值。調(diào)試時(shí)用戶首先在調(diào)試器設(shè)置監(jiān) 視點(diǎn)，以源代碼表達(dá)式的形式指定感興趣的對(duì)象名。端口 的作用是通過(guò) LM317 控制數(shù)碼管顯示的開(kāi)啟與關(guān)設(shè)計(jì)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)模塊 顯示模塊設(shè)計(jì) 接收?qǐng)?bào)警模塊設(shè)計(jì) 糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 閉，當(dāng) 為低電平時(shí)， 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(shí)顯示的抖動(dòng)現(xiàn)象。同時(shí)考慮到功耗，增加芯片的溫升，不利于安全。過(guò)去硬件去抖電路通常采用分立元件或觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，目前時(shí)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(cè)量，超過(guò)上述范圍將不會(huì)對(duì)HS15 穩(wěn)定性造成影響。只要冷端溫度的波動(dòng)不超過(guò)此范圍，由輸出信號(hào)即可直接利用熱電偶的分度表查出被測(cè)溫度。A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ATC08091 與單片機(jī)采用串行通信方式， 它通過(guò)一個(gè)三態(tài)輸出端（ DATAOUT）和 2個(gè)輸入端（包括 I/OCLOCK（ I/O 時(shí)鐘）和 CS（片選）與 AT89C51的 ～ ，這樣不僅簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少 了 電路板的占用面積，而且提高了可靠性， 同時(shí) 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(wú)效。 PI 口在工作時(shí)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(shí)驗(yàn)線路圖 工作過(guò)程： 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(gè) LED 可接成共陽(yáng)極或共陰極形 式 ，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器接到系統(tǒng)的 并 行輸出口上，由 CPU 輸出適當(dāng)?shù)拇a來(lái)點(diǎn)亮或熄滅相應(yīng)的 LED。 測(cè)控模塊 測(cè)控模塊是 檢測(cè)各分機(jī)所在糧倉(cāng)的溫濕度數(shù)據(jù)，其中可由兩個(gè)電路組成分為 2 個(gè)電路的設(shè)計(jì)。 計(jì)算方法有： 溫度測(cè)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(cè)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(duì)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(lái)表示。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見(jiàn)輻射高溫計(jì)）和比色法（見(jiàn)比色溫度計(jì)）