【正文】 .................................... 7 DS18B20 電路設(shè)計(jì) ................................................. 9 液晶顯示電路設(shè)計(jì) ................................................... 10 LCD12864 概述 ................................................... 10 LCD12864 基本特性 ............................................... 11 按鍵電路設(shè)計(jì) ....................................................... 12 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ....................................................... 13 控制電路設(shè)計(jì) ....................................................... 13 溫度控制電路設(shè)計(jì) ............................................... 13 濕度控制電路設(shè)計(jì) ............................................... 15 繼電器控制電路設(shè)計(jì) ............................................. 16 串口通訊電路設(shè)計(jì) ................................................... 16 4 軟件設(shè)計(jì) ............................................................... 18 下位機(jī) 編程軟件介紹 ................................................. 18 下位機(jī) 軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 18 主程序 ......................................................... 18 DHT11 采集程序 .................................................. 19 DS18B20 采集程序 ................................................ 20 按鍵程序 ....................................................... 20 報(bào)警程序 ....................................................... 21 溫度 控制程序 ................................................... 21 重慶科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 濕度控制程序 ................................................... 22 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 23 軟件介紹 ....................................................... 23 軟件功能特點(diǎn) ................................................... 23 系統(tǒng) 功能特點(diǎn) .................................................. 24 5 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................... 26 子程序調(diào)試 ......................................................... 26 總程序調(diào)試 ......................................................... 27 6 總結(jié) ................................................................... 30 7 致謝 ................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ................................................................. 32 附錄 1 電路原理圖 ........................................................ 33 附錄 2 程序源代碼 ........................................................ 34 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒 論 1 1 緒論 沼氣的發(fā) 展歷史 在能源漸趨枯竭的今天，能源緊張對(duì)中國和全球的影響日益突出，世界各國開始將目光聚集到新生能源領(lǐng)域。 然而 ， 目前沼氣發(fā)酵過程 中 存在諸多亟待解決的問題 ,其中反應(yīng)器溫度的不穩(wěn)定性一個(gè)重要 問題 。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。目前利用太陽能對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行 溫度控制 的方法比較理想 ,然而該工藝也同樣受環(huán)境因素的制約 ,不能完全 為 發(fā)酵過程提供理想溫度環(huán)境。 經(jīng)過多年的建設(shè)和研究，我國農(nóng)村沼氣實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越，取 得舉世矚目的成就。 沼氣發(fā)酵的溫度控制現(xiàn)狀 在不同溫度下發(fā)酵，反應(yīng)器中的優(yōu)勢(shì)菌落是不同的，它們有其各自的適宜溫重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒 論 2 度，而且對(duì)溫度相當(dāng)敏感．研究表明，溫度突然上升或下降 5℃，產(chǎn)氣量顯著降低。所以為沼氣發(fā)酵提供一個(gè)理想的溫度環(huán)境是目前沼氣發(fā)酵中急待解決的問題。 (3) 自動(dòng)控制溫度和濕度在一定范圍內(nèi)。開始狀態(tài)，所有元器件全部關(guān)閉，單片機(jī)通過傳感器 開始采集數(shù)據(jù)和顯示等；當(dāng)實(shí)測(cè)溫度低于設(shè)定溫度值范圍時(shí)，加熱器啟動(dòng)，開始加熱，直至溫度達(dá)到設(shè)定范圍內(nèi)后加熱器關(guān) 閉；當(dāng)測(cè)試溫度高于設(shè)定值時(shí)，制冷器開啟，開始降溫，直到溫度降到設(shè)定范圍內(nèi)后制冷器關(guān)閉 ；且當(dāng)溫度值高于上限設(shè)定值或低于下限設(shè)定值時(shí)，報(bào)警器開啟，開始報(bào)警；當(dāng)實(shí)測(cè)濕度值小于系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，加濕器開啟，開始加濕，直到達(dá)到設(shè)定值以上停止加濕?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。傳感器包括一個(gè) NTC測(cè)溫元件和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè) 8 位高性能單片機(jī)相連接。 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ， 采用單總線數(shù)據(jù)格式 ，一次通訊時(shí)間 4ms 左右 ， 數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ， 具體格式在下面說明 ， 當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展 ， 現(xiàn)讀出為零 。 ℃； (6)可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫； (7)在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快； (8)測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力； (9)負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域當(dāng)中。這里采用普通按鍵，按鍵原理： 上下兩張薄膜，涂有導(dǎo)電橡膠電路，中間有個(gè)薄膜，帶孔，用于隔離兩張帶有導(dǎo)電橡膠的薄膜。 壓電蜂鳴片 是 由鈮鎂酸鉛或鋯鈦酸鉛等 壓電 陶瓷 材料制成。當(dāng)電流通過高溫電阻絲的時(shí)候，產(chǎn)生的熱通過結(jié)晶氧化鎂粉向加熱管表面擴(kuò)散，再傳遞到被加熱空氣中去，以達(dá) 到加熱的目的。 電加熱式加濕器工作原理：是根據(jù)電流通過電阻產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)換為熱能的原理，加熱管浸沒與水中，長生熱量，從而使水沸騰變成水汽。 該電路的特點(diǎn)如下： ULN2020 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 下位機(jī) 編程軟件介紹 KEIL C51 是 美國 KEIL Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) 的 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編 語言 相比， C 語言在結(jié)構(gòu)性、功能、可維護(hù)性 、 可讀性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而 ，比較 易學(xué)易用。 圖 溫度程序流程圖 按鍵程序 按鍵程序中，首先判斷是否有按鍵按下，如果判斷 mode 鍵按下，則顯示主界面；如果判斷 up 鍵按下，則顯示地點(diǎn)一的溫濕度值；如果判斷 dn鍵按下，則顯示地點(diǎn)二的溫濕度值； 如果判斷 ent 鍵按下，則顯示環(huán)境溫度值。 開 始R H _ d a t a 1 6 0 ||R H _ da t a 2 6 0開 啟 加 濕 器是否返 回 圖 濕度控制程序路程圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 軟件設(shè)計(jì) 23 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 軟件介紹 虛擬儀器 (Virtual Instrument， VI)是儀器儀表發(fā)展歷史上的一次重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是傳統(tǒng)儀器儀表的重大更新和突破，它代表著現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的最新方向和潮流。但他們也有一個(gè)最大的區(qū)別：傳統(tǒng)變成軟件是用的文本語言進(jìn)行代碼編寫，而 Labview 卻是用的是非常直觀的圖形變成，例如開關(guān)、旋鈕、波形圖等。 (2) 測(cè)試 LCD 顯示模塊，通過顯示程序測(cè)試 LCD 是否正常工作，否則檢查這一模塊。 開始是用加熱片來進(jìn)行加熱操作，由于加熱片不能直接連接單片機(jī)使用，因此焊接了一個(gè)三極管的驅(qū)動(dòng)電路，在進(jìn)行加熱操作時(shí)，加熱片始終不工作，開始重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 系統(tǒng)調(diào)試 27 認(rèn)為是電壓不足，后來焊接了一個(gè) 5V 穩(wěn)壓模塊，用一塊 的電池通過穩(wěn)壓模塊直接帶動(dòng)加熱，但是，還是不能進(jìn)行工作，而且三極管發(fā)燙，電流超過三極管的使用電流。 總程序調(diào)試 當(dāng)各個(gè)子程序調(diào)通后，要進(jìn)行總體編譯，步驟如下： (1) 將所有子程序全部整合到一個(gè)總程序中，進(jìn)行總體編譯調(diào)試，查看系統(tǒng)是否顯示錯(cuò)誤。 圖 上位機(jī)運(yùn)行 結(jié)果框圖一 圖 上位機(jī)運(yùn)行結(jié)果框圖二 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 系統(tǒng)調(diào)試 29 圖 上位機(jī)運(yùn)行結(jié)果框圖三 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 總 結(jié) 30 6 總結(jié) 本系統(tǒng)在沼氣發(fā)酵過程中作用很大，以 STC89C52 單片機(jī)為核心部件，利用溫濕度傳感器采集不同位置的溫濕度值，利用按鍵操作通過液晶顯示相應(yīng)位置所對(duì)應(yīng)的溫濕度值，而且通過單片機(jī)的控制輸出系統(tǒng)，控制加熱、降溫和加濕，使溫度、濕度值始終保持在一定的范圍內(nèi)，使沼氣池環(huán)境的溫濕度值始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，使沼氣發(fā)酵始終處于最佳狀態(tài)，且當(dāng)溫度值超過一定上限時(shí)，系統(tǒng)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其他的一些控制器所需要的元器件都用得比較順手。 在傳感器的選型上，剛開始選得溫度傳感器是 ds18b20，濕度傳感器是AM1001，這兩個(gè)傳感器一個(gè)是數(shù)字量的一個(gè)是模擬量的，在軟件編輯是要復(fù)雜的多，因此經(jīng)過修正選用了 DHT11 數(shù)字量溫濕度傳感器，該傳感器使用起來比較方便。 (3) 當(dāng)下位機(jī)調(diào)通后， 連通上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的整體運(yùn)行，觀測(cè)上位機(jī)顯示是否達(dá)到要求，若不符合，則進(jìn)行修改與調(diào)試，最后使之達(dá)到要 求。在降溫與加熱模塊，驅(qū)動(dòng)電路一樣，因此，在兩個(gè)降溫電路中，其中一個(gè)使用繼電器來驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過一系列的調(diào)試之后，該模塊正常工作。 在該部分遇到的問題是，按鍵函數(shù)用的是 switch 函數(shù)，在進(jìn)行按鍵操作時(shí)，按鍵要一直按下才可以顯示相應(yīng)的界面，后來經(jīng)過檢查是因?yàn)樵诎存I掃描是沒有進(jìn)行消抖操作，當(dāng)進(jìn)行該操作之后，液晶正常顯示。 圖 上位機(jī)前面板示圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 軟件設(shè)計(jì) 25 圖 上位機(jī)程序框圖 重慶科技學(xué)院本科生畢