【正文】 智能糧庫溫度、濕度控制系統(tǒng)模擬設(shè)計與制作第一章 緒論1 研究背景糧食是人類生存的必需品，溫度與濕度是保存好糧食的先決條件，隨著中國加入WTO和糧食市場的逐漸開放，儲存大量的糧食對穩(wěn)定國民經(jīng)濟的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。因此，保持適宜的糧庫溫度、濕度對保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲質(zhì)量十分重2 糧庫溫濕度系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢糧情檢測屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇，近年來，由于傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，因此，糧情檢測技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進(jìn)展。由于數(shù)字溫度傳感器直接傳出數(shù)字量，從而解決了溫度信號長距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減而導(dǎo)致的精度降低等問題[1]。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。單片機是本系統(tǒng)的核心，它控制本系統(tǒng)的各種功能，因此選擇性能可靠的單片機就顯得尤為重要，考慮到滿足功能要求、性價比、貨源保證、開發(fā)手段等因素，采用軟件技術(shù)成熟、仿真器普通、性價比高的一種低功耗高性能的9位單片機—STC90C51。在本系統(tǒng)中，采用LCD1064作為顯示單元。提高了生產(chǎn)效率，增強了糧倉存儲安全、實現(xiàn)糧倉管理的實時性和自動化。 MCS51系列單片機的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖21所示為MCS51單片機的基本結(jié)構(gòu)，它由8個部件組成，即中央處理器（CPU），片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM），片內(nèi)程序存儲器（ROM/EPROM），輸入輸出接口（Input/Output，簡稱I/O口，分為P0口、P1口、P2口和P3口），可編程串行口，定時/計數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR），各部分通過內(nèi)部總線相連。XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個引腳。Vcc掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。對于有EPROM時，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（）。4. 輸入/輸出引腳P0口、P1口、P2口和P3口（1）P0口（39腳～32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外部存儲器，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。擴展外部存儲器時，當(dāng)作地址總線使用，作一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。運算部件ALU的功能十分強大，它不僅可對8位變量進(jìn)行邏輯“與”、或“異或”、循環(huán)、求補、清零等基本操作，還可進(jìn)行加、減、乘、除等基本運算。（2）控制器：控制部件是主控電路的神經(jīng)中樞，它包括時鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼器以及信息傳送控制部件。一個微處理器能夠很好的執(zhí)行某種任務(wù)，除了它們強大的硬件外，還需要它們運行的軟件，其實微處理器并不聰明，它們只是完全按照人們預(yù)先編寫的程序而執(zhí)行的。 000BH～0012H 定時/計數(shù)器0中斷地址區(qū) 0013H～001AH 外部中斷1中斷地址區(qū) 001BH～0022H 定時/計數(shù)器1中斷地址區(qū) 0023H～002AH 串行中斷地址區(qū) 可見以上的40個單元是專門用于存放中斷處理程序的地址單元，中斷響應(yīng)后，按中斷的類型，自動轉(zhuǎn)到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。STC90C51 圖23 90C51存儲器結(jié)構(gòu)圖（3）特殊功能寄存器STC90C51中的特殊功能寄存器SFR實質(zhì)上是一些具有特殊功能的RAM的單元，字節(jié)范圍為80H～FFH，SFR的總數(shù)為21個，離散的分布在該區(qū)域中，其中有12個位尋址，用戶可以通過使用位能標(biāo)記對12個寄存器的任一個有效位進(jìn)行位操作。當(dāng)從P0口輸出時，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出；當(dāng)P0口輸入時，必須先向鎖存器寫“1”，以避免鎖存器為“0”狀態(tài)時對引腳讀入的干擾。此時MUX在CPU的控制下，轉(zhuǎn)向內(nèi)部地址線的一端。不用考慮如何設(shè)置P3口的第一功能或第二功能，內(nèi)部硬件將自動切換。STC90C51圖26 最小系統(tǒng)框圖 STC90C51中斷系統(tǒng)中斷是指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序，處理某事件的時候，外部發(fā)生了某一事件，請求CPU馬上處理。T0：定時器/計數(shù)器0中斷，由T0計滿回零引起。功能類似于TF1IE1—外部中斷1標(biāo)志。TI—串行發(fā)送中斷標(biāo)志。2 DHT11傳感器模塊DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。1%RH精度25℃177。DHT11的供電電壓為 3－。測量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）。在5060℃和 10%RH的濕度條件下保持2 小時（烘干）；隨后在2030℃和70%RH的濕度條件下保持 5小時以上。(1)避免結(jié)露情況下使用。 （3）寄存器豐富，可以按照要求實現(xiàn)光標(biāo)，字符，位置，字形等的相關(guān)顯示設(shè)置，功能全面。所以繼電器就在發(fā)揮它的電子自動開關(guān)，安全保護(hù)的作用。②被控制電路中的電壓和電流； 第5腳：被控制端的常開端口，繼電器在吸合狀態(tài)下，簧片觸電與常開端口相連接，電路都通，控制設(shè)備工作。按鍵包括（菜單按鈕，選項切換按鈕，數(shù)字加按鈕，數(shù)字減按鈕，確定按鈕），使得系統(tǒng)更加人性化、智能化，具有更高的實用價值。系統(tǒng)電路連接關(guān)系如下： 圖 210 按鍵設(shè)置模塊原理圖6 報警模塊 在微機控制系統(tǒng)中，針對生產(chǎn)中的安全起見，對一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)的一部分設(shè)置緊急報警系統(tǒng)，以提醒操作員或采取應(yīng)急措施。[15]。由步進(jìn)電機控制糧庫窗體開合程度，當(dāng)溫度小于設(shè)定溫度下限時，糧庫窗體完全關(guān)閉，并開啟加熱器，當(dāng)溫室大于設(shè)定上限時，糧庫窗體完全開啟，并關(guān)閉加熱器，當(dāng)溫度處于設(shè)定上限和設(shè)定下限之間時，根據(jù)溫度適當(dāng)調(diào)節(jié)糧庫窗體開角，可手動調(diào)節(jié)加熱器開關(guān)。如果數(shù)據(jù)校驗值錯誤，程序返回子程序開始階段重新開始。 圖 38 中斷設(shè)置菜單仿真結(jié)果 圖 39 中斷設(shè)置菜單實物顯示5 報警模塊程序設(shè)計程序流程：該系統(tǒng)蜂鳴器的程序設(shè)計首先由單片機讀取目標(biāo)溫濕度值，然后與門限值進(jìn)行比較，判斷是否啟動蜂鳴器進(jìn)行報警提醒，或者根據(jù)檢測到的設(shè)備是否發(fā)生故障進(jìn)行報警。 建立一個新工程 (1)新建文本文檔 單擊“File”菜單，再在下拉菜單中單擊“New”選項 ，此時光標(biāo)在編輯窗口里閃爍，這時可以鍵入用戶的應(yīng)用程序了[12]。 圖 46 2硬件調(diào)試 Proteus ，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路。圖 49 添加元器件 （1）畫導(dǎo)線Proteus的智能化可以在你想要畫線的時候進(jìn)行自動檢測。3 仿真調(diào)試 ：雙擊51單片機，再單擊確定載入到仿真圖中[19]。對于此次實訓(xùn)的經(jīng)過，我們都有頗多的感慨。這一周的實訓(xùn)我們彼此都受益匪淺，我相信只要我們努力，沒有克服不了的難關(guān)。 // 標(biāo)志位U8 U8temp。//濕度下限/*****************************蜂鳴器，電機，LED接口****************************/sbit SPEAK = P1^7。 //led閃爍 濕度低/***********************************按鍵接口**********************************/sbit SURE = P3^4。 //初始化void Write_String(char ,char *)。 //判斷上下限值函數(shù) /************************************中斷函數(shù)********************************/void Int0_init(void)。void COM(void)。 // 選擇按鍵/*********************************液晶顯示器函數(shù)******************************/void delay(U16)。 //繼電器接口sbit WENDU_H = P2^3。 // 存儲各字節(jié)數(shù)據(jù)U8 wendushang=30。 // lcd執(zhí)行指令 高低電平define Data P0 // lcd數(shù)據(jù)端口define RS_CLR() (RS=0) // 指令寄存器define RS_SET() (RS=1) // 數(shù)據(jù)寄存器define RW_CLR() (RW=0) // 寫define RW_SET() (RW=1) // 讀define EN_CLR() (EN=0) // 低電平define EN_SET() (EN=1) // 高電平/*********************************DHT11溫濕度接口****************************/sbit P2_0 = P1^1。 感謝所有鼓勵過、支持過以及幫助過我們的同學(xué)和老師。圖 413 實物結(jié)果總圖第五章 結(jié)論 本次實訓(xùn)項目，通過小組成員任務(wù)的分配、軟硬件的相互分工；到中期系統(tǒng)軟件的設(shè)計與編寫，系統(tǒng)硬件的設(shè)計與制作；再到后期的系統(tǒng)實訓(xùn)成品的聯(lián)合調(diào)試，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能：DHT11溫濕度傳感器實時采集到糧庫中溫濕度值，通過STC90C51微控制器分析處理之后，通過LCD1604液晶顯示器實時的顯示出了當(dāng)前糧庫環(huán)境中的溫濕度值；當(dāng)實時溫濕度值超過系統(tǒng)設(shè)置的溫濕度上下限值時，系統(tǒng)實現(xiàn)了蜂鳴器聲音報警功能；LED燈實現(xiàn)了閃爍報警提示；控制器驅(qū)動繼電器吸合實現(xiàn)了直流電機風(fēng)扇的運行；外部按鍵實現(xiàn)了設(shè)置菜單功能，調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置的溫濕度上下限值。 （2）畫總線為了簡化原理圖，我們可以用一條導(dǎo)線代表數(shù)條并行的導(dǎo)線，這就是所謂的總線。 圖 48 工作界面 添加元器件通過對象選擇按鈕，從元件庫中選擇對象，并置入對象選擇器窗口，供繪圖時使用。圖 44 添加程序文件(3) 編寫程序 此時光標(biāo)在編輯窗口里閃爍，這時可以鍵入用戶的應(yīng)用程序了，建議首先保存該空白的文件，單擊菜單上的“File”，在下拉菜單中選中“Save As”選項單擊，屏幕如下圖所示，在“文件名”欄右側(cè)的編輯框中，鍵入欲使用的文件名，同時，必須鍵入正確的擴展名[13]。幾秒鐘后出現(xiàn)編輯界面。當(dāng)切換到最后一個選項時，再次按下，切換到第一個設(shè)置選項，實現(xiàn)輪流切換。 圖 32 LCD顯示流程圖1604液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。系統(tǒng)電路連接關(guān)系如下：圖211 蜂鳴器原理圖圖 212 LED原理圖7 硬件原理圖本次智能糧庫溫度、濕度控制系統(tǒng)模擬設(shè)計與制作中，使用電子線路CAD軟件 Protel 99 SE 作為設(shè)計軟件，主要完成電路原理圖和PCB版圖的設(shè)計工作。（3）蜂鳴器的電路圖形符號：蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”表示。按鍵3：數(shù)字加按鈕，只有在設(shè)置菜單下才有用，按下一次，溫濕度上下限值自加一次。當(dāng)糧庫溫濕度較高時，單片機控制系統(tǒng)給控制繼電器的引腳發(fā)送低電平信號，控制繼電器吸合，直流電機風(fēng)扇的電源導(dǎo)通，直流電機風(fēng)扇開始工作，為糧庫降溫除濕。（3）引腳說明： 第1腳：連接電路的VCC端口，+5V供電電壓。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。③被控電路需要幾組、什么形式的觸點。①控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。 （3）工作電流:()；1. LCD1604液晶顯示器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 液晶顯示模塊主要由三大部分構(gòu)成：LCD驅(qū)動器，LCD控制器，LCD顯示裝置。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。在一個純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會緩慢地釋放出去。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,。1%RH溫度分辨率111℃888Bit重復(fù)性177。在存儲在OTP存儲器的程序的形式標(biāo)定系數(shù)，通過檢測信號的處理來調(diào)用過程中傳感器標(biāo)定系數(shù)[7]。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。在串行口允許接受時，每接受完一個串行楨，硬件置位RI。功能類似于IE1。（1）TCON中的中斷標(biāo)志TCON為定時器/計數(shù)器的控制寄存器，除了可以用于控制定時/計數(shù)器T0和T1的溢出和中斷外，還可以控制外部中斷和的觸發(fā)方式和鎖存外部中斷請求標(biāo)志。STC90C51單片機的中斷系統(tǒng)可分為3類：外部中斷，定時中斷和串行口中斷。當(dāng)加電時，電容充電，電路有電流流過，構(gòu)成回路，在電阻上產(chǎn)生壓降，RESET引腳為高電平；當(dāng)電容充滿電后，電路相當(dāng)于斷開，RESET的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束。與P1口相比，P3口增加了與非門和緩沖器3，它們使P3口除了有準(zhǔn)雙向I/O功能外，還具有第二功能。（3）P2口P2口也有兩