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基于單片機(jī)(糧倉)的溫度控制畢業(yè)設(shè)計論文(完整版)

2025-08-29 21:51上一頁面

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【正文】 4 位總線,高電平時為 8 位總線 ; N:低電平時為單行顯示,高電平時雙行顯示 ; F: 低電平時顯示 5 7 的點陣字符,高電平時顯示 5 10 的點陣字符 。 表 1604 液晶模塊內(nèi)部控制指令 指 令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 其模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令, 如 表 [7]所示 。當(dāng) RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址, 當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號,當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 另一部分是由 LCD128 64 液晶顯示模塊組成的電路部分 ,如圖 所示 。補(bǔ)償公式如式 所示: line a rRH RHSOT ??? )*t(t*2 5 )(RH 21t r u e () 式中: RHtrue 為經(jīng)過線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值, T 為測試濕度值時的溫度 (℃ ),t1 和 t2 為溫度補(bǔ)償系數(shù)。 G N DD A T AS C KA / D 轉(zhuǎn) 換 器溫 度 傳 感 器濕 度 傳 感 器運 算放 大 器校 準(zhǔn) 寄 存 器二 線 串行 數(shù) 字接 口 和C R C 校驗V C C 圖 SHT11 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 表 SHT11 控制指令代碼 命令代碼 含 義 00011 測量溫度 00101 測量濕度 00111 讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器 00110 寫內(nèi)部狀態(tài)寄存器 11110 復(fù)位命令,使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復(fù)默認(rèn)值。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 7 圖 SHT11 傳感器電路 (2) SHT11 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 溫濕度傳感器 SHT11 將溫度感測、濕度感測、信號變換、 A/D 轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個口線: RES 復(fù)位、 I/O 數(shù)據(jù)線、 SCLK 串行時鐘。正因為這樣,復(fù)位腳的電由低電位升到高電位,引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作, RST 端電壓慢慢下降,降到一定電壓值以后,即低電平,單片機(jī)開始正常工作(這是單片機(jī)的上電復(fù)位,也叫初始化復(fù)位);當(dāng)按下復(fù)位鍵時,電容兩端放電,電容又回到 0V 了,于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作(這是手動復(fù)位原理) [2]。在測量結(jié)果中 有超過設(shè)定的溫濕度上下限的,通過超限模塊作出反應(yīng)。2℃;濕度檢測范圍 20%80%RH,測濕精度: 177。 與此同時,國內(nèi)許多機(jī)構(gòu)也在傳感器測試裝置的研發(fā)上不斷探索、研發(fā)。目前 , 他們在進(jìn)一步完善該通風(fēng)控制系統(tǒng)并建立通風(fēng)過程中熱量和物質(zhì)水分轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型 。在糧食部門各級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷和糧食行業(yè)科技主管部門的 大 力支持下,在糧食行業(yè)內(nèi)、外廣大科技工作者近 30 年的共同努力下,糧食檢測技術(shù)不斷完善、提高 , 并日趨成熟,逐步形成了樣式繁多的糧 倉 檢測系統(tǒng),為安全、科學(xué)儲糧起到了積極的作用。因此,采用先進(jìn)的人工智能技術(shù),科學(xué)、合理地控制影響作物的環(huán)境因子,通過計算機(jī)控制設(shè)備進(jìn)行環(huán)境控制,以便給作物生長創(chuàng)造一個最佳的環(huán)境條件,做到既提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)價值和社會效益, 又 盡量降低生產(chǎn)成本,這對糧倉環(huán)境施行自動檢測和控制是非常必要的。長期以來由于種種原因,忽視了農(nóng)戶糧食儲藏技術(shù)的研究與推廣,農(nóng)戶糧食的儲藏技術(shù)非常落后 , 給國家和人民造成了巨大 的損失 , 與此同時糧食產(chǎn)量增長所依賴的資源正在告急,如耕地面積進(jìn)一步減少,水土流失日益嚴(yán)重 , 生態(tài)平衡遭到破壞 , 人口仍在增長的狀況 , 而提高糧食總產(chǎn)量的空間已很小 ,并且 我國到 2040 年人口將達(dá)到 億 , 根據(jù)我國現(xiàn)有的光、熱 、 水、土和氣候資源,中國科學(xué)院在《我國土地的人口承載能力研究》中指出:我國糧食最大可能生產(chǎn)能力為 億噸,按聯(lián)合國確定的最低標(biāo)準(zhǔn)人均 500kg 計, 億人口是我國國土的人口承載能力的極限。 本設(shè)計實現(xiàn)的是單片機(jī)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。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。近年來,隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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。 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(biāo)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。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。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 ) 。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。溫濕度的控制是我們研究的主要內(nèi)容。 在軟件設(shè)計部分有對測量的溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定,當(dāng)測量超過限定值 時 ,通過超限報警處理電路對其進(jìn)行處理 后 分別 控制 不同的二極管燈亮,蜂鳴器產(chǎn)生長鳴。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(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 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(jī)進(jìn)行通信。 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(jìn)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。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。該濕度值稱為“相對濕度”,需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。當(dāng)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。 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 。 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。高電平表示有效,低電平則無效 。 指令 11:讀數(shù)據(jù) 。 PCB 布線是制作電路很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié),當(dāng)原理圖確保無誤而各個元器件布局布線不當(dāng)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。 Keil C51 標(biāo)準(zhǔn) 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。變量可旋轉(zhuǎn)到任一個地址空間。由于地址的存儲只需 1~2 字節(jié),因此指 針存取非常迅速。 其流程圖如圖 所示。 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。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 。 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(jìn)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(jī)器語言,即 .hex 文件。這時在 Source Group1 文件夾圖標(biāo)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。 在本設(shè)計中由于采用的是高效單片機(jī) 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。 (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。 for(i=0。 //12864 的顯示 */ Initial_DS1302()。 GotoXY(16,1)。 //溫度和濕度的補(bǔ)償 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 25 float_convert(amp。 DateToStr(amp。 GotoXY(28,0)。 Delay1ms(300)。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 26 sbit LcdEn = P3^7。//加濕 sbit speaker =P1^0。 sbit bflag=P0^7。 //端口定義 sbit SCK=P2^6。 //P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3= ifndef _setkey_h_ define _setkey_h_ include float setwen_h,setwen_l,setshi_h,setshi_l。 //實時時鐘時鐘線引腳 sbit DS1302_IO = P3^2。 GotoXY(5,1)。 TimeToStr(amp。 //將浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成整型,各個位的數(shù)分別保存 doing_temp(amp。 while(1) { convert_SHT(amp。 //LCD 初始化 {GotoXY(0,0)。i++) for(j=0。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 22 致 謝 四年的大學(xué)生活接近尾聲,我的畢業(yè)設(shè)計也順利 地 完成了,這里首先向我的指導(dǎo)老師張 鑫 老師 表示最誠摯的感謝,同時也感謝那些幫助過我的同學(xué)。由于 SHT11 本身 自帶的 A/D 轉(zhuǎn)換器、 標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)電路 、 IC 總線,所以系統(tǒng)就沒有設(shè)計復(fù)雜的 A/D 轉(zhuǎn)換電路。接著點擊 ProjectBuild target,如果最后出現(xiàn)“ creating hex file from‘ 糧倉溫濕度監(jiān)控 ’ ...0 Error(s), 0 Warning(s)” ,表示編譯已經(jīng) 順利 通過,在項目所在的目錄中,已經(jīng)生成了“糧倉溫濕度監(jiān)控 .hex”文件 。 (2) 選擇所要的單片機(jī),這里采用 Ateml 公司的 AT89C51。 (2) 交互的裝置模型包括: LED 和 LCD 顯示 , RS232 終端 , 通用鍵盤 。 Proteus 組合了高級原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 , PCB 設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。 開 始S H T 1 1初 始 化啟 動 S H T 1 1 等 待 主 機(jī) 發(fā) 送 指 令 測 量 溫 度 濕 度 溫 度 濕 度 計 算浮 點 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 并發(fā) 送 至 主 機(jī)結(jié)
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