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課程設(shè)計--機庫環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計-wenkub.com

2025-05-31 22:36 本頁面
   

【正文】 rely()。 ////溫度采集子程序 } else displys()。 max_v==0) { ad_tem()。 ET0=0。 TH0=(655361000)/256。 //波特率設(shè)置為 9600 TL1=0xfd。= 0x00。 speaker=1。 } SDA = 1。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。 [3] 楊振江、杜鐵軍 .流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例 [M].西安電子科技大學出版社, 2021. [4] 張培仁 .基于 C 語言編程 MCS51 單片機原理與應(yīng)用 [M]. 北京:清華大學出版社, 2021. [5] 任萬強、劉忠菁。感謝 王老師對課程設(shè)計 論文的 評審 。 2. 降低成本的措施方面,在滿足性能的前提下,盡量選擇低成本元件,降低對傳感器的線性的要求等。 在實現(xiàn)了人與機的對話方面,除了在下位機有顯示界面外,還 利用 RS232 串口, 實時上傳溫、濕度數(shù)據(jù)到 PC 機端,可以 實現(xiàn) 遠程監(jiān)測。顯示還有一個問題就是設(shè)置時,相應(yīng)的設(shè)置位閃爍顯示,這個程序使用單片機的定時中斷來做的,將單片機的定時器定為 1ms,計數(shù)一個標志位 FLAG,當這個數(shù)計數(shù)到 500 時,也就是定時 ,系統(tǒng)就將相應(yīng)的標志位 flag1 取反,在顯示程序根據(jù) flag 的值,讓相應(yīng)位半秒中亮,半秒鐘滅,這樣就形成閃爍了。其特點就 是 成本較低,容易發(fā)現(xiàn)軟件中的一些錯誤。在發(fā)送控制進行處理和顯示,在 控制部分是通過串口向下發(fā) 送一幀控制數(shù)據(jù)(共十個字節(jié)),前兩個字節(jié)是控制信號,后八個字 節(jié)用于設(shè)置 煙霧報警、光照報警、濕度報警和溫度報警的門限值。和數(shù)據(jù)顯示圖表顯示控件。 LabVIEW 相應(yīng)的通信協(xié)議設(shè)置,波特率設(shè)置為 9600,數(shù)據(jù)位 8,校驗位 0,停止位 LabVIEW 中的設(shè)置如圖 所示。操作方便、界面美觀、顯示直觀、控制精細。然后在將 DQ 拉高,為寫下一位做準備。本實驗沒有考慮溫度小于 0 的情況,為了方便后面程序的編寫,這里乘的是 ,處理時只要在顯示程序中加入小數(shù)點即可。 溫度信號采集及顯示 系統(tǒng)的溫度信號是由數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 采集, DS18B20 是一種一線溫度傳感器,它的輸出信號 就是數(shù)字信號,不需要經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換。 在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理部分,主要是確定頻率與相對濕度值之間的計算關(guān)系。在有鍵按下后, 逐行檢查哪根行線為“ 0”狀態(tài),即可查出是哪個按鍵。兩個并行口中,一個輸出掃描碼,使按鍵逐行動態(tài) 的 接地,另一個并行口輸入按鍵狀態(tài),由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵,通過軟件查表,查出該鍵的功能。然后周而復始地進行主循環(huán)程序。 主程序軟件流程 初始化程序 系統(tǒng)初始化是為了在 系統(tǒng)進入主程序循環(huán)之前,做好必要 的準備工作。 uVision4 是 keil c 的 Windows 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE),可以完成編輯、編譯、 連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng),與匯編相比, C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢,因而易學易用 。 系統(tǒng)整體軟件設(shè)計包括管理程序和控制程序兩部分,管理程序包括 LED 顯示的動態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤的掃描和響應(yīng)。故下位機選用的 RS232 通信芯片為 Maxim公司的 MAX232 B1VCC2RO3/RE4A8GND7DI6DE5MAX485_112 34IC652111234IC85211R29680VCCVCCR3010KGNDVCCR31680VCCTXDGNDR3210KVCC1234IC75211R33680VCCGNDRXDR34680VCCGNDVCCGNDC16104R3522R3622T8TVSB1VCC2RO3/RE4A8GND7DI6DE5MAX485_2R41120VCCGNDR1in13R2in8T1in11T2in10V+2V6VCC16R1out12R2out9T1out14T2out7C1+1C1 3C2+4C2 5GND15RS232RS232TTLTTLIC12MAX232VCCR4312KR4412KGNDT49013R4512KVCCGNDR4610KC17104C18104GNDC19104C20104VCC GNDC21104123456789COM_9RS485 轉(zhuǎn) RS232 電路 38 串口通信電路 第 9 頁 西華大學虛擬儀器課程 設(shè)計說明書 4 軟件設(shè)計 本章將介紹軟件的總體設(shè)計。 CPU發(fā)送一個控制信號控制蜂鳴器響。輸出電容 C4 是用來對輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定的。系統(tǒng)選用了美國國家半導體公司生產(chǎn)的開關(guān)穩(wěn)壓集成電路 LM2576, LM2576 內(nèi)部集成了一個固定 的振蕩器,只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路。 采用開關(guān)穩(wěn)壓電源來替代線性穩(wěn)壓電源作為 MCU 電源的另一個優(yōu)勢是:開關(guān)管的高頻通斷特性 和 串聯(lián)濾波電感的 使用對來自于電源的高頻干擾具有較強的抑制作用。而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器則 是以完全導通或關(guān)斷的方式工作, 工作時要么是大電流流過低導通電壓的開 關(guān)管,要么是完全截止無電流流過。其中,充放電時間為: T 充電 =C(R14+R15)In2 (31) T 放電 =CR15In2 (32) 因而,輸出的方波頻率為: f=1/(T 充電 +T 放電 )=1/[C(R14+2R15)In2] (33) 通過這種 信號 轉(zhuǎn)換方式, 濕度測量 電路 就能將 濕度信號轉(zhuǎn)換成 頻率信號 ,并將之 送入單片機 的計數(shù)器 T0, 計數(shù)除 1S 的脈沖個數(shù), 即振蕩器的輸出頻率,然后進行頻率和相對濕度信號之間的轉(zhuǎn)換 , 這樣就可以測出環(huán)境的濕度信號。 如 圖 35所示,集成定時器 555芯片外界電阻 R1 R15與濕敏電容 RH 構(gòu)成了對 C的充電 電路 ,并 將引腳 6 相連引入到片內(nèi)比較器,構(gòu)成一個典型的多些振蕩器,即 第 5 頁 西華大學虛擬儀器課程 設(shè)計說明書 方波發(fā)生器 ,這樣就能將環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)頻率的變化 。 、 、 、 作行線, P0P04 作列線。復位電路采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。 外接的電容值的大小會影響振蕩器頻率的高低,振蕩器的穩(wěn)定性,其振的快速性。 時鐘電路采用的是內(nèi)部方式,即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 本系統(tǒng)能夠獨立完成對溫度、濕度的采集、檢測、計算和邏輯處理,并能夠與上位機進行數(shù)據(jù)交換, 以完成測量、監(jiān)控、報警 等功能,具體如下 : ① 數(shù)據(jù)采集功能 模擬量采集 : 即實時采集室內(nèi) 溫度和濕度等模擬信號,作為系統(tǒng)執(zhí)行的判斷依據(jù)。 ? 現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力并具有存儲、遠程通信功能。 系統(tǒng)在滿足用戶對室內(nèi)的溫、濕度 的鍵盤控制 需求 的 基礎(chǔ)上,下位機還可以根據(jù)用戶設(shè)置的室內(nèi)溫度、濕度極限值 值啟停排風、進風 等設(shè)備,保證室內(nèi)溫濕度值的相對穩(wěn)定。 第 2 頁 西華大學虛擬儀器課程 設(shè)計說明書 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計 本次設(shè)計 系統(tǒng)研究開發(fā)的重點內(nèi)容是系統(tǒng)的硬件及軟件系統(tǒng),其中控制面板 和系統(tǒng)軟件為自主設(shè)計 ,其它常規(guī)傳感器、輔助設(shè)備等 采用集成的方法實現(xiàn)。 因為空氣質(zhì)量是健康生活的一個重要保障。 雖然去除空氣污染,提高空氣質(zhì)量的辦法有多種,可以 通過 減少污染源,過濾空氣和使用活性炭吸附 等辦法 , 以 達到改善空氣質(zhì)量的目的 。各種新型建筑材料、裝修材料 、 日用化學品進入住宅 , 成為室內(nèi) 空氣的主要 污染源。系統(tǒng)以 STC89C52 單片機為核心,分別以 DS18B HS1101 作為溫、濕度 信號的測量元件,而繼電器則用來控制通風設(shè)備的啟動與停止。在室內(nèi)通風控制 系統(tǒng)中, 不僅要 實現(xiàn) 信號的 采集、數(shù)據(jù)的實時顯示、極限值的存儲、 超限報警等輔助功能,還要實現(xiàn)上位機 LabVIEW 界面監(jiān)視 的功 能 .這是以 PC 機 作為監(jiān)控系統(tǒng)的中心,通過 RS232 總線與 單片機 通信,將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機 ,并行顯示 。與 此同時 , 空調(diào)的使用和普及使 得 室內(nèi)通風率比以前明顯下降,造成住宅室內(nèi)污染 空氣 的累積,致使室內(nèi)的空氣質(zhì)量嚴重惡化。專家指出,改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的最有效的辦法還是通風。 世界衛(wèi)生組織“健康住宅”標準的 15 條 中就 有 8 條跟 室內(nèi)空氣質(zhì)量有關(guān),這些 都是提高生活品質(zhì)的主要標志 : 節(jié)約能源、 建筑節(jié)能 等 。 系統(tǒng)通過各傳感器節(jié)點 采集數(shù)據(jù),并在 LabVIEW 界面顯示。 系統(tǒng)要完成的設(shè)計功能如下 : ? 實現(xiàn)對房間溫度、濕度 參數(shù)的實時采集 。 ? 通信系統(tǒng) 要 具有較高的可靠性、較好的實時性和較強的抗干擾能力。 ② 人機對話界面 采用按鍵設(shè)置 系統(tǒng) 各 項極限值 值 ,并通過 LCD 和上位機顯示系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù) 。 STC89C52 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。 因此,此系統(tǒng)電路的晶體 振蕩器的值為 12MHz,電容選擇電容值約為 22PF 的陶瓷電容。 鍵盤電路采用矩陣式鍵盤,鍵盤上的鍵按行列構(gòu)成矩陣,在行列的交點上都有對應(yīng)的一個鍵。其原理設(shè)計圖如圖 32 所示: 第 4 頁 西華大學虛擬儀器課程 設(shè)計說明書 EA/VP31X119X218RESET91716121314151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/P301110IC2STC89C52RCRXDTXDINT0INT1TOT1VCCX1C822pFC722pFS2KEY4GNDC910uFVCCR4R1GND復位時鐘R5 10KR6 10KR7 10KR8 10KR9 10KR10 10KR11 10KR12 10KVCC單片機最小系統(tǒng)S3KEY4S4KEY4S5KEY4GND通風 、 供暖 、 除濕(現(xiàn)場按鍵控制)R2610KR2710KR2810KVCC 圖 31 最小系統(tǒng)框圖 濕度 測量電路 濕 度測量電路實現(xiàn)環(huán)境濕度 信號 與頻率 信號 的轉(zhuǎn)換,其輸出的頻率 信號 與 相對 濕度值 相對應(yīng) 。另外, R17是防止輸出短路的保護電阻, R16用于平衡溫度系數(shù)。 溫度測量電路 溫度檢測采用基于單總線 數(shù)字傳感器 DQ 接 用于溫度的采集和數(shù)據(jù)的輸出其原理圖設(shè)計如圖 37 所示 : 123DS18B20GNDR13VCC測溫模塊VCCGNDC22104
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