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基于单片机的温湿度实验箱设计毕业设计论文.doc
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基于单片机的温湿度实验箱设计毕业设计论文.doc
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本科生毕业设计(论文)
I
摘 要
温湿度实验箱在现实生活中有着广泛的应用,温湿度实验箱能够提供一个恒
湿或恒温的环境,能够实现温度和湿度的连续可调,汽车摩托、航天航空、船舶
兵器等都需要进行温度和适度的实验,以检验其各项性能指标的稳定性。
本文设计系统分为现场设备和监控室设备两部分,对每一个部分都进行了软
件和硬件的设计,本系统带有 RS232 通讯接口电路,CPU 部分选用 AT89S52 单片
机,温度传感器采用 AD590 温度传感器,湿度传感器采用霍尼韦尔的相对湿度传感
器 HIH-3610-1,通信模块采用 CAN 总线进行通信远传。监控室采用 PC 机进行显
示并控制,在软件部分设计了下位机主程序、下位机信息采集子程序、下位机 A/D
转化子程序、CAN 总线通信子程序等程序,对被控对象的控制设计了 PID 算法子
程序进行控制,通过软件和硬件的设计,实现了一台实验箱对温度的调控功能并
实现了实验箱内温湿度数据的远传和远程控制,使得监控室内的一台 PC 机能同时
监控 15 台现场设备的运行状况。
本设计实现了基于单片机温湿度试验箱的设计,采用该方案设计的温湿度试
验箱具有低功耗、高效能等特点,具有很高的安全性、经济性和可靠性。
关键词:温湿度;试验箱;单片机; CAN 总线
本科生毕业设计(论文)
II
Abstract
Temperature and humidity test box is widely used in real life, the temperature and
humidity test box can provide a constant humidity or temperature environment,
continuously adjustable to achieve temperature and humidity, automobile motor,
aerospace, weapons, ships need experimental temperature and moderate, to test their
stabilities of various performance indicators.
In this paper, the design system is divided into equipment and control room
equipment two parts, to every part of the design of software and hardware, the system
with RS232 communication interface circuit, CPU part uses AT89S52 microcontroller,
temperature sensor using AD590 temperature sensor, humidity sensor using the relative
humidity sensor HIH-3610-1 of Honeywell, a communication module based on CAN
bus communication transmission. The control room by PC for display and control, in
the part of software design of the main program, the lower computer information
acquisition subprogram, the A/D conversion subroutine, CAN bus communication
subroutine program to control the controlled object, design the PID control algorithm
subroutine, through the design of software and hardware, realizes the control function
table experimental box on the temperature and the realization of the experimental box
temperature and humidity data telemetering and remote control, the control room and
the one PC function at the same time 15 the operating status of equipment.
Design and implementation of the design of MCU temperature and humidity test
chamber based on the temperature and humidity test chamber, the scheme has low
power consumption, high efficiency and other characteristics, and has the advantages of
safety, economy and high reliability.
Keywords: temperature and humidity; test chamber; MCU; CAN bus
本科生毕业设计(论文)
III
目 录
第 1 章 绪论 .............................................................................................................1
1.1 题目的来源与意义 ....................................................................................1
1.2 国外发展及现状 ........................................................................................2
1.3 论文主要结构及工作安排 ........................................................................5
第 2 章 系统的方案论证 .........................................................................................6
2.1 概述 ............................................................................................................6
2.2 系统的方案论证 ........................................................................................6
2.2.1 远传方式的选择 .............................................................................6
2.2.2 CPU 字长的选择 .............................................................................7
2.3 系统方案组成 ............................................................................................7
第 3 章 系统的硬件设计 .......................................................................................10
3.1 器件的选型 ..............................................................................................10
3.1.1 单片机的选型 ...............................................................................10
3.1.2 温度传感器的选择 .......................................................................11
3.1.3 湿度传感器的选择 .......................................................................12
3.1.4 液位传感器的选择 .......................................................................12
3.1.5 A/D 转换器件的选择 ....................................................................14
3.1.6 显示器件的选择 ...........................................................................14
3.1.7 加热器件的选择 ...........................................................................14
3.1.8 压缩机的选型 ...............................................................................15
3.1.9 加湿器的选型 ...............................................................................16
3.2 总线结构的选择 ......................................................................................16
3.3 湿度信息采集电路设计 ..........................................................................17
3.4 温度信息采集电路设计 ..........................................................................18
3.5 液位信息采集电路设计 ..........................................................................19
3.6 A/D 转换电路 ...........................................................................................20
3.7 显示电路 ..................................................................................................21
3.8 键盘输入电路 ..........................................................................................22
3.9 现场总线 ..................................................................................................22
本科生毕业设计(论文)
IV
3.9.1 CAN 总线特点...............................................................................22
3.9.2 CAN 总线协议...............................................................................23
3.10 电源电路 ................................................................................................25
3.11 单片机外围电路设计 ............................................................................26
3.12 通信接口电路设计 ................................................................................27
3.13 驱动电路设计 ........................................................................................28
3.14 报警电路设计 ........................................................................................29
3.15 监控室通信接口电路设计 ....................................................................30
第 4 章 软件设计 ...................................................................................................31
4.1 主程序设计 ..............................................................................................31
4.2 信息采集子程序设计 ..............................................................................32
4.3 键盘信息采集子程序设计 ......................................................................34
4.4 CAN 总线通信子程序设计......................................................................35
4.5 显示子程序设计 ......................................................................................38
4.6 控制子程序设计 ......................................................................................40
4.7 串行通信子程序设计 ..............................................................................42
第 5 章 总 结 .........................................................................................................45
5.1 设计中出现的问题及解决方案 ..............................................................45
5.2 关于设计的总结 ......................................................................................45
致谢 .........................................................................................................................47
参考文献 .................................................................................................................48
附录Ⅰ .....................................................................................................................49
附录Ⅱ .....................................................................................................................52
附录Ⅲ .....................................................................................................................63
本科生毕业设计(论文)
1
第1章 绪论
1.1 题目的来源与意义
温湿度试验箱能够提供一个高温环境或低温环境,主要用于考核产品在高低
温环境中的性能。许多电子元器件在正式投入使用或批量生产前都需要进行耐高
低温的例行实验,以检验其性能指标的稳定性。产品的电子零部件和整机,他们
都需要进行高低温的环境试验,各种领域包括汽车、摩托、航空航天、工业、火
箭、国防、高等院校、科研单位等等,这些领域中的产品控制系统、导航系统、
显示系统等中的电子元器件性能都需要通过高低温的检测。因此,温湿度试验箱
在科学试验以及产品测试中发挥着极其重要且不可替代的作用,温湿度试验箱的
正常运行时保证试验正常进行的一个基本条件,由于温湿度试验箱一般持续时间
长,工作时有噪音、扰动,环境较为恶劣,可能出现执行元件(如加热器件、制
冷器件等)、控制器、调节器、接触器、电接点温度计烧坏或损坏造成温湿度试验
箱在运行过程中突然无加热或加热不受控制,也有可能会出现由于制冷执行元件
接触不良、电磁阀控制、压缩机、水冷系统、风冷系统等工作不正常一起的制冷
工作异常,当温湿度试验箱出现故障时如果不能及时发现,轻则可能由于其温度
不在指定的范围内造成测试结果不正确,重则会造成检测系统或电子元件由于过
冷或过热损坏甚至发生火灾事故。所以,在温湿度试验箱出现故障时希望能够及
时切断电源,及时排除故障,从而保护各种设备。由于测量条件以及我们对温湿
度试验箱维护的要求,需要实时的对温度值进行测量与分析,因此研究对温湿度
试验箱监控系统的设计很有必要。
由于温湿度试验箱在科学试验及产品测试中的重要性,我们需要实时的监视
设备的运行,传统的监控方式需要很多的人力来完成,效率很低,造成了人力资
源的浪费。随着计算机技术、通信技术等的迅速发展,为了适应新的环境形势,
拥有较多数量温湿度试验箱的单位对安全可靠地运行高低温试验、提升试验效率、
挖掘试验效能、减轻工作人员强度提出了更高的要求,温湿度试验箱监控系统的
存在,能够实现在试验前预先设定任务模式,通过监视系统全面监视所有工作设
备,实现在无人看守的情况下,通过温湿度试验箱网络控制系统,完成实时监控、
故障隔离、电话语音报警,试验结束后可以打印报表,可以查询记录等功能。通
过温湿度试验箱监控系统的设计,实现了温湿度试验箱设备的无人值守,大大提
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