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基于单片机的粮仓温湿度测控系统本科毕业论文.doc
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基于单片机的粮仓温湿度测控系统本科毕业论文.doc
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安阳师范学院
单片机实践作业—
粮仓温湿度测控系统
系 部:
专 业:
班 级:
姓 名: *****
学 号: ******
指导老师:
二零一三年六月
目录
摘要................................................................1
1 绪论 ..............................................................2
1.1 项目研究的背景 ................................................2
1.2 粮情监测系统国内外研究动态 ....................................2
1.3 本文研究内容 ..................................................3
1.3 本文结构安排 ..................................................3
2 系统方案总体设计 ..................................................4
2.1 系统功能 ......................................................4
2.2 系统设计 ......................................................4
2.3 系统各部分电路设计及器件选型 ..................................5
3 硬件电路设计.....................................................16
3.1 单片机最小系统的设计 .........................................16
3.2 矩阵键盘电路设计 .............................................17
3.3 液晶显示电路设计 .............................................18
3.4 测温电路 .....................................................19
3.5 电源电路设计 ................................................20
4 软件设计 .........................................................21
4.1 主程序流程图 .................................................21
4.2 系统初始化程序 ...............................................22
4.3 温度测量程序 .................................................23
4.4 测量湿度程序 .................................................23
4.5 RS232 程序 ...................................................24
参考文献...........................................................25
1
粮仓温湿度测控系统
摘要:温湿度的控制直接影响到粮食存储系统的性能。因此,粮食温湿度测控技
术在农业上的应用是十分重要的。
本文设计了以单片机为核心控制器以RS232总线为数据传输模的粮仓温湿
度监控系统。其中控制器选用两片STC12C5A60S2单片机,并构成主从结构。采
用先进的数字传感器DS18B20 进行测温和可变式湿度传感器HS1101 与555 定
时器结合测湿度。同时增加键盘控制电路、LCD显示电路、报警电路以及外存储
电路等。不仅给出了各电路的硬件设计,并且相关环节给出了详细的程序流程图。
该系统具有精度高,速度快,稳定性好等特点,也可应用于其它相关的温度和湿
度控制系统,通用性较强。
关键词:单片机;温度传感器DS18B20;湿度传感器HS1101;RS232
2
1 引言
1.1 项目研究的背景
粮食储藏是国家为防范战争、灾荒及其它突发性事件而采取的有效措施,因
此,粮食的安全储藏具有重要意义。目前,我国地方及垦区的各种大型粮库都还
存在着程度不同的粮食存储变质问题。根据国家粮食保护法规定,必须定期抽样
检查粮库各点的粮食温湿度,以便及时采取相应的措施。但大部分粮库目前还是
采取人工测温的方法,不仅使粮库工作人员量增大,而且工作效率低,尤其是大
型粮库的温度检测任务如不能及时彻底完成,则有可能会造成粮食大面积变质。
据有关资料统计,我国每年因粮食变质而损失的粮食达数亿斤,直接造成的经济
损失是惊人的。
影响粮食安全储藏的主要参数是粮食的温度和湿度,这两者之间又是互相
关联的。粮食在正常储藏过程中,含水量一般在 12%以下为安全状态,不会
产生温变,一旦粮库进水、结露等使粮食的含水量达到 20%以上时,由于粮食受
潮,胚盘发芽,新陈代谢加快而产生呼吸热,使局部粮食温度突然升高,必然引
起粮食“发烧”和霉变,并可能形成连锁反应,从而造成不可挽回的损失。为此,
研究与设计以机为控制核心,基于数字温度和湿度传感器的自动测试系统,对库
区内每个库房中各点位的温度及湿度的变化情况进行实时自动测试,一旦出现异
常现象便于及时处理,有效地提高事故的预见性和工作效率有着重要的实际推广
价值和理论研究意义。
1.2 粮情监测系统国内外研究动态
早期粮情监测主要采用温度计测量法,它是将温度计放入特制的插杆中,根
据经验插在粮堆的多个测温点,管理人员定期拔出读数,确定粮温的高、低,决
定是否倒粮。这种方法对储粮有一定的作用,但由于温度计精度、人工读数的人
为因素等原因,温度检测不仅速度慢,而且精度低,抽样不彻底,局部粮温过高
不易被及时发现,导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮的情况时有发生。
伴随科技的发展,从 70 年代开始,采用电阻式温度传感器、采样器、模数
转换器、报警器等组成的储粮检测的系统的出现,可对粮库的各个测温点进行巡
回检测,检测速度和精度大大提高,降低了劳动强度。但由于电阻传感器的灵敏
度低,使检测的精度、系统可靠性不够理想。直到 90 年代,粮情检测系统有了
改善和提高,系统在布线上采用矩阵式布线技术,简化了数据采集布线的线路,
在传感器方面采用了半导体和热电耦等;在线路传输上采用了串行传输方式,从
3
而减少了传输线根数;采用单片机进行处理,并采用各种手段提高数据传输和检
测速度,通过软硬件结合,检测精度和可靠性较以前有很大提高。
近年来,随着单片机的日益成熟和计算机的广泛应用,粮食测控系统的准确
性和稳定性要求越来越高,寻找测控系统最佳配置和最好性价比成为当前研究的
热点。国外在粮情测控技术上已经达到了很成熟的地步,高科技数字式传感器已
广泛应用于测控系统。这种传感器采用了半导体集成电路与微控制器最新技术,
在一个管心上集成了半导体温度检测芯片和数据信号转换芯片、计算机接口芯片、
存储芯片等,不仅完成温度检测功能外,还完成预置范围内的温度、报警、A/D
转换、温度补偿等功能。由于数字温度传感器直接传出数字量,从而解决了温度
信号长距离传输问题,及传输过程中因干扰和衰减而导致的精度降低等问题。影
响粮仓温湿度监控技术的重要因素是传感器的技术的发展。
目前,国内出现了丰富的数字传感器配套产品,如远程控制模块、中继器、
接插器、分线器等,技术也比较成熟"数字传感技术、通信技术、计算机成为当
今信息技术的三大基础,计算机监控技术己成人们关注的热点。
1.3 本文研究内容及系统实现功能
1.3.1本课题在传统监测的基础上,研究基于RS232 通信的单片机控制的温
湿度监测系统。主要研究内容包括以下几方面:
1,对基于单片机的粮仓温湿度监控系统进行了总体设计,包括系统的总体
方案的设计,系统组成以及系统的功能分析。主要设计了基于多单片机的温湿度
控制电路,还有外围湿度采集、显示、温度采集和上位机通讯电路;
2, 完成基于单片机的粮仓温湿度监控系统的硬件电路设计,包括温度采集、
湿度采集、单片机部分、串口通讯电路、时钟电路等设计;
3,进行单片机的软件结构设计,包括温度采集、湿度采集、单片机之间通
信、单片机通过RS232与PC通信等。
1.3.2 系统实现功能
该系统根据需要,具有以下几点功能:
1,温湿度数据的采集
可以通过温湿度传感器多粮仓各点温湿度实时精确监测采集,这就需要温湿
度传感器精度和适用场合能满足设计要求,处理器能及时控制传感器采集实时数
据,控制间能相互通信发送采集到的数据。
2,温湿度数据的传送
温湿度数据经单片机采集后实时通过 RS232 总线传输到上位机上实时监测,
并通过外存储器保存数据,以便对以前数据的查看。
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