基于單片機的糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(論文) I系統(tǒng)還能設(shè)置溫濕度的上下限和煙霧濃度的閾值，關(guān)鍵詞：糧倉溫濕度煙霧濃度單片機Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,China'sgranamonitoringsystemisgraduallymovingtowardsmodernizationandintelwarehousesinChinaarestillmanaginggranariesbytraditionalhumanmonitoriTosolvethisproblem,thispaperdesignsagranaryedsmokesensordetectthetemperaturegranary,transmitthedatsmokeconcentrationinrlimitsoftemperatureandhumidityandtheupperlimitofsmokeconcentration.Whenthestartstosendoutanalarmsignal.Thetemperatureandhumiditysignalsandsmoreal-timeandeffectivetransmission,isappliedtoreal-timemonitoringofgranary I 11.1課題研究的背景 11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的意義 21.4本文章節(jié)安排 2 42.1功能要求 42.2方案選擇 42.2.1單片機的選擇 42.2.2顯示選擇方案 52.2.3傳感器選擇方案 5 73.1設(shè)計簡介 73.2電路工作原理 73.2.1工作原理 73.2.2工作過程 83.3電路控制系統(tǒng) 83.3.1主控電路 83.3.2復(fù)位電路 93.3.3晶振電路 93.4顯示器模塊 9 93.4.2液晶顯示模塊電路原理 3.5傳感器 3.5.1溫濕度傳感器 3.5.2煙霧傳感器 3.6報警模塊 4系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1主程序設(shè)計 4.2液晶顯示模塊設(shè)計 4.3傳感器模塊設(shè)計 5系統(tǒng)調(diào)試與實踐 5.1硬件調(diào)試 5.1.1檢查電路 5.1.2通電觀察 5.1.3靜態(tài)調(diào)試 5.1.4動態(tài)調(diào)試 5.2軟件調(diào)試 5.2.1開發(fā)環(huán)境 5.2.2程序下載 5.3實物演示 6.1全文總結(jié) 在國外，早在20世紀60年代就有使用糧倉監(jiān)控系統(tǒng)來保證儲糧安全相關(guān)方面的研率1。經(jīng)研究人員測試，在10%～15%的含水率范圍內(nèi)，測量精度可達0.2%。1976年美先設(shè)定的溫度值會啟動報警功能。在80年代末期，出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)，開發(fā)了計檢測精度不高，檢測到數(shù)據(jù)后再采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法進行計算，效率低、工作量大2,浪1.4論文章節(jié)安排3第6章時結(jié)論和展望，主要是對本設(shè)計的一個經(jīng)驗和教訓(xùn)總結(jié)，還有對本設(shè)計的一些不足做出的展望。41.煙霧和溫濕度數(shù)據(jù)分別由煙霧傳感器和溫度和濕度傳感器DHT11,收集并傳送到3.顯示通過LCD1602液晶顯示的溫度和濕度值和時間電源后不重置電源斷開后再次種系統(tǒng)廣泛被單片機所采用。內(nèi)置Flash閃存以及8位CPU。AT89C52的主要特點是開52.2.2顯示選擇方案方案1:使用12864液晶顯示屏。顧名思義，12864代表它的顯示分辨率為128*64,線串行。12864液晶屏幕的字符庫也比較完善，除了中文字符外可以顯示ASCII字符，數(shù)量分別為所有的國標I級、Ⅱ級中文字符以及16*8ASCII字符。綜上所述，12864液方案2:選擇LCD1602液晶顯示屏。這種液晶產(chǎn)品工作環(huán)境較為寬松，其在405V至5.5V之間都可以正常工作，當然其標準工作電壓為5V,也是最佳工作狀態(tài)。但其可以等等。但是12864液晶產(chǎn)品的耐用性或者說使用范圍更加好，其不僅接受較為寬松的電2.2.3傳感器選擇方案方案1:使用DS18B20作為糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的溫度信息采集模間較小、檢測的精度高(12位時精度可以達到0.625攝氏度),在很多行業(yè)得到了廣泛6確定的校驗數(shù)據(jù)可以通過程序的方式進行存儲?；诂F(xiàn)代化電子技術(shù)的DHT11傳感器被廣泛應(yīng)用于暖通、汽車、醫(yī)療等行業(yè)。通過它，首先收集和處理溫度和濕度，而后由單片機STC89C52分析并且處理數(shù)據(jù)。最后，由單片機將采集數(shù)據(jù)傳輸至顯示設(shè)備進行顯示。通過上述兩種方案的比較研究和分析，作者發(fā)現(xiàn)，盡管方案1是在精確度比方案2高的，則該過程是略微復(fù)雜，不適合于大規(guī)模生產(chǎn)操作的應(yīng)用程序。方案1相比，方案2是73系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)主要包含4個功能模塊，分別為信息處理模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，信息顯示模塊和緊急報警模塊。處理器模塊相當于整個系統(tǒng)的大腦，它控制整個系統(tǒng)的運行，讓其余模塊成為一個整體。本設(shè)計中的傳感器模塊用于更快速準確地檢測溫度和濕度。DHT11傳感器模塊與處理器模塊直接進行數(shù)據(jù)交互，傳感器所采集到的數(shù)據(jù)參量可以直接通過數(shù)據(jù)線傳送至STC89C52單片機。信息顯示模塊可以將單片機發(fā)出的實時數(shù)據(jù)進行顯示，單片機將采集信息進行相應(yīng)處理后傳輸至數(shù)據(jù)顯示模塊進行頁面展示。緊急報警模塊基于設(shè)定的閾值對采集信息進行判斷，若超出所設(shè)定的閾值范圍則驅(qū)動蜂鳴器進行聲音報警。通過檢測溫濕度和煙霧濃度并設(shè)定蜂鳴器報警狀態(tài)下的參數(shù)閾值范圍，即設(shè)置上限和下限，實現(xiàn)超限報警功能。本系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖3.1所示。3.2電路工作原理本系統(tǒng)基于功能需求采用模塊化設(shè)計，首先將傳感器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至STC89C52單片機進行信息處理，單片機分析并且處理所獲得的數(shù)據(jù)信號，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至LCD液晶顯示模塊。最后判斷數(shù)據(jù)是否超出閾值范圍，并決定是否驅(qū)動蜂鳴器做出報警動作。這種設(shè)計的硬件和軟件的結(jié)合。在此設(shè)計中，DHT11傳感器被用于檢測溫度和濕度。該傳感器是一種新型智能溫濕度的傳感器，這種產(chǎn)品能夠?qū)⑺鶛z測到的溫濕度信號進行轉(zhuǎn)換，即變換成電信號發(fā)送給單片機模塊，STC89C52單片機接受來自傳感器的數(shù)據(jù)后進83.2.2工作過程3.3電路控制系統(tǒng)32個雙向I/0口3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷共6個中斷源2個讀寫中斷口線軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被或硬件復(fù)位為止②STC89C52引腳功能如下表3.2所示。引腳編號功能描述電源輸入，接+5V電源接地線PO口(Pin39～Pin32)8位雙向I/0口線，名稱為P0.0～P0.7P1口(Pin1～Pin8)8位準雙向I/0口線，名稱為P1.0～P1.7P2口(Pin21～Pin28)8位準雙向I/0口線，名稱為P2.0～P2.79P3口(Pin10～Pin17)8位準雙向I/0口線，名稱為P3.0～P3.7片內(nèi)振蕩電路的輸入端片內(nèi)振蕩電路的輸出端地址鎖存允許信號外部存儲器讀選通信號外部存儲器讀選通信號處于正常的運行狀態(tài)3。電源、時鐘等電路是使單片機能運行的必備條件，可以將最小和復(fù)位電路即可5。3.3.2復(fù)位電路腳實現(xiàn)自動復(fù)位功能。在應(yīng)用過程中，約10KQ一個下拉電阻器可連接在銷和VSS端子3.3.3晶振電路其承擔著作用十分重要。在晶體振蕩器的情況下可以完成了單片機的全部指令的執(zhí)行，3.4顯示器模塊點如下表3.3所示。表3.3表3.3LCD1602的優(yōu)點(這不需要列表)液晶顯示器的驅(qū)動原理是保證顏色和亮度，穩(wěn)定光線，然后通過陰極射線管顯示的高光。因此，液晶顯示器具有更好的圖像質(zhì)量并且不閃爍當數(shù)字液晶顯示器連接到單片機系統(tǒng)時，它們之間的接口十分簡單容易理解，操作也十分方便及煙霧濃度的數(shù)值，其顯示容量為32個字符，工作電壓大約為5V,工作的電流是2.0毫安。液晶顯示器LCD1602可以分別與沒有夜光14引腳接口或與有夜光16腳接口時使用。①引腳說明如下表3.4所示6。引腳編號VL是LCD的對比度調(diào)整端子。當電流為正，對比度為最弱，與地面的對比度比度過高時，就會發(fā)生"鬼影"現(xiàn)象。使用時，對比度能夠通過一個10K的電位器調(diào)整RS寄存器選擇，高電壓通常選擇數(shù)據(jù)寄存器，低功耗R/W的讀寫信號線，大功率讀取操作，低功耗寫操作。當RS和R/W一起工作的低功耗，指令或顯示地址可以寫，當RS低R/W可以讀取繁忙信號是高E終端是啟用終端。當E端由高電平變?yōu)榈凸β蕰r，液晶顯示第7~14腳第15腳背光源正極背光源負極目標顯示區(qū)域進行相應(yīng)的控制，若輸入為高電平情況下則液晶屏幕顯示相關(guān)內(nèi)容。晶顯示模塊中，“1”代表高電平，意味著顯示某個字符；“O”代表低電平，意味著某指令編號指令1光標和顯示模式設(shè)置I/D:光標移動方向，高電平右移，低顯示開關(guān)控制。D:控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電C:控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標。B:控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍光標或顯示移位S/C:高電平時移動顯示功能設(shè)置命令DL:高電平時為4位總線，低電平時為行顯示，高電平時雙行顯示。F:低電平時顯示5X7的點陣的點陣字符讀出忙信號和光標地址。BF為忙標志位，高電平表示忙，此時者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)指令10寫數(shù)據(jù)指令113.4.2液晶顯示模塊電路原理3.5傳感器①引腳介紹如下表3.6所示。引腳編號電源引腳，供電電壓為3~5.5V串行數(shù)據(jù)，單總線空腳，請懸?、贒HT11傳感器的技術(shù)參數(shù)如下表3.7所示。輸出：單總線數(shù)字信號測量精度：濕度±5%RH,溫度±2℃分辨率：濕度1%RH,溫度1℃互換性：可完全互換3.5.2煙霧傳感器①MQ-2型氣敏元件具有許多優(yōu)點如下表3.8所示。表3.8MQ-2型氣敏元件的優(yōu)點該氣敏元件利采用敏感燒結(jié)體作為其敏感元件，具有穩(wěn)定的R阻值該敏感元件采用單電源供電方式，功耗較低，僅為0.7W左右對所測試的氣體有極高的靈敏度和信噪比②該器件的主要參數(shù)如下表3.9所示。響應(yīng)時間：Tr≤10s恢復(fù)時間：Tn≤60s3.6報警模塊信息采集模塊檢測到的數(shù)據(jù)傳輸至STC89C52單片機中，單片機對這些數(shù)據(jù)進4系統(tǒng)軟件設(shè)計這一章無法反應(yīng)作者的工作量這一章無法反應(yīng)作者的工作量隨著對本課題總體設(shè)計的了解，需要建立程序框圖、設(shè)計模塊、各個模塊來實現(xiàn)其功能，最后合理地連接各個模塊，構(gòu)成總體流程。主程序必須初始化整個系統(tǒng)，其次將溫濕度信息以及煙霧濃度信息數(shù)據(jù)發(fā)送至目標位置的主流程圖如下圖4.1所示。圖4.1主流程圖4.2數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計液晶顯示模塊是一個慢速顯示模塊，在每個指令執(zhí)行之前，將忙碌標志確認為低電平，不忙，然后指令顯示字符不能顯示字符輸入地址，告訴實際字符模塊在哪里。1602LCD顯示模塊，可通過串口直接與STC89C52單片機進行數(shù)據(jù)通信。4.3數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計溫濕度模塊DH11數(shù)字溫濕度傳感器廣泛應(yīng)用于汽車、家電、醫(yī)療等行業(yè)。最新的數(shù)字式溫濕度傳感器不在需要外置A/D轉(zhuǎn)換模塊，其內(nèi)部可以繼承數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，在內(nèi)部即可完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，并且有一個標準的接口，這是易于使用，這一集成方式已經(jīng)收到越來越多用戶的青睞。DHT11溫濕度傳感器使整個系統(tǒng)設(shè)計更加簡單，也更容易實現(xiàn)。5.1硬件調(diào)試5.1.2通電觀察5.1.3靜態(tài)調(diào)試5.1.4動態(tài)調(diào)試象、故障原因、解決方法、解決辦法等。調(diào)試成功后實物圖如圖5.1所示。5.2軟件調(diào)試宏組件和連接器，庫管理和通過一個綜合開發(fā)環(huán)境(uVision)穿過這些部件的有力仿真件界面如圖5.2所示。Proje0EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up3(s),s)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(/),嗚)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(得),器)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(度),/)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(上),/濕)ucharuerLAG,U8temp,Uecondata,UBRH_data_H_temp,U8RH_dataLtemp,Uer_data_H_temp,U8T_dataLterp,Uecheckdata_tempucharUBRH_data_H,U8RH_data_L,UeT_data_H,U8r_data_L,uacheckdata;voidTimero_Init0//允許定時器o中斷ProgramSize:data-47ahtnerrfr(5)froWaning(5).首先使用USB接口連接計算機開始下載stc_isp_v483.exe。根據(jù)圖表單擊"打開文以便在"下載/下載"時可以將其自動加載到下載軟件中。單擊，然后再次關(guān)閉計算機電5.3實物演示(實物在哪?只看到了仿真)5.3實物演示(實物在哪?只看到了仿真)打開電源后，屏幕上會顯示初始化屏幕，顯示溫濕度和煙霧濃度。本論文設(shè)計的糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)基于STC89C52單片機作為核心控制單元，同時采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器對環(huán)境溫度和濕度進行實時信息采集，傳感器采集到環(huán)境信息的同時將檢測數(shù)據(jù)傳輸至STC89C52單片機，單片機做出相應(yīng)處理運算后控制LCD1602液晶顯示屏進行數(shù)據(jù)顯示。此外STC89C52單片機通過程序的方式判斷溫度、濕度或者氣體濃度是否超出閾值范圍，若超出閾值則發(fā)出指令，控制緊急報警裝置做出報警動作，提醒工作人員進行處理。最終仿真基本上實現(xiàn)了各項要求10]。仿真電路圖如下圖5.3所6總結(jié)與期望6.1全文總結(jié)6.2期望附錄1實物圖附錄2源程序(僅需主函數(shù))#defineucharunsignedchar#defineuintunsignucharU8FLAG,U8temp,U8comdata,U8RH_data_H_temp,U8RH_dataLtemp,U8T_data_H_temp,U_temp,U8checkdata_temucharU8RH_data_H,U8RH_data_L,U8T_data_H,U8T_data_L,U8cheucharMode,humidity,temperature,bitBJ_LED1=1,BJ_LED2=1,BJ_LED3=1,BJ_LED4=1,BJ_LED5=1,BJ_LED6=1;//定義LED報警變量bitbdataFlagStart//定時器0初始化{//允許定時器0中斷{if(RHCounter>=15)RHCounter=0:}{uchari;}{}附錄{while((!DATA)&&U8FLAwhile((DATA)&&U8FLA//判斷數(shù)據(jù)位是0還是1//如果高電平高過預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為1}//rof//---溫度高8位==U8T_data_H------//----溫度低8位==U8T_data_L------//----濕度高8位==U8RH_data_H--//----濕度低8位==U8RH_data_L-----//----校驗8位==U8checkdata-----{//主機拉低18msDelay1(180);//原來為5//總線由上拉電阻拉高主機延時20us//主機設(shè)為輸入判斷從機響應(yīng)信號//判斷從機是否有低電平響應(yīng)信號如不響應(yīng)則跳{//判斷從機是否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束//判斷從機是否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出則進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)U8RH_data_H_temp=U8comU8RH_dataLtemp=U8comU8T_data_H_temp=U8comU8T_dataLtemp=U8comU8checkdata_temp=U8comU8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_dataLtemp+U8RH_data_U8RH_data_H=U8RH_data_H_U8RH_data_L=U8RH_dataLU8T_data_H=U8T_data_H_U8T_data_L=U8T_dataLU8checkdata=U8checkdata}附錄*文件名：液晶1602顯示.c*描述:該程序?qū)崿F(xiàn)了對液晶1602的控制。****************************************************************/*************************************************************輸入：無*輸出：無****************************************************************{}*輸出：無****************************************************************{}/*************************************************************功能：1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)*輸出：無****************************************************************/**************************************************************功能：1602初始化，請參考1602的資料*輸入：無*輸出：無*****************************************************************{}}