大型糧庫(kù)的溫濕度檢測(cè)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大型糧庫(kù)的溫濕度檢測(cè)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要糧倉(cāng)管理中最重要的問題是監(jiān)測(cè)糧堆中的溫、濕度變化。國(guó)家為糧食儲(chǔ)藏每年支付很高的費(fèi)用，主要是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)設(shè)備成本較高，管理方式不夠先進(jìn)。目前，糧庫(kù)中的溫濕度檢測(cè)，基本上是人工檢測(cè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，繁瑣，由于檢測(cè)報(bào)警不及時(shí)，造成庫(kù)儲(chǔ)糧食損失的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此設(shè)計(jì)并研制性能價(jià)格比較高的糧庫(kù)溫濕度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)迫在眉睫。由于大型糧庫(kù)分布廣、儲(chǔ)量大，糧庫(kù)的管理和監(jiān)測(cè)難度大，由每個(gè)糧倉(cāng)中配置的傳感器將糧情數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將傳感器的數(shù)據(jù)以數(shù)字的形式表示出來(lái)，清晰直觀地顯示出倉(cāng)內(nèi)溫濕度狀況，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)管理自動(dòng)化、智能化，同時(shí)也節(jié)省了大量人力和物力，減輕了糧倉(cāng)管理的工作強(qiáng)度，

2、提高了糧庫(kù)管理效率，使糧食管理得到了安全可靠的保障。本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)與控制系統(tǒng)，采用模塊化、層次化設(shè)計(jì)。用新型的智能溫溫度傳感器SHT10主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)，將溫度濕度信號(hào)通過傳感器進(jìn)行信號(hào)的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再運(yùn)用單片機(jī)AT89S52進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，為顯示和報(bào)警電路提供信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的控制報(bào)警。報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定報(bào)警的上下限值實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，顯示部分采用字符型TC1602液晶顯示所測(cè)溫濕度值。系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、集成度高、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、檢測(cè)精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：溫濕度；SHT10單片機(jī)；AT89S52檢測(cè)；報(bào)警大型儲(chǔ)糧溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要糧

3、倉(cāng)管理中最重要的問題是監(jiān)測(cè)糧堆的溫度和濕度變化。國(guó)家每年都要支付高額的糧食倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)，主要是因?yàn)楸O(jiān)控設(shè)備成本較高，管理不夠先進(jìn)。糧庫(kù)溫濕度檢測(cè)基本上是人工檢測(cè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，繁瑣且不及時(shí)檢測(cè)和報(bào)警，造成了糧庫(kù)存儲(chǔ)損耗的現(xiàn)象，因此設(shè)計(jì)和開發(fā)性價(jià)比較高的糧倉(cāng)溫濕度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)迫在眉睫。由于大型糧庫(kù)分布廣泛，大型糧庫(kù)的管理和監(jiān)控難度較大，基于計(jì)算機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)的糧庫(kù)糧情檢測(cè)系統(tǒng)，將傳感器的配置從每個(gè)糧倉(cāng)的糧情數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器，微控制器將傳感器數(shù)據(jù)以數(shù)字形式，清晰直觀的顯示倉(cāng)內(nèi)溫濕度情況，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)管理的自動(dòng)化、智能化、而且節(jié)省了大量的人力物力，減輕了糧倉(cāng)管理的工作強(qiáng)度，提高了糧食倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率，糧食管理得

4、到了安全可靠的保障。本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)與控制系統(tǒng)，采用模塊化、分層設(shè)計(jì)。新型智能溫濕度傳感器SHT10檢測(cè)溫度、濕度，溫濕度信號(hào)通過傳感器信號(hào)采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后利用單片機(jī)AT89S52進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，顯示報(bào)警電路信號(hào)，控制溫濕度報(bào)警。上限和下限設(shè)置報(bào)警，報(bào)警系統(tǒng)有報(bào)警功能，顯示部分字符為TC1602液晶溫度濕度測(cè)量值。系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，集成度高，調(diào)試穩(wěn)定方便，檢測(cè)精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：溫度和濕度；SHT10微控制器；AT89S52是；檢測(cè)；警告目錄摘要一抽象II導(dǎo)言11.1選題背景11.2選題1的現(xiàn)實(shí)意義1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容2選項(xiàng)33系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)43.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

5、43.2供應(yīng)鏈管理選擇和介紹43.3溫度和濕度傳感器73.3.1接口定義8電路特性93.3.3傳感器特性103.3.4技術(shù)參數(shù)103.4顯示模塊113.4.1 LCD1602概述113.4.2 LCD1602基本參數(shù)和引腳功能123.5報(bào)警電路153.6鍵盤設(shè)置模塊163.7穩(wěn)壓電路163.8加熱/加濕/通風(fēng)/冷卻開關(guān)17的電路設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)194.1主程序模塊194.2 SHT10初始化過程204.3液晶屏初始模塊215 Keil C軟件概述22結(jié)論24參考文獻(xiàn)25附錄a電路圖26附錄b程序28致謝37介紹1.1選題背景隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)控制無(wú)疑是人們的目標(biāo)之一。單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及

6、到我們的生活、工作、科研等各個(gè)領(lǐng)域，并且已經(jīng)成為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)。溫室和糧庫(kù)等恒溫場(chǎng)所對(duì)自動(dòng)化的要求也越來(lái)越高。室內(nèi)溫濕度的測(cè)量和設(shè)備的控制操作應(yīng)由自動(dòng)控制系統(tǒng)完成。中國(guó)是一個(gè)人口眾多的大國(guó)?？茖W(xué)儲(chǔ)糧是保障人民糧食供應(yīng)、促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定的一件大事。儲(chǔ)糧溫度的監(jiān)測(cè)對(duì)科學(xué)儲(chǔ)糧起著重要作用1李曉妮。2單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.九江學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，(02):20-21。在大多數(shù)糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)中，糧倉(cāng)的溫度仍然主要靠人工檢測(cè)。由于糧庫(kù)占地面積大，糧倉(cāng)分散，糧倉(cāng)內(nèi)溫度測(cè)試點(diǎn)多，人工監(jiān)控工作量大，效率低，檢測(cè)周期長(zhǎng)，容易漏檢。而且，測(cè)量裝置的損壞率很高，試驗(yàn)的準(zhǔn)確性很難保證2張，郭發(fā)。2MCS _ 51單

7、片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.微機(jī)信息，2005，(7) 333668。溫控儲(chǔ)糧是指在儲(chǔ)藏過程中保持一定的溫度水平，達(dá)到安全儲(chǔ)藏的目的。溫控儲(chǔ)糧可以保持良好的糧食品質(zhì)。它是一種相對(duì)先進(jìn)的安全、經(jīng)濟(jì)、綠色的儲(chǔ)糧技術(shù)，已成為科學(xué)儲(chǔ)糧技術(shù)發(fā)展的新方向。低溫儲(chǔ)藏改善了谷物質(zhì)量，溫度也影響了微生物的生長(zhǎng)和繁殖。大多數(shù)菌株生長(zhǎng)繁殖的適宜溫度范圍為28-30，當(dāng)溫度低于15時(shí)，這些菌株的繁殖將受到抑制。當(dāng)溫度低于12時(shí)，害蟲一般不能繁殖3劉書榮，丁路軍。2基于單片機(jī)控制的溫度智能控制系統(tǒng)J.微機(jī)信息，第7號(hào)，2003，119-120。糧庫(kù)溫度在20至35之間，相對(duì)濕度大于等于85%時(shí)，糧食容易霉變。當(dāng)溫度較高，空

8、氣中的相對(duì)濕度較低時(shí)，霉菌也會(huì)附著在物體表面繁殖生長(zhǎng)。分析表明，江南5-9月份的霉變頻率為34%，約為夏季的三分之一。由于溫度、濕度和空氣中水分含量的適當(dāng)組合，倉(cāng)庫(kù)中儲(chǔ)存的大多數(shù)物品容易發(fā)霉。特別是在7月和8月，江南地區(qū)在溫濕度條件下的霉變率超過60%，而在其他時(shí)期不到20%。一般來(lái)說，儲(chǔ)糧害蟲的最適濕度為70%-75%。如果谷物堆中空氣的相對(duì)濕度保持在65%以內(nèi)，并保持與其平衡的濕度，谷物中幾乎所有微生物的活動(dòng)都可以被抑制4李玉妹?；贛CS-51系列單片機(jī)原理的應(yīng)用設(shè)計(jì)M。北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.5:10-104，181-202。就糧食儲(chǔ)存管理而言，濕度在抑制微生物生長(zhǎng)方面比溫度更

9、有意義。1.2選題的現(xiàn)實(shí)意義2002年，森鐵公司是世界上第一家成功開發(fā)出體積與火柴頭相似的SHT10智能溫度傳感器的公司。他們不僅能精確測(cè)量相對(duì)溫度，還能測(cè)量溫度和露點(diǎn)。相對(duì)溫度的測(cè)量范圍為0 100%，分辨率為0.03%相對(duì)濕度，最高精度為2%相對(duì)濕度。測(cè)量溫度范圍為-40 123.8，分辨率為0.01。露點(diǎn)測(cè)量精度為1。當(dāng)測(cè)量濕度和溫度時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)可以分別達(dá)到12位和14位。通過降低分辨率，可以提高測(cè)量速率并降低芯片的功耗。SHT11/15互換性好，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。它不需要外部元件，適用于各種單片機(jī)。它可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備和溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。雖然單片機(jī)種類繁多，各有特點(diǎn)，但

10、以MCS-51單片機(jī)為核心的單片機(jī)仍是主流。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的飛利浦產(chǎn)品、ATMEL產(chǎn)品和WinBond系列單片機(jī)與其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)兼容。AT89S52是一款低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，內(nèi)置8K系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存。它采用Atmel的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上閃存允許在系統(tǒng)中對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，也適用于傳統(tǒng)的程序員。在單個(gè)芯片上，它有一個(gè)智能8位的中央處理器和系統(tǒng)中的可編程閃存，這使得AT89S52為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高度靈活和超高效的解決方案。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)以此為出發(fā)點(diǎn)，以溫濕度控制為核心思想，根據(jù)自己學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，采用新

11、型智能集成溫度傳感器SHT10主要實(shí)現(xiàn)溫濕度的檢測(cè)，通過傳感器采集溫濕度信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后用單片機(jī)AT89S52對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為顯示和報(bào)警電路提供信號(hào)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的控制和報(bào)警。根據(jù)工作環(huán)境的要求，設(shè)定系統(tǒng)的溫度和濕度閾值，利用液晶顯示器實(shí)時(shí)測(cè)量顯示環(huán)境的溫度和濕度值，實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的自動(dòng)控制，使系統(tǒng)在更寬的溫度范圍內(nèi)具有更高的測(cè)試精度，還可以根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)環(huán)境溫度和濕度超過限值時(shí)立即報(bào)警。為此，我設(shè)計(jì)了一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、工作穩(wěn)定的基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)。具體來(lái)說，新型智能集成溫度傳感器SHT10主要用于檢測(cè)溫度和濕度。溫度和濕度信號(hào)由傳感器收集并轉(zhuǎn)

12、換成數(shù)字信號(hào)。然后用AT89S52對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，為顯示和報(bào)警電路提供信號(hào)。設(shè)置模塊主要用于設(shè)置溫濕度報(bào)警閾值。選項(xiàng)2方案1:在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分，溫度和濕度傳感器放置在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，測(cè)量倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫度和濕度值。經(jīng)過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值后，溫度和濕度值被送到80c51單片機(jī)。然后，單片機(jī)通過8位發(fā)光二極管顯示，將預(yù)設(shè)的參考值與測(cè)量值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行判斷，通過程序分析和處理發(fā)出相應(yīng)的指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，打開或關(guān)閉各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的繼電器，然后控制烘干機(jī)、空調(diào)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備調(diào)節(jié)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫度和濕度。該循環(huán)保持溫度和濕度值與設(shè)定值一致。當(dāng)溫度和濕度值超過允許的誤差范圍時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警。如有必要，倉(cāng)管員可根據(jù)實(shí)際情況通過鍵盤或按鈕手動(dòng)修改存儲(chǔ)在芯片上的預(yù)設(shè)值。通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)核心單片機(jī)部分的設(shè)計(jì)，達(dá)到了優(yōu)化溫濕度控制的目的。方案二：以AT89C51單片機(jī)為主要控制部件，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)放置SHT10等數(shù)字溫濕度傳感器。該數(shù)字溫濕度傳感器無(wú)需模數(shù)轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字信號(hào)，直接送入單片機(jī)，通過液晶顯示器顯示溫濕度值。單片機(jī)將預(yù)設(shè)的參考值與測(cè)量值進(jìn)行比較，確定糧倉(cāng)的溫度和濕度是否超過限值。如果超過極