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1、黑龙江工程学院本科生毕业设计本科学生毕业设计基于单片机的木材干燥室控制系统设计 院系名称： 机电工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二一三年六月The Graduation Design for Bachelors Degree Wood Drying Chamber Control System Design Based on SCM Candidate：Specialty：Mechanical Design &Manufacturing and Automation Class： Supervisor：Heilongjiang Insti
2、tute of Technology2013-06Harbin目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题研究的目的和意义11.2 国内外研究现状11.2.1 木材干燥室国内发展现状11.2.2 木材干燥室国外发展现状21.3 木材干燥技术发展趋势及分析31.3.1 提高蒸汽干燥的能源利用率即热效率31.3.2 加强对节能型和环保型木材干燥技术的开发利用31.3.3 计算机技术在木材干燥技术中的应用31.3.4 设备的智能化、集约化4第2章 系统总体方案设计52.1本系统设计的基本内容52.2 功能要求52.3 系统设计原则52.3.1 高可靠性52.3.2 操作维护方便52.3.
3、3 高性价比62.4 设计思路62.5 主要器件选型72.5.1 单片机主芯片选择方案72.5.2 显示器选择方案82.5.3 传感器选择方案92.6 总体方案设计102.7 本章小结10第3章 系统硬件设计113.1 单片机主芯片电路113.1.1 单片机应用领域113.1.2 单片机类型123.1.3 AT89C51单片机介绍133.1.4 时钟电路163.1.5 复位电路163.2 温湿度采样电路173.2.1 温湿度传感器介绍173.2.2 SHT11工作原理193.3 LCD液晶显示电路203.4 声光报警电路与按键电路213.4.1 声光报警电路213.4.2 蜂鸣器驱动电路213
4、.4.3按键电路223.5 温湿度控制执行电路233.5.1 执行机构的组成233.5.2 功率驱动电路233.5.3 加热/加湿/风干/降温开关电路设计243.6 本章小结25第4章 软件系统设计264.1主程序模块264.2液晶程序模块274.3 温湿度控制执行模块284.4本章小结30结论31参考文献32致谢34摘 要 本文介绍了利用AT89C51单片机设计一个木材干燥室的温湿度控制系统。其中主要研究了如何选择温湿度传感器，液晶显示装置，运用了ATMEL89C51单片机进行控制，完成了智能化的要求。其中单片机主芯片采用ATMEL89C51，对干燥室内的温湿度进行检测及控制并实时显示。其中
5、温湿度传感器采用SHT11数字式温湿度传感器，通过ATMEL89C51单片机的处理把温湿度值显示在LCD1602液晶上。并实时判断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，若超出设定范围，通过AT89C51启动温湿度控制执行机构，执行加热降温加湿风干动作达到恒温恒湿的目的。文中还着重介绍了硬件设计部分，在这里采用电路化结构，主要电路有：单片机主芯片电路、温湿度采样电路、LCD液晶显示电路、声光报警电路与按键设定电路、温湿度控制执行电路。在整个系统中采用了SHT11的单片全校准数字式技术，单片机采用C语言编程。 关键词：木材干燥室；温湿度传感器；ATMEL89C51单片机；LCD1602；单片全校准数字
6、式技术ABSTRACTThis paper describes the use of AT89C51 microcontroller design a timber drying chamber temperature and humidity control system.The main study how to select the temperature and humidity sensors,liquid crystal display device using the ATMEL89C51 MCU control,intelligent completion requiremen
7、ts.The microcontroller main chip ATMEL89C51,the drying chamber temperature and humidity detection and control,and real-time display.Where temperature and humidity sensor SHT11 digital temperature and humidity sensors,microcontroller via ATMEL89C51 processing temperature and humidity values displayed
8、 on the LCD1602 LCD on.And real-time temperature and humidity values determine whether to meet the set temperature and humidity ranges in excess of the set range,temperature and humidity control through AT89C51 start implementing agency,the Executive heated humidification cooling dry operation to ac
9、hieve the purpose of constant temperature and humidity.The paper also highlights the software design,where the modular structure,the main modules are:LCD1602 display program,key setup process,temperature and humidity signal handler,relay control procedures,ultra community alarm program.Throughout th
10、e system uses a single-chip fully calibrated SHT11 digital technology,microcontroller using C programming language.Keywords: Timber drying chamber; Temperature and Humidity sensor; ATMEL89C51 microcontroller; LCD1602; Monolithic fully calibrated digital technology 35第1章 绪 论1.1课题研究的目的和意义木材是一种国民经济不可或缺
11、的资源，但其利用率确实非常低，而且由于使用不当，可能对长久的使用不利。就如可能因为湿木材没有及时干燥，而导致将来可能变形，抗震性变差等不利因素。而且木材干燥后，使木材的优异特征得到充分体现，对将来的再处理，如加工，使用，运输和保存都有重大的意义，是木材加工过程不可或缺的必然工序，是保证木材质量的关键技术，是高效利用木材的重要技术。在保证木材质量的前提下，对木材进行合理的处理，以提高其利用率。概括起来主要有以下几个方面：1防止木材变形和开裂;木材含水率在纤维饱和点以下范围内变化时，木材就会发生干缩和湿胀。干缩或湿胀不均匀，以及干燥不均匀，就会引起木材变形或开裂。如将木材含水率干燥到与使用环境相适
12、应的程度，就能保持木材形状的稳定性，经久耐用，否则就会很快报废。2提高木材的力学强度，改善木材的物理性能;含水率低于纤维饱和点时，木材的力学强度随着含水率的降低而增高，反之降低。3预防木材腐朽变质;当木材含水率降低到23-21P,或商于100150时，可以免除木腐菌和昆虫的危害。因为菌、虫的寄生需要温度、湿度、空气和养料四个条件，缺一不可。木材干燥时一般都将含水率降低到20以下，破坏了菌、虫的寄生条件，增加了木材的抗腐蚀性能，确保了木材的固有特性。4减轻木材的重量;经过室干的木材，重量一般约可减轻30一40。如在林区将原木就近制材，并将锯材干燥到运输含水率(20)，而后外运，将会节约大量的运输
13、力。同时可以防止木材在运输途中遭到菌虫的危害，保证木材的质量和供应。综上所述，木材干燥是合理利用木材、节约木材的重要技术措施，是木材加工生产中一道不可缺少的重要工序，是木材“精、深”加工 过程中至关重要的关键环节。因此，木材干燥对社会的进步和经济的繁荣都具有重要意义。1.2 木材干燥室国内外发展现状1.2.1 木材干燥室国内发展现状我国木材干燥业的发展潜力巨大。据有关专家估计，我国现有设备年干燥能力约400万立方米材，只占2000年需干燥锯材的17%左右，而中等发达国家的干燥设备能力，可达所需干燥量的30%，美国则高达60%。这说明我国干燥设备的能力与发达国家、中等发达国家相差甚远，同时也说明
14、我国木材干燥工业的发展潜力很大。国产干燥设备尚有不足之处。据不完全统计，我国具有一定生产规模的，能生产各类干燥设备的生产厂家约20多个，产品质量能基本满足生产要求，可替代进口产品，而且某些性能指标已达国际同类产品的先进水平。现阶段，我国生产的木材干燥设备与国外的先进设备相比，主要差距在于：(1)检测与控制系统的精度差、可靠性差；(2)加工粗糙、造型不够精美；(3)蒸汽阀、疏水器等分部件质量差。以上这些问题，如果上级领导、行业协会和生产厂家给予充分的重视，是完全有能力解决的。干燥能耗偏高，对环境的污染不容忽视。我国现有的各种干燥设备中，蒸汽干燥占80%以上。而炉气和直火式烟气干燥则在小型企业中较多。蒸汽干燥以锅炉作供热设备，我国工业锅炉及其管网的平均热效率只有60%，同时蒸汽干燥的进、排气热损失较大，约占蒸汽热能的40%，此外还有墙体大门等的散热损失，故使蒸汽干燥的一次能源利用率一般低于30%。干燥能耗高，不仅使产品成本增加，而且使锅炉与干燥室排出的烟尘与废气增多，从而增加了这些有害物质对大气的污染。以年干燥能力为1万立方米材的蒸汽干燥车间为例，约需配4吨/h的锅炉一台
