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1、基于单片机的温室多路温湿度检测系统设计,姓 名： XXX 专业班级： 自动化201102 指导教师：XXX,系统设计原理图,系统软件设计,系统硬件设计,系统整体设计,选题的背景和意义,目录,选题背景和意义,近几年来，我国温室产业发展迅速，我国东北华北等北方地区，出现了很多农业温室大棚，为人们提供了大量反季节作物。但是，我国的温室自动控制技术远远跟不上温室数量的增长。对温室环境自动控制，就是根据生物生长特性，自动对温室内各项环境因素如温度、湿度、光照、CO浓度等进行调节的总称。而温室环境控制中两个重要的因素便是是温度和湿度。,选题背景和意义,本文拟研究的温湿度监测系统硬件部分由上位机与下位机两部
2、分组成。上位机由微型计算机组成，与下位机通过RS-485相连，实现对温室内温湿度监测数据的分析和处理。下位机的核心部件是AT89S51单片机和温湿度复合传感器SHT11，由它们完成对温湿度参数的采集、预处理、显示、超限报警等任务，并且实现与上位机之间的信息通讯，具有实时性高、精度高，能够综合处理多点温湿度信息的优点。,系统整体设计,1、系统设计所要实现的功能： 本系统设计所实现的功能为：对温室内不同地点的温湿度参数，通过多个温湿度混合传感器SHT11对温室内一些关键点或者敏感点进行测量，然后通过单片机对测量的数据进行基本处理和显示，实现温室内多节点的温湿度测量。当测定的数据超过设定限定值时及时
3、给予报警提示。同时测量值由单片机传给上位机。,系统整体设计,2、系统设计主要内容 系统硬件部分主要为数字传感器 SHT11、AT89S51 单片机和微型计算机。单片机与PC机通过总线RS-485相连，以实现远距离多节点的通信，进而完成对温室内多点温湿度数据的监测。 上位机管理系统软件编程及界面设计利用VB语言开发，实现数据分析处理及报表打印等功能。 下位机以AT89S51单片机为核心，单片机软件编程采用C51编写，完成各个测量点数据的测量、显示、超范围报警等工作。,系统整体设计,3、系统总体模式图 在系统中，上位计算机通过 RS-485 串行接口，按照一定的周期向各个监控点发送控制命令，并接收
4、各监控点采集的数据，对采集到的数据进行处理并显示，同时供用户进行打印等。,系统整体设计,4、智能监控点原理图 智能监控点以 AT89S51 单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、为一体的系统，其原理框图如图所示。数据采集通过温湿度混合数字传感器 SHT11 实现，如果采集的数据值超过限定值时，由蜂鸣器进行报警以及闪烁灯予以提醒，供用户进行相应处理。测量得到的温度和湿度数据通过LCD液晶显示器进行显示。通过总线 RS-485 接收上位机发送的控制命令，并把采集到的数据传到上位机。,系统硬件电路设计,1、单片机的选择 本系统设计选用的是AT89S51单片机，其主要性能特点为：4kB RO
5、M；128 bytes的RAM；32个外部双向I/O口；2个16位可编程定时/计数器；两个串行通信口；WDT电路；与MCS-51完全兼容。,系统硬件设计,2、系统复位电路与时钟电路 （1）单片机的所有工作必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路为单片机工作提供基本时钟。 （2）在单片机刚上电及发生故障时都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。 系统中电源电路与复位电路图如下所示：,(1)时钟电路 （2）复位电路,系统硬件设计,3 、单片机电源电路 本设计采用 220V 交流电降压、整流滤波、稳压的电源方案。电源电路图如下：,系统硬件电路
6、设计,4 系统键盘接口电路 在单片机应用系统中，键盘用于向单片机应用系统输入数据或控制信息，本系统设计采用4*4行列式键盘，主要有10个数字键与6个功能键。 键盘电路图如下：,系统硬件电路设计,5、声光报警电路 当温度不在预先设定的正常范围内时，需进行声光报警，本系统设计的声光报警电路图如下:,系统硬件电路设计,6、LCD1602 本系统设计采用LCD1602液晶显示器来对测量数据进行显示，其与单片机连接电路如下：,系统硬件电路设计,7、RS-485通信设计 （1）AT89S51通过 P3.0 和 P3.1 两个引脚提供了一个异步串行输入输出口，通过该口可实现数据的传送。 （2）由于系统中总线
7、采用的是RS-485，因此在系统中采用了 RS-232/ RS-485 转换器，及芯片MAX485 来实现计算机和 AT89S51 之间的通讯。 串口电平转换电路如下：,系统硬件电路设计,8、SHT11传感器 （1）SHT11传感器将温湿度传感器、信号放大电路、A/D转换器及串行口均集成在一块芯片上。其优点在于输出信号直接为数字信号，可靠性及稳定性高。 （2）SHT11主要通过SCK与DATA两个引脚实现与单片机的通信，利用引脚SCK实现AT89S51与 SHT11的同步，利用引脚DATA实现AT89S51与 SHT11的数据传输。 （3）SHT11 测量的过程由传输启动，发送测量命令，等待完
8、成测量与读取测量结果四个部分组成。AT89S51 首先通过一组“传输启动”时序信号进行初始化传输数据。,系统硬件电路设计,在“传输启动”时序之后，单片机向 SHT11 发送指令。 （4）在本系统设计中由于要对多个点进行温湿度的测量，因此AT89S51与SHT11的连接方式为:各个传感器的SCK引脚都连接至单片机的同一引脚，DATA引脚连接至单片机不同的引脚。 单片机与多个SHT11连接电路图如下：,系统软件设计,本系统采用分模块化的设计方法对监测端软件进行设计，模块程序由键盘识别模块、温湿度检测模块、LCD 液晶显示模块、声光报警模块与串行通信模块几个部分构成。系统流程图如下所示：,系统软件设
9、计,1、键盘子程序 键盘扫描任务流程图如图所示：,系统软件设计,2 温湿度超限报警模块 该程序模块的功能是：将从传感器的到得温度湿度数据转换成十进制数，然后由进行码管显示，若温度湿度值大于设定的上限值或者小于设定的下限值，则进行声光报警提示。,系统软件设计,3 温湿度测量程序 数据测量程序流程图如图：,系统软件设计,4、从机的通信程序 下位机发送与接收程 序流程图如图所示：,系统软件设计,5、上位机监控软件设计 上位机主要功能为参数设置、数据分析处理、及报表打印等。 上位机监控软件设计部分主要利用VB语言编写，上位机软件设计主要需要进行的操作包括通信模块设计、用户界面设计及数据库设计三个方面。,系统设计原理图,祝老师身体健康， 工作愉快！,谢 谢！,放映结束 感谢各位观看！,让我们共同进步,
