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1、湖北 民 族学 院毕业论文(设计)基于单片机的智能仓库设计（温湿度的检测及控制)学生姓名： 学 号: 系 别：电气工程系 专 业：电子信息科学与技术指导教师: 评阅教师: 论文答辩日期 答辩委员会主席 摘 要 防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。基于单片机应用系统，提出了一种简单、易行、廉价的嵌入式网络系统框架及其整个系统的构架、模块的实现方法。在此系统框架基础上开发了远程温度测控系
2、统,包括软硬件设计。通过软硬件系统的调试,证明整个远程测控系统可行有效。 对现场参量准确的测量是高性能温度控制的基础。以单片机AT89C801作为温度监控核心部件,采用热电偶温度传感器、运算放大器、A/转换器等构成温度采集模块，通过对采集到的温度数据值进行比例积分微分运算处理，并采用R 485与上位机进行通信，实现一种温度监控系统的设计。实验表明该系统具有转换速度快、精度高、控制能力强等特点。关键字: 仓库；智能控制; 单片机;温度传感器;湿度传感器AtracKey Words：目 录摘要AstractII1 绪论1.课题的提出2系统总体设计1. 1 系统的各个部分的功能和关系如下:. 2系统
3、的工作方式2 3 信号采集通道的选择33 硬件的设计与论证431 信号采集431 温度传感器D18B2043. 1. 湿度传感器S1100/HS10湿度传感器43. 2 2单片机805103.2. . 1 8051的片内结构11. . .2 1的引脚图43. 2. 2 3 851程序存储器1532. 2. 05数据存储器163. 2. 5 特殊功能寄存器SR173. 2. 6 工作方式82.存储器的设计183 2数据存储器的掉电保护20 2 5系统时钟的设计23. 3 显示与报警的设计13. .1 显示电路2. 3. 报警电路224 软件设计235总结与展望291总结2952展望9致谢30参
4、考 文 献3独创性声明32学位论文（设计）版权使用授权书1 绪论1.1课题的提出 防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，国内大中型库房在仓储管理中由于技术和资金上的原
5、因,多数仅限于只对温度进行监测，当温度超标时进行强制通风和翻仓,即使如此,处理不及时或因设备人力条件有限仍会造成大量损失。实现库房储藏物的温升主要是由于湿度引起的,库房储藏物本身的水分过高或连续的高湿天气将导致储藏物新陈代谢加快而放出热量，放热引起的温升又使代谢进一步加剧以至发霉变质。这种恶性循环一旦形成很难进行有效控制。因此,库房在进行温度监测的同时,必须重视对空气湿度的检测,以利于提前采取有效措施控制库房储藏物升温而霉变。本文所介绍的温湿度控制系统是基于AT9C851单片机控制核心，结合传感器、通讯和数字电子电路技术,实现了温度和湿度检测与库房温度和湿度的有效控制,降低经济损失和劳动强度。
6、 2系统总体设计对仓库的温湿度进行实时的监测与控制，为了适应对多个测控点的监控与管理，经分析采用了分布式系统的控制方式，即在每个测控点配置能独立工作的从机，多个从机由个上位机进行监控管理,上下采用主从式监控管理形式，系统总体结构如1-所示。 图2-1 系统总体结构图本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号,和/D模拟数字转换芯片的性能,我设计了以01基本系统为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。2. 系统的各个部分的功能和关系如下:1)主机为管理机,完成参数设置、数据存储、处
7、理及管理功能。 2）从机为控制机,采用单片机8051,直接实现各个模块的控制功能,并能在主机关机的条件下实现所有的控制功能。 3) 通讯转换机实现R232信号和S45信号的转换,主机通过其向从机发送控制参数，从机将现场采集数据通过其传给主机。）数据采集实现对传感器及运行设备的检测。 )控制器及其设备根据系统输出的信号对现场设备进行控制。6） 输入输出部分包括输入模块和输出模块,输入模块将采集的信号转换后输入到从机,输出模块将系统的控制信号输出到控制器及其设备。 系统的工作方式 系统以温湿度监控为核心，温湿度参数和设备运行状态由主机根据用户要求定时向从机查询，各控制模块的设置参数修改时,将新的参
8、数发送到从机。主机可以对从机进行参数设置及控制，从机也可以独立工作。从机通过数据采集装置不间断地采集温湿度数据,根据控制模块的设置参数做出控制决策，驱动设备运行，并随时准备接受主机的指令，当受到询问时,将库房的各项数据编码通过串行通信方式传输到主机。主机接收到数据后，进行数据处理,在监控界面上显示当前的状态信息，并将此信息实时地存储到数据库中，为用户维护和管理准备数据。此控制平台主要实现现场数据采集,并将采集数据处理、存储、发送给主机。051是控制平台的核心,温湿度数据的采集通过多路传感器获得，采集的信号经ADS286实现转换。为有效控制多路传感器，在系统设计中使用4051实现扩展，使控制平台
9、可以控制多路传感器,采集的数据存放于24LC04。在控制平台的驱动上,使用CS管120提高8051的驱动能力，使控制平台每路可以控制多个传感器(主要是提高控制平台对B20、温湿度采集器的驱动能力）。在与主机通讯时,为达到电平一致,控制平台通过RS485芯片实现801的引脚RXD、TXD的TL电平与R485的引脚A、B的8电平之间的转换。把主机通过通讯接口机送来的R4标准电平转换为L电平传送给01,把01送出的TTL电平转换成RS48标准电平通过通讯接口机传送给主机。. 3 信号采集通道的选择 在本设计系统中，温度输入信号为路的模拟信号,这就需要多通道结构。本系统采用多路分时的模拟量输入通道。
10、这种结构的模拟量通道特点为：（1） 对AC、H要求高。（2） 硬件简单，成本低。其缺点是，软件比较复杂，处理速度慢。其系统框图如图2-2所示:图-2 多路分时的模拟量输入通道 硬件的设计与论证31 信号采集3.11 温度传感器D8B2 D8B0是ALLAS 半导体器件公司生产的可编程一线数字温度传感器芯片,它仅用一线就可完成与单片微控制器的硬件接口,具有使用简单方便、分辩率高的优点。 DS82数字温度计提供位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入Dl20或从S2送出因此从主机CPU到DSl82仅需一条线(和地线)DSl82的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl
11、820在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个l80可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DS82的测量范围从55到125增量值为0.5可在ls(典型值)内把温度变换成数字。 每一个DSl20包括一个唯一的64位长的序号该序号值存放在D820内部的ROM（只读存贮器)中开始8位是产品类型编码(DSl82编码均为10H)接着的48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面6位的CR（循环冗余校验)码DSl20中还有用于贮。存测得的温度值的两个8位存贮器RM编号为0号和1号号存贮器存放温度值的符号如果温度为负()则1号存贮器8位全为1否则全为00号存贮器用于存放温度值的补码LS
12、B(最低位)的1表示.5将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以就得到被测温度值(-550）DSl8的引脚如图226l所示每只10都可以设置成两种供电方式即数据总线供电方式和外部供电方式采取数据总线供电方式可以节省一根导线但完成温度测量的时间较长采取外部供电方式则多用一根导线但测量速度较快. 1 2 湿度传感器H10/H11湿度传感器测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。采用H1
13、00HS1101湿度传感器。H10/11电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性,快速响应时间,专利设计的固态聚合物结构,由顶端接触（100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品,适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%-0%RH范围内；电容量由16p变到200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.0 pF。可见精度是较高的。温度检测采用HS1型温度传感器,HS1是HMREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。HS1101测量湿度采用将H111置于55振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号,可以直接被微处理器采集。设计的电路如图1-2所示。图3-1 湿度传感器的电路图555芯片外接电阻R5,R5与H1101，构成对HS1101的充电回路。端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对H10的放电回路，并将引脚,端相连引入到片内比较器,构成一个多谐波振荡器,其中，R57相对于58必须非常的小，但决不能低于一个最小值
