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1、.课程设计粮仓温湿度监测系统系别专业名称班级学号学生指导教师机电工程系机电一体化技术121101004柴彪礼朱良学2014年6月25日.粮仓温湿度监测系统摘要随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用。粮食是人类生存的必需品，温度是保存好粮食的先决条件，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。粮库一般较大，测量点会很多。粮仓温湿度测量方法以与相应的智能控制一直是粮食保存的一个重要问题。本系统是以AT89C52单片机、DS18B20数值温度传感器和HS1100湿度传感器为核心组成的粮仓温湿度控制系统。该系统利用AT89C52单片机采集了各个点的温度、湿度，实现温湿度
2、显示、报警等功能。它以AT89C52单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1100实现多路温度的检测，利用LCD1602液晶显示器形象直观的显示测出的温湿度值。本文在确定法设计方案基础上，着重论述了系统的软硬件设计，并且描述了系统电路设计、硬件设计框图与所使用各种芯片功能和特性。通过PROTEUS软件和KEILC仿真出了该系统。关键词：单片机，DS18B20，HS1100，液晶显示，报警I/58.目录1绪论11.1背景11.2设计的目的和意义11.3相关领域国外设计方法22系统方案设计72.1方案设计72.2方案论证73系统硬件的设计93.1系统工作原理综述93.
3、2AT89C52的介绍93.2.1AT89C52芯片的简介93.2.2AT89C52主要功能特性103.3DS18B20简介113.3.1DS18B20的性能特点113.3.2DS18B20的部结构113.3.3DS18B20的温度值格式133.3.4DS18B20单总线(1-Wire)的基本原理143.3.5DS18B20与单片机接口电路163.4HS1100简介与测湿度原理图183.4.1HS1100/1101的特点183.4.2湿度测量电路设计与工作原理193.5LCD液晶显示电路203.5.1LCD1602主要技术参数213.5.2LCD1602的引脚说明213.5.3控制指令说明22
4、3.5.4液晶部显示地址223.6扫描键盘233.7报警电路243.8温湿度控制输出驱动电路244系统软件的设计264.1主程序设计264.2DS18B20的软件设计274.2.1复位与读、写时序274.2.2操作命令介绍284.2.3基本操作程序与流程图294.3HS1100的程序设计334.41602的C51读写程序344.5键盘扫描程序设计37II/58.4.6温湿度报警程序设计385系统的抗干扰问题395.1硬件抗干扰措施395.2软件抗干扰措施41结论43参考资料44致44附录46附录A46附录B47附录C错误!未定义书签。III/58.1绪论1.1背景“国以民为本，民以食为天”，“
5、兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性1。从理论上讲国家掌握的粮食越多越好，但从现代经济学的角度看，国家只要能控制住一定数量的可以灵活支配、质量良好的粮食，既可达到“备战备荒”、宏观调控的目的，又可节省资金用于发展经济。一般来说：粮食存放在粮仓中，大型的粮仓可存放数以万计的粮食。而且这些粮食存放的时间有长有短。为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，就必须使粮仓的温湿度保持在一定的围以。为了达到以上的要求，必不可少的就是既稳定又精确的粮情监测系统。粮情监测系统是通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本温湿度情况，并结合其他粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析。
6、利用微机技术对粮仓进行监测，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统。在综合研究国粮库管理现状和发展的前提下，吸收了国多种粮库粮情温湿度监测系统的成功经验后，我们设计了自己的仓库温湿度监测系统。该系统具有可靠性和高性价比，而且操作维修简便，具有检测、数显等诸多功能。1.2设计的目的和意义科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温湿度变化。粮库一般由几十个甚至上百个由水泥或钢板构成的圆型仓组成，仓高2030m。现在，我国在粮仓建设上己实现规化，但是监测手段一直未能实现同步现代化2。我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致
7、部分粮食霉变，许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口，因此国家准备在未来的几年对全国所有的粮库进行翻新和改造工作，要求规粮库管理，实现粮库管理现代化。影响储粮安全的最主要因素是粮堆的温度和湿度，这就要求能有一种有效的、低成本的仪表来实现监测控制功能，使得管理人员能够方便有效地进行监测操作。如果用单片机作为前沿机对现场进行数据采集，通过对采集的数据进行分析（温度设定，实时温1/58.度显示，报警电路）然后通过单片机串行口控制电机启停进行温湿度控制。利用单片机技术对粮仓进行监测，用户可以方便地够造自己所需要的数据采集系统，在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室，管理人员不进入现场就可以按照所需
8、的温湿度要求对粮仓的温度情况进行控制，提高了生产效率，增强了粮仓存储安全，获得了粮仓的实时管理，实现自动化。微机测量是微机设计的第一步，是微机测量技术的现场部分，即测量粮仓中的温湿度，并使用单片机对测量的数据进行处理并对粮仓的温湿度进行控制。1.3相关领域国外设计方法国外有很多仓库温湿度监测系统的方法，主要有以下几种。1、基于CAN总线的粮情监控系统的设计与实现基于CAN总线的粮情监控系统主要由监控计算机和各仓房智能测控节点构成，具体分为通用计算机、USBCAN网络适配器、CAN总线网络和若干个仓房智能测控节点。该系统将完成以AT89C52控制器为中心的数据采集与通风控制的仓房节点的设计，其中
9、最重要的工作是完成仓房温度测量网络的设计3。由于仓房数据采集一般以温度采集为主，其测量点数目之多，使温度测量的难度加大，因此仓房温度的测量一直是粮情监控系统设计的关键。在设计中将采用单总线数字式温度传感器DS18B20组成单总线数字式测温网络，并最大限度的缩短和简化电缆布局。系统的湿度传感器选用电容式传感器，电容式传感器输出为020mA的电流信号，经过250欧电阻转为电压信号，此信号再经过A/D转换器TLC1549转化为AT89C52所能采集的串行数字信号，同时，为减小TLC1549部输入阻抗的影响，在其输入端放置了LM158组成的压随电路。基于CAN总线的粮情监控系统的主要任务是完成对各仓房
10、的温湿度的实时巡检，对采集数据进行处理分析来掌握粮食的储存情况，并按照要时控制各仓房的通风设备。其中USBCAN网络适配器主要负责的任务是实现USB接口与CAN总线之间的数据交互，由于监控计算机没有CAN总线接口，不能直接提供CAN通信功能，系统通过USBCAN网络适配器使监控计算机间接地连入到CAN总线网络中。仓房智能测控节点的任务是完成对粮仓的温湿度的采集和通风设备的控制，并能通过CAN总线和监控计算机通信。特点：CAN现场总线技术作为最有前途的现场总线之一，其可靠性高，使用环境能力强，交错能力突出，性价比高，有灵活的网络拓扑结构，高度分散的系统结构和高智能化的现场设备。2/58.2、远程
11、温湿度测控系统研究远程温湿度测控系统主要由温湿度采集器，温湿度测控平台，控制器，执行机构，远程通讯模块和控制中心软件等部分组成，系统采用了总线结构，模块化设计，各部分既可独立工作，又可联网工作，组建方便，并具有良好的扩充性。智能型温湿度采集器采用国际上先进的温敏和湿敏元件，传递温湿度参数；温湿度测控平台置微处理器，智能化设计，可独立工作又可方便组网，还可监测并管理各个温湿度测控器的工作，指令各相应机构，实现环境的检测和控制，同时，控制平台的通讯功能使其可作为下位机接受上位机和计算机的管理和控制，通过电力载波、线或通讯电缆等通讯手段可接入总体测控系统中心网络。1）温湿度采集器（信号采集）:用于测
12、量环境温湿度，采用温敏电阻和高分子湿敏电容高精度测温测湿，智能化设计，自动校准温湿度基准。2）控制器:接受温湿度测控平台指令，控制执行机构起停。3）执行机构:指用于实现加热、制冷、加湿、除湿等功用的设备，如加热器、制冷机、加湿机、除湿机等。4）测控平台:测控平台是温、湿度测控系统的重要组成部分，是联系温、湿度测控与信号采集器和计算机管理控制中心（上位机）的枢纽。一方面传送报警设定参数给测量端，并获取各点的温湿度值和开关变量；另一方面将温湿度值、状态和开关变量上传给计算机管理控制中心。巡检测控仪提供液晶显示器显示时间、通道号、温度、湿度以与抽风除湿等状态。系统状态有通风、强制通风、抽湿、强制抽湿、故障、锁定、查询，可连续设定温湿度控制值，根据设定指令自动监控温湿度测控器的工作，控制整个系统的运行，同时可通过通讯模块一与计算机管理控制中心（上位机）
