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1、好文档 摘要本文是对本人毕业设计的介绍，我的设计题目是仓库温湿度检测及通风控制，目前市场的仓库自动通风及温、湿度控制系统，可以实时检测仓库的温度、湿度，并根据所测的数据控制排风扇、空调器等设备的运行，确保仓库通风良好并有合适的温、湿度环境。我根据目前市场的情况和毕业设计的具体要求设计了自己的系统。系统硬件电路采用89C51单片机为主控制器、温湿度检测等外部设备；采用PID控制算法为软件中心。前向通道包括温度检测元件、湿度检测元件和A/D转换，选用DS1820作为温度检测元件，通过温度变送器将对应的温度信号送到A/D0809转换器，再传给89C51。湿度检测和温度检测的过程相同。信号在8031单
2、片机中，按PID调节规律进行控制和运算。另外采用8279和LED数码管为系统的显示部分，实现对温湿度的显示。关键词 89C51 DS1820 PID算法 通风控制 目录第一章 绪论61.1研究内容61.2温度传感器61.3湿度传感器61.4智能控制技术发展8第二章 仓库温湿度检测及通风控制的方案论证112.1 CPU的选择112.2系统硬件设计方案122.3温度传感器的选择：142.4湿度传感器的选择：14第三章 控制系统的硬件结构的设计153.1 AT89C51的介绍和特性153.2 温度检测电路253.3 湿度检测电路303.4仓库通风系统313.5 定时及控制驱动电路333.6 语音电路
3、353.7 通讯电路383.8 打印机接口的设计413.9 键盘显示部分的设计433.10 A/D转换器及其与CPU的接口493.11 带看门狗和电源监控功能的复位芯片IPM813L53第四章 框图和软件设计554.1主流程图554.2 上位机通讯564.3 A/D转换574.4 搜索DS1820系列号流程图584.5 中断流程图59总结60附录A61参考文献71第一章 绪论1.1研究内容研究的内容是仓库的温湿度检测及通风控制，主要研究的是利用单片机技术实现仓库温、湿度的实时监测，并通过监测的结果对通风系统进行控制。以达到设计要求的控制精度，使系统的响应速度快，工作可靠。1.2温度传感器温度是
4、表征物体冷热程度的物理量。温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的.任意两个冷热程度不同(即温度不同)的物体相互接触，它们之间必然会发生热交换现象，热量要从温度高的物体传向温度低的物体，直到两物体之间的A序完全一致时，这种热传递现象才能停止。这也是热力学第零定律所描述的:系统的温度相等是系统热平衡的充要条件。当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，则它们就具有相同的温度。因此可以从一个物体的温度得知另一物体的温度，这就是测量温度的依据。如果事先知道一个物体的某些性质或状态随温度变化的确定关系，就可以以温度来分析其性质或状态的变化情况(即温度与其性质或状态的定量关系)，这就是测量温度的数学物理基础
5、。测温的方法可以分为两大类:接触式测温与非接触式测温。接触式测温方法主要是热电偶测温和热电阻测温。测量温度的方法有:1,膨胀测温法2、压力温度计传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器
6、、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。1.3湿度传感器 空气湿度是表示空气千湿程度的物理量。空气湿度是反映空气中水蒸汽含量多少的尺度，对空气湿度的测量，也就是对空气中水蒸汽含量的测量。空气湿度常用相对湿度和露点温度来表示。相对湿度是指空气中水蒸汽的分压了与同温度下饱和水蒸汽压力之比。常用的湿度测量方法有:I、毛发测湿法 毛发的长度会随着所处环境的湿度而变化。这种变化在机械意义方面指为双对湿度。该方法简单，成本低，但是维修费用高，要频繁地对毛发进行长度还原;最大相对湿度测量范围只为15%RH-85%RH，最大测量温度只为50;高误差，测量慢。2,露点镜法 一面镜子降温并达到露点时，其表面上将
7、出现水凝滴。于是通过监视镜面上的凝滴即可测得露点。这种方法测量范围宽、测量准确，但是费时、昂贵、笨重、时间适应慢。3,湿度传感器测湿 湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件.湿度传感器要达到土2%-13%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温(20士10C)和洁净的气体中测最的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间长了，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器
8、质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在土2%左右，甚至更高。湿敏元件除了对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2-O.8%RH的范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40以上正常工作。金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化铿等湿敏材料
9、施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。 国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见。感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化铿和金属氧化物.电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、线性度好、较稳定，国外有些产品还具备高温工作性能。但是达到上述性能的产品多为国外名牌，价格都较昂贵。市场上出售的一些电容式湿敏元件低价产品，往往达不到需求的水平，线性度、一致性和重复性都不甚理想，30%RH以下及80%RH以上感湿段变形严重。有些产品采用单片机补偿修正，使湿度出现“阶跃性的跳跃，使精度降低，出现一致性差
10、、线性差的缺点。无论高档次或低档次的电容式湿敏元件，长期稳定性都不理想，多数长期使用漂移严重，湿敏电容容值变化为pF级，1%RH的变化不足0. 5pF，容值的漂移改变往往引起几十RH%的误差，大多数电容式湿敏元件不具备40以上温度下工作的性能，往往失效和损坏。电容式湿敏元件抗腐蚀能力也较欠缺，往往对环境的洁净度要求较高，有的产品还存在光照失效、静电失效等现象，金属氧化物为陶瓷湿敏电阻，具有湿敏电容相同的优点，但尘埃环境下，陶瓷细孔被封堵元件就会失效，往往采用通电除尘的方法来处理，但效果不够理想，且在易燃易爆环境下不能使用，氧化铝感湿材料无法克服其表面结构“天然老化，的弱点，阻抗不稳定，金属氧物
11、陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。4、干、湿球测湿法。 该方法利用干、湿球温度差效应来测量空气相对湿度。选用线性度好、的热敏元件，能够实现宽范围、高精度测量，而且性价比高，反映也很快。1.4智能控制技术发展目前集成电路技术发展非常迅速，我国国有资金和技术等方面的不足,同国外的差距还很大，国外集成电路的主流工艺正由 0.35m向0.18m推进，而我国还是在1m-3m的工艺线上占主导地位，在未来的10年20年是内，我国将难在集成电路制造领域同国外大公司抗衡。集成智能传感器是较新的发展领域，具有广阔的市场空间，它主要利用集成电路的工艺和微机械加工技术取得研究进展，但比国外集成电路的主流工艺要
12、落后到两代以上。如果我国把集成智能传感器的研制和生产作为半导体工艺的主要发展方向之一，就可以在现在的集成电路工艺线和微机械加工的优势基础上另辟蹊径，使集成智能传感器的研制与生产具有一定功能模块化能力，为传感器产业的集成化智能化发展积累新的技术，并拓展应用领域的广泛性，使其成为未来传感器发展的主流。电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术、特别是集成智能传感器技术日趋活跃发展，近年来随着半导体技术的迅猛发展，国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制，国内一些著名的高校和研究所也积极跟进，集成智能传感器技术取得了令人瞩目的发展。大规模集成电路技术和微机械加工技术的迅猛发
13、展，为传感器向集成化、智能化方向发展奠定了基础，集成智能传感器在应用领域成为传感器发展的总体趋势。集成智能传感器采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调制电路，以及微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上构成。这样，使智能传感器达到了微型化和结构一体化，从而提高了精度和稳定性。目前市场上的集成智能传感器已经成为研究热点，其发展方向主要有以下几个方面：(1)向微型化发展；(2)应用新的物理现象、化学反应、生物效应作为传感器原理；(3)使用新型材料；(4)向微功耗及无源化发展；(5)采用新的加工技术(如化学微腐技术、微机械加工技术)；(6)向高可靠性、宽温
14、度范围发展。一、集成智能传感器四大热点：1.物理转化机理由于集成智能传感器可以很容易对非线性的传递函数进行校正，得到一个线性度非常好的输出结果，从而消除了非线性传递对传感器应用的制约，所以一些科研工作者正在对这些稳定性好、精确度高、灵敏度高的转换机理或材料进行研究。比如，谐振式传感器具有高稳定性、高精度、准数字化输出等许多优点，但传统的传感器频率信号检测需要较复杂的设备，限制了谐振式传感器的应用和发展，现在利用同一硅片上集成的智能检测电路，可以迅速提取频率信号，使得谐振式微机械传感器成为国际上传感器领域的一个研究热点。2.数据融合理论数据融合是集成智能传感器理论的重要领域，也是各国研究的热点，
15、数据融合技术，简言之，即对多个传感器或多源信息进行综合处理，从而得到更为准确、可靠的结论。对于多个传感器组成的阵列，数据融合技术能够充分发挥各个传感器的特点，利用其互补性、冗余性，提高测量信息的精度和可靠性，延长系统的使用寿命。数据融合是一种数据综合和处理技术，是许多传统学科和新技术的集成和应用，如通信、模式识别、决策论、不确定性理论、信号处理、估计理论、最优化技术、计算机科学、人工智能和神经网络等。近年来，不少学者又将遗传算法、小波分析技术、虚拟技术引入数据融合技术中。3.CMOS工艺兼容目前，国外在研究二次集成技术的同时，集成智能传感器在工艺上的研究热点集中在研制与CMOS工艺兼容的各种传感器结构及制造工艺流程，探求在制造工艺和微机械加工技术上有所突破。目前，利用CMOS工艺兼容的集成湿度传感器将敏感电容和处理电路集成在一块硅片上，通过Coventor模拟得到全量
