生产环境温湿度监控.doc

2014年吉林省大学生电子设计竞赛生产环境监控系统（D题）【1D17751701组】2014年9月14日II摘 要 本设计系统可设置调节环境温度，。若当现场出现可燃气体浓度超过监控上限时现场主控机能启动联动系统，首先开启报警装置，然后依次启动排风机、喷淋阀、疏散指示灯，并分两步关闭隔离门，第一步半关，5秒钟后再全关，同时系统配备语音和报警功能。然后以有线方式将现场环境温湿度、照明灯亮度、可燃气体浓度等信息和喷淋阀、排风机、隔离门装置的开关状态发送给终端手持设备，对它们手持设备进行控制。 目 录1系统方案11.1 主控系统的论证与选择11.2 通信模块的论证与选择11.3 控制系统的论证与选择12系统理论分析与计算12.1 加热系统功率的分析12.2 环境照度的计算12.3 可燃气体浓度的计算23电路与程序设计23.1电路的设计23.1.1系统总体框图23.1.2传感器模块电路原理图23.1.3 控制器电路原理图23.1.4电源23.2程序的设计23.2.1程序功能描述与设计思路23.2.2程序流程图34测试方案与测试结果34.1测试方案34.2 测试条件与仪器34.3 测试结果及分析34.3.1测试结果(数据)34.3.2测试分析与结论4附录1：电路原理图5附录2：源程序6生产环境监控系统（D题）【1D17751701组】1.系统方案本系统主要由软件由初始化模块、键盘与显示模块、温湿度采集模块、可燃气体监控模块、环境照度监控模块、加热装置控制模块、喷淋阀监控模块、隔离门监控模块、报警模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1 环境照度监控模块的论证与选择 方案一：采用多个LED小灯，效果不明显方案二：用高亮LED,照度区分明显 综合以上方案，选择方案二1.2 加热装置控制模块 的论证与选择 方案一：采用一千瓦的加热棒，功率太高，不易控制方案二：用一百瓦的白炽灯，升温降温易于控制 综合以上方案，选择方案二1.3控制系统的论证与选择方案一：采用FPGA作为控制端，需要时续分析方案二: 采用51单片机作为控制端，节约成本，资源最大化利用，效果不错2系统理论分析与计算开启电源，主控机控制电源维持在特定温度范围内，2分钟内达到 可燃气体监控模块一旦检测到有可燃性气体，传给单片机，单片机控制风扇转动，报警指示灯亮起，喷淋阀，疏散指示灯打开，电动门先半开后全开，可以通过手持端控制高亮灯的亮度3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图显示模块可燃气体模块现场主控机手持设备温湿度检测模块键盘模块加热控制模块喷淋阀模块报警模块隔离门模块排风机监控模块图1 系统总体框图3.1.2传感器子模块驱动电路原理图采用三极管放大电流的方式驱动各个控制器，单片机内部ADC采集传感器信号。PWM方波调节输出功率。3.1.3电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供5V或者12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。3.2程序的设计3.2.1程序功能描述与设计思路1、程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。1）键盘实现功能：设置报警阈值，环境温度，湿度，能手动控制个控制器的状态。2）显示部分：显示温度，湿度，环境照度等信息。2、程序设计思路上电初始化之后，对各个传感器模块实时监控，超过预警值时，启动报警系统。4测试方案与测试结果4.1测试方案1、硬件测试单个传感器模块及控制模块单独测试通过后互联测试，2、软件仿真测试程序通过仿真调试检查错误。3、硬件软件联调在线debug调试程序。4.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。16附录1：电路原理图附录2：源程序/现场主控系统程序#include#include #include#define uint unsigned int unsigned long int ad_average_result;unsigned char tpp; u8 value6,temp4,yan5,yanyy3;int i,j,te,hu,k=0,mode=1;int count,count1;int v_temp=0x1c,v_yan=128,vv_yan=20;float func,func1,func2;sbit penlin=P25;/喷淋阀sbit jingbao=P24;/警报sbit half=P27;sbit all=P26;sbit LU=P22;sbit LD=P21;sbit YU=P15;sbit YD=P16;void pwm_init(void) /PWM?,?0CMOD=0x02; /0000 0010 ?,?,?fosc/2,?fosc/512CL=0x00;CH=0x00;CCAPM0=0x42; /0100 0010, 8? PWMCCAP0L=0x00;CCAP0H=0x00; /PWM?,?8?,CL?0xFF?0x00,?CCAP0H /?CCAP0L,?CL?,?CCAP0L,?,?CCAPM1=0x42;CCAP1H=0x00;CCAP1L=0x00;CR=1; /?PCA?/*/void pwm1_set(u8 x) /?CCAP0H=x; /?CCAP0L=x;void pwm2_set(u8 y) /?CCAP1H=y;CCAP1L=y;/*单片机IO（AD）初始化*/void IO_ADinit()P1M0|=0x01; /设P1_0为开漏模式 如： P1_0= #00000000BP1M1|=0x01;ADC_CONTR=0xe0; /设置P1.0为输入AD转换口_nop_(); /ADC_CONTR需要四个指令延时_nop_();_nop_();_nop_();/*AD上电*/void ADC_Power_On() ADC_CONTR|=0x80;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /ADC_CONTR需要四个指令延时void LCD_init()/PSB=1; /LCD并行写数据/wela=0; /开发板中的锁存器/dula=0;lcd_cmd(0x06);/初使化12864delay(5);lcd_cmd(0x0C);delay(5); /*AD转换获取AD值*/void get_ad_result() /取AD结果函数。 uint i,q=0; for(i=0;i100;i+) /AD转换循环10次取平均值 tpp=0; ADC_RES=0; /高八位数据清零,STC12C5A60S2 ADC_RESL=0; /低两位清零 ADC_CONTR|=0x08; /启动AD转换 while(!tpp) /判断AD转换是否完成 tpp=0x10;tpp&=ADC_CONTR; ADC_CONTR&=0xe7; ad_average_result=(ADC_RES*4+ADC_RESL); q=q+ad_average_result; delay(100);ad_average_result=q/100; /*AD转换调用程序*/void ADCONVERT()ADC_Power_On();IO_ADinit();get_ad_result();void data_shout(u16 ad_average_result) /value0=ad_average_result/1000+0x30;/value1=. ;/value2=(ad_average_result%1000)/100+0x30;/value3=(ad_average_result%1000)%100/10+0x30;/value4=(ad_average_result%1000)%100%10+0x30;/ value5=V; value0=ad_average_result/205+0x30; /第四位数码管(最高位) value1=. ; value2=ad_average_result%205*10/205+0x30; /第三位数码管 value3=ad_average_result%205*10%205*10/205+0x30; /第二位数码管 value4=ad_average_result%205*10%205*10%205*10/205+0x30; /第一位数码管(最低位)void convert() /电压转温度 /十六进制转十进制 func=(ad_average_result/205)*1.0+(ad_average_result%205*10/205)*0.1+(ad_average_result%205*10%205*10/205)*0.01+(ad_average_result%205*10%205*10%205*10/205)*0.001;func1=func*38.843-5.715; /温度电压曲线temp0=(int)func1)/10+0x30;temp1=(int)func1)%10+0x30;temp2=.;temp3=(int)(func1*10)%10+0x30;func2=(func*0.5883-0.1176)*35;yan0=(int)func2)/10+0x30;yan1=(int)func2)%10+0x30;yan2=.;if(int)(func2*10)%10)0)yan3=0;else yan3=(int)(func2*10)%10+0x30;/yan3=(int)(func2*10)%10+0x30)=v_yan)alarm_on();else alarm_off();ad_average_result=0;delay(50);LCD_init();gotoxy(1,0);disp_str(浓度：);gotoxy(1,3);disp_str(yan);gotoxy(1,5);disp_str(%);/disp_str(value);void timer_0init()TMOD=0x01;TH0=(65536-45872)/256;TL0=(65536-45872)%256;TH1=(65536-45872)/256;TL1=(65536-45872)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;ET1=0;TR1=1;int main(void) LCD_init();Draw_Open_Cart(0);delay(10000);Clear_Scanf();delay(1000);pwm_init();pwm2_set(0xff);UART_Init();timer_0init();yanwu();yanyy0=vv_yan/10+0x30;yanyy1=vv_yan%10+0x30;yanyy2=%;gotoxy(2,6);disp_str(yanyy);while(1) /if(stemp0v_temp)/alarm_on();/else alarm_off();if(count=20)yanwu();count=0;if(YU=0)delay(50);if(YU=0)vv_yan+;yanyy0=vv_yan/10+0x30;yanyy1=vv_yan%10+0x30;yanyy2=%;gotoxy(2,6);disp_str(yanyy);delay(500);if(YD=0)delay(50);if(YD=0)vv_yan-;yanyy0=vv_yan/10+0x30;yanyy1=vv_yan%10+0x30;yanyy2=%;gotoxy(2,6);disp_str(yanyy);delay(500);if(LU=0)delay(50);if(LU=0)mode+;delay(5000);if(mode5)mode=1;if(LD=0)delay(50);if(LD=0)mode-;delay(5000);if(mode1)mode=5;if(mode=1)pwm1_set(0x10);if(mode=2)pwm1_set(0x25);if(mode=3)pwm1_set(0x50);if(mode=4)pwm1_set(0x80);if(mode=5)pwm1_set(0xe0); void timer_0() interrupt 1TH0=(65536-45872)/256;TL0=(65536-45872)%256;count+;void timer_1() interrupt 3TH1=(65536-45872)/256;TL1=(65536-45872)%256;count1+;/手持设备主程序#include#include dht11.h#include #include usart.hextern int temp_value, humi_value;static void InitTime(void);void Delay_1ms(unsigned int ms);#define BYTE P0sbit N1=P20; /?sbit N2=P21;sbit N3=P22;sbit N4=P23;sbit KEY1=P26;sbit KEY2=P27;sbit KEY3=P24;sbit KEY4=P25;sbit heat=P36;unsigned int tempyu=300,humiyu=500;unsigned int tempta2,humita2;unsigned char count;unsigned code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /?unsigned code dis =0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; /?unsigned char disbuf