基于单片机的粮仓环境监测系统设计毕业论文

毕业设计(论文) I系统还能设置温湿度的上下限和烟雾浓度的阈值，关键词：粮仓温湿度烟雾浓度单片机Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,China'sgranamonitoringsystemisgraduallymovingtowardsmodernizationandintelwarehousesinChinaarestillmanaginggranariesbytraditionalhumanmonitoriTosolvethisproblem,thispaperdesignsagranaryedsmokesensordetectthetemperaturegranary,transmitthedatsmokeconcentrationinrlimitsoftemperatureandhumidityandtheupperlimitofsmokeconcentration.Whenthestartstosendoutanalarmsignal.Thetemperatureandhumiditysignalsandsmoreal-timeandeffectivetransmission,isappliedtoreal-timemonitoringofgranary I 11.1课题研究的背景 11.2国内外发展现状 11.3系统设计开发的意义 21.4本文章节安排 2 42.1功能要求 42.2方案选择 42.2.1单片机的选择 42.2.2显示选择方案 52.2.3传感器选择方案 5 73.1设计简介 73.2电路工作原理 73.2.1工作原理 73.2.2工作过程 83.3电路控制系统 83.3.1主控电路 83.3.2复位电路 93.3.3晶振电路 93.4显示器模块 9 93.4.2液晶显示模块电路原理 3.5传感器 3.5.1温湿度传感器 3.5.2烟雾传感器 3.6报警模块 4系统软件设计 4.1主程序设计 4.2液晶显示模块设计 4.3传感器模块设计 5系统调试与实践 5.1硬件调试 5.1.1检查电路 5.1.2通电观察 5.1.3静态调试 5.1.4动态调试 5.2软件调试 5.2.1开发环境 5.2.2程序下载 5.3实物演示 6.1全文总结 在国外，早在20世纪60年代就有使用粮仓监控系统来保证储粮安全相关方面的研率1。经研究人员测试，在10%～15%的含水率范围内，测量精度可达0.2%。1976年美先设定的温度值会启动报警功能。在80年代末期，出现了分布式控制系统，开发了计检测精度不高，检测到数据后再采用数学统计方法进行计算，效率低、工作量大2,浪1.4论文章节安排3第6章时结论和展望，主要是对本设计的一个经验和教训总结，还有对本设计的一些不足做出的展望。41.烟雾和温湿度数据分别由烟雾传感器和温度和湿度传感器DHT11,收集并传送到3.显示通过LCD1602液晶显示的温度和湿度值和时间电源后不重置电源断开后再次种系统广泛被单片机所采用。内置Flash闪存以及8位CPU。AT89C52的主要特点是开52.2.2显示选择方案方案1:使用12864液晶显示屏。顾名思义，12864代表它的显示分辨率为128*64,线串行。12864液晶屏幕的字符库也比较完善，除了中文字符外可以显示ASCII字符，数量分别为所有的国标I级、Ⅱ级中文字符以及16*8ASCII字符。综上所述，12864液方案2:选择LCD1602液晶显示屏。这种液晶产品工作环境较为宽松，其在405V至5.5V之间都可以正常工作，当然其标准工作电压为5V,也是最佳工作状态。但其可以等等。但是12864液晶产品的耐用性或者说使用范围更加好，其不仅接受较为宽松的电2.2.3传感器选择方案方案1:使用DS18B20作为粮仓环境监测系统的温度信息采集模间较小、检测的精度高(12位时精度可以达到0.625摄氏度),在很多行业得到了广泛6确定的校验数据可以通过程序的方式进行存储。基于现代化电子技术的DHT11传感器被广泛应用于暖通、汽车、医疗等行业。通过它，首先收集和处理温度和湿度，而后由单片机STC89C52分析并且处理数据。最后，由单片机将采集数据传输至显示设备进行显示。通过上述两种方案的比较研究和分析，作者发现，尽管方案1是在精确度比方案2高的，则该过程是略微复杂，不适合于大规模生产操作的应用程序。方案1相比，方案2是73系统硬件设计本系统主要包含4个功能模块，分别为信息处理模块，数据采集模块，信息显示模块和紧急报警模块。处理器模块相当于整个系统的大脑，它控制整个系统的运行，让其余模块成为一个整体。本设计中的传感器模块用于更快速准确地检测温度和湿度。DHT11传感器模块与处理器模块直接进行数据交互，传感器所采集到的数据参量可以直接通过数据线传送至STC89C52单片机。信息显示模块可以将单片机发出的实时数据进行显示，单片机将采集信息进行相应处理后传输至数据显示模块进行页面展示。紧急报警模块基于设定的阈值对采集信息进行判断，若超出所设定的阈值范围则驱动蜂鸣器进行声音报警。通过检测温湿度和烟雾浓度并设定蜂鸣器报警状态下的参数阈值范围，即设置上限和下限，实现超限报警功能。本系统设计框图如图3.1所示。3.2电路工作原理本系统基于功能需求采用模块化设计，首先将传感器采集到的环境数据传输至STC89C52单片机进行信息处理，单片机分析并且处理所获得的数据信号，然后将处理后的数据发送至LCD液晶显示模块。最后判断数据是否超出阈值范围，并决定是否驱动蜂鸣器做出报警动作。这种设计的硬件和软件的结合。在此设计中，DHT11传感器被用于检测温度和湿度。该传感器是一种新型智能温湿度的传感器，这种产品能够将所检测到的温湿度信号进行转换，即变换成电信号发送给单片机模块，STC89C52单片机接受来自传感器的数据后进83.2.2工作过程3.3电路控制系统32个双向I/0口3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断共6个中断源2个读写中断口线软件设置睡眠和唤醒功能掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被或硬件复位为止②STC89C52引脚功能如下表3.2所示。引脚编号功能描述电源输入，接+5V电源接地线PO口(Pin39～Pin32)8位双向I/0口线，名称为P0.0～P0.7P1口(Pin1～Pin8)8位准双向I/0口线，名称为P1.0～P1.7P2口(Pin21～Pin28)8位准双向I/0口线，名称为P2.0～P2.79P3口(Pin10～Pin17)8位准双向I/0口线，名称为P3.0～P3.7片内振荡电路的输入端片内振荡电路的输出端地址锁存允许信号外部存储器读选通信号外部存储器读选通信号处于正常的运行状态3。电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件，可以将最小和复位电路即可5。3.3.2复位电路脚实现自动复位功能。在应用过程中，约10KQ一个下拉电阻器可连接在销和VSS端子3.3.3晶振电路其承担着作用十分重要。在晶体振荡器的情况下可以完成了单片机的全部指令的执行，3.4显示器模块点如下表3.3所示。表3.3表3.3LCD1602的优点(这不需要列表)液晶显示器的驱动原理是保证颜色和亮度，稳定光线，然后通过阴极射线管显示的高光。因此，液晶显示器具有更好的图像质量并且不闪烁当数字液晶显示器连接到单片机系统时，它们之间的接口十分简单容易理解，操作也十分方便及烟雾浓度的数值，其显示容量为32个字符，工作电压大约为5V,工作的电流是2.0毫安。液晶显示器LCD1602可以分别与没有夜光14引脚接口或与有夜光16脚接口时使用。①引脚说明如下表3.4所示6。引脚编号VL是LCD的对比度调整端子。当电流为正，对比度为最弱，与地面的对比度比度过高时，就会发生"鬼影"现象。使用时，对比度能够通过一个10K的电位器调整RS寄存器选择，高电压通常选择数据寄存器，低功耗R/W的读写信号线，大功率读取操作，低功耗写操作。当RS和R/W一起工作的低功耗，指令或显示地址可以写，当RS低R/W可以读取繁忙信号是高E终端是启用终端。当E端由高电平变为低功率时，液晶显示第7~14脚第15脚背光源正极背光源负极目标显示区域进行相应的控制，若输入为高电平情况下则液晶屏幕显示相关内容。晶显示模块中，“1”代表高电平，意味着显示某个字符；“O”代表低电平，意味着某指令编号指令1光标和显示模式设置I/D:光标移动方向，高电平右移，低显示开关控制。D:控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电C:控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。B:控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁光标或显示移位S/C:高电平时移动显示功能设置命令DL:高电平时为4位总线，低电平时为行显示，高电平时双行显示。F:低电平时显示5X7的点阵的点阵字符读出忙信号和光标地址。BF为忙标志位，高电平表示忙，此时者数据，如果为低电平表示不忙，模块就能接收相应的命令或者数据指令10写数据指令113.4.2液晶显示模块电路原理3.5传感器①引脚介绍如下表3.6所示。引脚编号电源引脚，供电电压为3~5.5V串行数据，单总线空脚，请悬浮②DHT11传感器的技术参数如下表3.7所示。输出：单总线数字信号测量精度：湿度±5%RH,温度±2℃分辨率：湿度1%RH,温度1℃互换性：可完全互换3.5.2烟雾传感器①MQ-2型气敏元件具有许多优点如下表3.8所示。表3.8MQ-2型气敏元件的优点该气敏元件利采用敏感烧结体作为其敏感元件，具有稳定的R阻值该敏感元件采用单电源供电方式，功耗较低，仅为0.7W左右对所测试的气体有极高的灵敏度和信噪比②该器件的主要参数如下表3.9所示。响应时间：Tr≤10s恢复时间：Tn≤60s3.6报警模块信息采集模块检测到的数据传输至STC89C52单片机中，单片机对这些数据进4系统软件设计这一章无法反应作者的工作量这一章无法反应作者的工作量随着对本课题总体设计的了解，需要建立程序框图、设计模块、各个模块来实现其功能，最后合理地连接各个模块，构成总体流程。主程序必须初始化整个系统，其次将温湿度信息以及烟雾浓度信息数据发送至目标位置的主流程图如下图4.1所示。图4.1主流程图4.2数据显示模块设计液晶显示模块是一个慢速显示模块，在每个指令执行之前，将忙碌标志确认为低电平，不忙，然后指令显示字符不能显示字符输入地址，告诉实际字符模块在哪里。1602LCD显示模块，可通过串口直接与STC89C52单片机进行数据通信。4.3数据采集模块设计温湿度模块DH11数字温湿度传感器广泛应用于汽车、家电、医疗等行业。最新的数字式温湿度传感器不在需要外置A/D转换模块，其内部可以继承数模转换功能，在内部即可完成模拟信号向数字信号的转换，并且有一个标准的接口，这是易于使用，这一集成方式已经收到越来越多用户的青睐。DHT11温湿度传感器使整个系统设计更加简单，也更容易实现。5.1硬件调试5.1.2通电观察5.1.3静态调试5.1.4动态调试象、故障原因、解决方法、解决办法等。调试成功后实物图如图5.1所示。5.2软件调试宏组件和连接器，库管理和通过一个综合开发环境(uVision)穿过这些部件的有力仿真件界面如图5.2所示。Proje0EQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up3(s),s)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(/),呜)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(得),器)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(度),/)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(上),/湿)ucharuerLAG,U8temp,Uecondata,UBRH_data_H_temp,U8RH_dataLtemp,Uer_data_H_temp,U8T_dataLterp,Uecheckdata_tempucharUBRH_data_H,U8RH_data_L,UeT_data_H,U8r_data_L,uacheckdata;voidTimero_Init0//允许定时器o中断ProgramSize:data-47ahtnerrfr(5)froWaning(5).首先使用USB接口连接计算机开始下载stc_isp_v483.exe。根据图表单击"打开文以便在"下载/下载"时可以将其自动加载到下载软件中。单击，然后再次关闭计算机电5.3实物演示(实物在哪?只看到了仿真)5.3实物演示(实物在哪?只看到了仿真)打开电源后，屏幕上会显示初始化屏幕，显示温湿度和烟雾浓度。本论文设计的粮仓环境监测系统基于STC89C52单片机作为核心控制单元，同时采用DHT11数字温湿度传感器对环境温度和湿度进行实时信息采集，传感器采集到环境信息的同时将检测数据传输至STC89C52单片机，单片机做出相应处理运算后控制LCD1602液晶显示屏进行数据显示。此外STC89C52单片机通过程序的方式判断温度、湿度或者气体浓度是否超出阈值范围，若超出阈值则发出指令，控制紧急报警装置做出报警动作，提醒工作人员进行处理。最终仿真基本上实现了各项要求10]。仿真电路图如下图5.3所6总结与期望6.1全文总结6.2期望附录1实物图附录2源程序(仅需主函数)#defineucharunsignedchar#defineuintunsignucharU8FLAG,U8temp,U8comdata,U8RH_data_H_temp,U8RH_dataLtemp,U8T_data_H_temp,U_temp,U8checkdata_temucharU8RH_data_H,U8RH_data_L,U8T_data_H,U8T_data_L,U8cheucharMode,humidity,temperature,bitBJ_LED1=1,BJ_LED2=1,BJ_LED3=1,BJ_LED4=1,BJ_LED5=1,BJ_LED6=1;//定义LED报警变量bitbdataFlagStart//定时器0初始化{//允许定时器0中断{if(RHCounter>=15)RHCounter=0:}{uchari;}{}附录{while((!DATA)&&U8FLAwhile((DATA)&&U8FLA//判断数据位是0还是1//如果高电平高过预定0高电平值则数据位为1}//rof//---温度高8位==U8T_data_H------//----温度低8位==U8T_data_L------//----湿度高8位==U8RH_data_H--//----湿度低8位==U8RH_data_L-----//----校验8位==U8checkdata-----{//主机拉低18msDelay1(180);//原来为5//总线由上拉电阻拉高主机延时20us//主机设为输入判断从机响应信号//判断从机是否有低电平响应信号如不响应则跳{//判断从机是否发出80us的低电平响应信号是否结束//判断从机是否发出80us的高电平，如发出则进入数据接收状态U8RH_data_H_temp=U8comU8RH_dataLtemp=U8comU8T_data_H_temp=U8comU8T_dataLtemp=U8comU8checkdata_temp=U8comU8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_dataLtemp+U8RH_data_U8RH_data_H=U8RH_data_H_U8RH_data_L=U8RH_dataLU8T_data_H=U8T_data_H_U8T_data_L=U8T_dataLU8checkdata=U8checkdata}附录*文件名：液晶1602显示.c*描述:该程序实现了对液晶1602的控制。****************************************************************/*************************************************************输入：无*输出：无****************************************************************{}*输出：无****************************************************************{}/*************************************************************功能：1602写数据函数*输出：无****************************************************************/**************************************************************功能：1602初始化，请参考1602的资料*输入：无*输出：无*****************************************************************{}}