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学位论文-—机房温湿度监控系统设计.docx
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1、 毕业设计 题 目: 机房温湿度监控系统设计 学院(系): 物理与电信工程学院 年级专业: 电信1102班 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2015年 4月18日机房温湿度监控系统设计 摘要温湿度与机房有着非常密切的关系。本设计实现的是机房温湿度监控系统,通过温湿度传感器SHT10实现对温度、湿度的检测,将温湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号,再运用单片机STC89C52进行数据的分析和处理,显示和报警电路提供信号,用户需要输入预设值,当实际测量的温湿度值大于预设的温湿度值时,发出报警信号(蜂鸣器蜂鸣),显示部分采用1602 LCD显示所测温湿度值。系统结构简单、实用,调试方便
2、,提高了测量精度和效率。关键词温湿度;SHT10;单片机;STC89C52;检测;报警Design of temperature and humidity monitoring system for computer room Abstract: Temperature and humidity have a very close relationship. Is the design and implementation of the computer room temperature and humidity control system, achieved through the tem
3、perature and humidity sensor SHT10 detection of temperature, humidity, temperature and humidity signal through the sensor for signal acquisition and converted into digital signals, and then use the SCM STC89C52 for data analysis and processing, display and alarm circuit provides a signal, the user n
4、eeds to input the preset value, when the actual measurement of temperature and humidity value is greater than the preset temperature and humidity value, issued alarm (buzzer), display part adopts LCD display the temperature and humidity values. The system structure is simple, practical, convenient d
5、ebugging, improves the measurement accuracy and efficiency.Keywords: temperature and humidity; SHT10; MCU; STC89C52; detection; alarm目录引言11系统总体方案设计11.1功能要求11.2设计思路11.3总体设计框图12 芯片介绍22.1 STC89C52芯片22.2 SHT10传感器 简介42.31602液晶显示器43硬件电路的设计63.1 单片机最小系统的电路63.2 显示电路的设计73.3 温度传感器接口电路设计73.4超限处理电路部分73.5电源电路84系统
6、软件设计94.1 总体系统软件设计94.2 1602液晶显示模块设计94.3传感器模块设计105硬件调试106结束语11致谢11参考文献11附录12引言现代通信机房有着众多的通信设备,这些设备对通信机房的环境要求会比较高,特别是温湿度环境。这些设备工作时,温度和湿度的任何变化都可能会导致这些通信设备不能正常工作,严重时甚至可能会导致通信系统崩溃。因此,必须把温湿度控制在这些通信设备正常工作的范围之内,研究可靠的机房温湿度控制系统,已经成为当前的需要。然而传统的温湿度监测模式是依靠人工轮流值班的方式来测量和记录信息。这种方法效率低下而且不利于人才资源的利用,许多事故都是由人为因素造成的,而且人工
7、维护缺乏完整的管理系统。所以需要研制一种结构简单的测控系统来达到自动调节温湿度。温湿度检测系统就是现代生产中应运而生的的检测系统,特别是在生产中如果检测得不准确就会发生很多的生产事故。因此为了给人们工作、科研、生活提供更好更方便的设施,对现在的温湿度控制器的设计和改良有着很大的现实意义。国外对温湿度控制技术研究比较早,始于20世纪70年代。先是使用模拟式的组合仪表,采集现场信息进行指示、记录和控制。80年代末的时候出现了分布式控制系统。现在正开发计算机的多因子综合控制系统。目前世界各国的温湿度测控技术发展很快,其中有些国家向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对温湿度测控技术的研究始于20世纪
8、80年代。我国技术人员在发达国家温湿度测控技术的基础上,掌握了温湿度室内微机控制技术,这项技术只限于对温湿度的单项环境因子的控制。在我国温湿度测控设施计算机应用中,总体上向实用化和综合性应用阶段发展。在技术上方面,从单片机控制的单参数单回路系统方面居多,仍没有真正意义上多参数综合控制系统。我国温湿度测量控制情况还没有达到工厂化的程度,在生产实际中还有许多问题困扰着我们,有着装备配套的能力差,产业化 的程度低,软硬件不能共享和可靠性差的缺点。在以后的温湿控系统的研究中会更智能化,集成化。系统的各项性能指标也会更准确,更稳定可靠。温湿度应用领域非常广泛,如药品储存,动物养殖,档案管理,食品行业,空
9、调等狭小空间工业设备测温和控制。太阳能供热,制冷管道热量计量,中央空调分户热能计量等。1系统总体方案设计1.1 功能要求该系统主要由温湿度采集部分、CPU、1602显示模块和超限电路处理部分构成,以STC89C52单片机作为核心处理器。主要完成的功能有以下几点:1、通过数字温湿度传感器SHT10采集温湿度数据,即时传输给单片机; 2、单片机将收到的信号进行分析和处理,将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏;3、通过1602液晶显示屏完成温湿度的数据显示;4、给定温度湿度数值,设置不同的温湿度,接入蜂鸣器,实现越限报警;1.2设计思路电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及
10、报警模块部分。以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路,控制SHT10传感器采集的温湿度的转换,控制1602液晶屏的显示,以及蜂鸣器的报警。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由SHT10传感器来完成,它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换,可以直接与单片机相连接。而1602液晶显示屏是插针式,也可以直接与单片机相连接。因此不需要手动焊接等复杂的过程。具体步骤是:按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。通过SHT10传感器采集当前的温湿度值、再经单片机,将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。并且接入蜂鸣器。设置温度值,实现越限报警。1.3总体设计框图按照系统功能
11、的具体要求,在保证实现其功能的基础上,尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想,初步确定系统的方案如图1.1所示。单片机晶振电路1602显示器复位电路按键电路SHT10报警电路LED指示灯图1.1 总体设计框图图1.1 总体设计框图从图中可以看出,系统有微处理器模块、1602液晶显示模块、SHT10传感器模块、按键电路、复位电路、按键电路、晶振电路、报警电路和电源电路组成。在方案设计中,遵循简洁至上的原则,因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。该设计以STC89C52单片机为控制核心,实现温湿度采集及显示的基本功能。在设计系统时,为了更好地采用模块化设计法,分步的设计各个单元功
12、能模块,系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。2 芯片介绍2.1 STC89C52芯片功能特性:STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案,如图2.1所示。STC89C52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指
13、针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。主要性能:与MCS51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤
14、醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。STC89C52如图2.1所示。图2.1 STC89C52芯片管脚说明:VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平
15、时1,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口
16、管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口,如表2.1所示:表2.2表示了P3口的第二功能。表2.1管脚备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(计数器0外部输入)P3.5 T1(计数器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同
17、时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节2。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率2的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态AL
18、E禁止,置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向
19、放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.2 SHT10传感器 简介SHT10是家庭中Sensirion温湿度传感器系列。微型电路板上有被传感器集成的传感元件和信号处理电路,该传感器采用专利技术cmosens,保证高可靠性和长期稳定性的产品。传感器包括一个电容式高分子湿敏元件和一个能隙材料温度元件,和14位A/D转换器、串行接口电路进行无缝连接。所以,这个产品有较卓越的质量,迅速的响应,良好的抗干扰能力,高性价比的优
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