恒温恒湿控制系统的设计与实现教程文件.doc
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1、精品文档根据调查资料分析:大学生的消费购买能力还是有限的,为此DIY手工艺品的消费不能高,这才有广阔的市场。(二)创业弱势分析调研提纲:(1) 专业知识限制世界上的每一个国家和民族都有自己的饰品文化,将这些饰品汇集到一起再进行新的组合,便可以无穷繁衍下去,满足每一个人不同的个性需求。500元以上1224%(二)大学生对DIY手工艺品消费态度分析(一)大学生的消费购买能力分析“碧芝”隶属于加拿大的公司。这家公司原先从事首饰加工业,自助首饰的风行也自西方,随着人工饰品的欣欣向荣,自制饰品越来越受到了人们的认同。年碧芝自制饰品店在迪美购物中心开张,这里地理位置十分优越,交通四八达,由于是市中心,汇集
2、了来自各地的游客和时尚人群,不用担心客流量问题。迪美有多家商铺,不包括柜台,现在这个商铺的位置还是比较合适的,位于中心地带,左边出口的自动扶梯直接通向地面,从正对着的旋转式楼拾阶而上就是人民广场中央,周边、条地下通道都交汇于此,从自家店铺门口经过的的顾客会因为好奇而进看一下。在上海, 随着轨道交通的发展,地铁商铺应运而生,并且在重要商圈已经形成一定的气候,投资经营地铁商铺逐渐为一大热门。在人民广场地下的迪美购物中心,有一家DIY自制饰品店-“碧芝自制饰品店”专业:电气工程及其自动化学号: 9310080411 Hebei Normal University of Science & Techn
3、ology本科毕业设计(自然科学) 题 目: 恒温恒湿控制系统的设计与实现(偏硬) 院(系、部): 河北科技师范学院机电科学与工程系 学 生 姓 名: 李浩儒 指 导 教 师: 刘士光 职 称 教授 2012年 5 月 29 日河北科技师范学院教务处制 精品文档资料目录1.学术声明 页2.河北科技师范学院本科毕业论文(设计) 页3.河北科技师范学院本科毕业论文(设计)任务书 页4.河北科技师范学院本科毕业论文(设计)开题报告 页5.河北科技师范学院本科毕业论文(设计)中期检查表 页6.河北科技师范学院本科毕业论文(设计)答辩记录表 页7.河北科技师范学院本科毕业论文(设计)成绩评定汇总表 页8
4、河北科技师范学院本科毕业论文(设计)工作总结 页9其他反映研究成果的资料(如公开发表的论文复印件、效益证明等) 页河北科技师范学院本科毕业设计恒温恒湿箱控制系统的设计与实现(偏硬)院(系、部)名 称 : 河北科技师范学院 专 业 名 称: 电气工程及其自动化 学 生 姓 名: 李浩儒 学 生 学 号: 9310080411 指 导 教 师: 刘士光 2012年 5 月 19 日河北科技师范学院教务处制 学 术 声 明本人呈交的学位论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容
5、。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。本人签名: 日期: 指导教师签名: 日期: 摘 要本文利用AT89C52单片机设计一个温室的温湿度控制系统,对给定的温湿度进行控制并实时显示,其中温湿度信号各有四路,系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段。系统硬件主要由电源电路、温度采集电路、湿度采集电路、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成。使用温度传感变送器获得温度的感应电压,经处理后送给单片机。单片机将给定的温度与测量温度的相比较,得出偏差量,然后根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较
6、高的固态继电器开关担任,采用PWM控制方法,改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电磁阀开关的导通时间,达到蒸汽控制目的。通过键盘输入控制信息,并能将控制箱内的实时信息通过LED显示出来,实现人机对话。关键词: 单片机;信号采集;温湿度控制;LED显示;AbstractThis text uses the type AT89C52 one-chip computer to control the temperature and humidity, real-time control temperature and constant temperature permanent wet
7、case control system of the humidity. the constant temperature, permanent wet control cabinet are gathered the temperature , humidity which test the case by No. two sensor , give to 8051 microprocessor dealing with by, lowering the temperature , humidification , dehumidifying , alarm ,etc. continue t
8、he electric device respectively. According to need , is it control information is and can real-time information of control cabinet through LED show come out to input through keyboard, realize man-machine dialogue. Keywords: one-chip computer;signal gathering;temperature and humidity control;LED moni
9、tor目 录摘 要IAbstractI1 绪论11.1 论文研究背景与意义11.2 主要研究内容12 系统总体设计22.1方案设计22.2控制系统测控设定22.3控制系统组成23.硬件设计33.1单片机的选择33.2 AT89C52系列单片机介绍43.2.1 AT89C52基本特征43.2.2 AT89C52单片机内部组成结构53.2.3 AT89C52的引脚功能53.2.4 AT89C52的储存器83.3传感器的选型及其性能特征123.3.1 温度传感器 DS18B20123.3.2 湿度传感器 HIH3610133.4 单片机外围电路设计153.4.1 单片机最小电路153.4.2 温度传
10、感器电路163.4.3 湿度传感器电路173.4.4 A/D转换电路173.4.4 LED显示电路183.4.5 执行机构电路193.4.5键盘输入与报警194 软件设计20结论24参考文献24致谢25 1 绪论 1.1 论文研究背景与意义恒温恒湿箱也称恒温恒湿试验机、恒温恒湿实验箱、恒温机,可用于检测材料在各种环境下性能的设备及试验各种材料耐热、耐寒、耐干、耐湿性能。适合电子、电器、通讯、仪表、车辆、塑胶制品、金属、食品、化学、建材、医疗、航天等制品检测质量之用。随着我国工业产品研制的需要,近几年来,我国从国外引进了大批试验系统,为我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用,但由于其本身的复杂性
11、,使得试验箱在运行中出现了许多问题,而且出现了问题不能及时解决,大大延长了试验周期,影响了产品的研制工作。随着现代农业的发展,恒温恒湿箱的应用越来越广泛(比如菌种的培养、幼苗的培育以及设施仪器仪表的校准等),并要求其性价比更高,使用寿命更长,使用费用更少(省电),响应速度更快。而采用单片机来对温度和湿度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温湿度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。基于此,本课题围绕恒温恒湿箱系统的设计与实现进行研究。1.2 主要研究内容恒温恒湿的控制系统主要有以下几个方面:加热系统、制冷系统、除湿系统、 加湿系统、电气控制系统。
12、具体的要根据恒温恒湿的温度范围、湿度范围去设计.以单片机为控制器,结合温度传感变送器、LED显示器等,组成一个恒温恒湿控制系统。使用温度传感变送器获得温度的感应电压,经处理后送给单片机。单片机将给定的温度与测量温度的相比较,得出偏差量,然后根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任,采用PWM控制方法,改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电磁阀开关的导通时间,达到蒸汽控制目的。2 系统总体设计2.1方案设计恒温恒湿控制系统,主要要完成对温度、湿度的采集、显示以及设定等工作,从而实现对温湿度的控制,以达到恒温恒湿的目的。传统采用铂电阻充当测温器件的方案,虽然
13、其中段测量线性度好,精度较高,但是测量电路的设计难度高 ,且测量电路系统庞大,难于调试 ,而且成本相对较高。鉴于上述原因,本系统采用DS18B20充当测温器件。外部温度信号经 DS18B20将输入的模拟信号转换成8位的数字信号, 通过并口传送到单片机系统。单片机系统将接收的数字信号译码处理,通过LED将温度显示出来,同时单片机系统还将完成键盘扫描 、按键温度设定、超温报警等程序的处理 ,将处理的温度信号与系统设定温度值比较,形成可以控制制冷、制热与停止工作三种工作状态,从而实现温度的智能化。湿度传感器选用HIH3610型传感器,将湿度信号由传感器进行采集,经单片机将其与设定湿度进行比较,进而控
14、制加湿、干燥,达到恒湿控制。2.2控制系统测控设定1. 能够实时采集与显示环境温度、湿度等参数。2. 能够根据要求变化通过键盘输入改变对参数的设置,以满足不同的要求达到最佳效果;3. 声音报警功能;4. 根据检测到的信号,实时控制执行机构的开启与关断。2.3控制系统组成本设计是以AT89C52单片机为核心的自动控制系统,硬件系统由键盘输入电路、LED显示电路、传感器、A/D转换、隔离开关和执行电路、报警电路等组成。硬件系统原理框图如图2.1所示:单片机LED显示报警键盘输入隔离开关加热器温度传感器A/D转换制冷器加湿器湿度传感器干燥器图2.1 测控系统硬件组成原理框图传感器一般输出的为模拟量,
15、需要通过A/D转换,转换为单片机能够接收的数字信号,若模拟信号太弱,还需经过运算放大器放大信号。键盘输入的是系统参数的上、下限极限值,若检测到的信号值出现不在此极限区间的情况,单片机就会驱动蜂鸣器产生报警,此时就需要执行机构控制室内环境相应的改变,使得环境参数重新回到设定的理想区间。3.硬件设计硬件元器件的选择,必须考虑到功能的实现、器件的适时性、价格和通用性等几个方面。在电路的设计中,在实现所要求功能的基础上,尽量使电路简单。3.1单片机的选择计算机的产生加快了人类改造世界的步伐,但是它毕竟体积庞大。单片机(微控制器)就是在这种情况下诞生的。微控制器,亦称单片机或者单片微型计算机。它是把中央
16、处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(1/0) 等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。它的结构与指令功能都是按照工业控制的要求设计的,在智能控制系统中,微控制器得到了广泛的应用。单片机目前己被广泛地应用于家电、医疗、仪器仪表、工业自动化、航空航天等领域。市场上比较流行的单片机种类主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列单片机,Motorola公司的M6800系列单片机,Intel公司的MCS96系列单片机,Microchip公司的PIC系列单片机等。各个系列的单片机各有所长,在处理速度、稳定性、I/O
17、能力、功耗、功能、价格等方面各有优劣。这些种类繁多的单片机家族,给我们单片机的选择也提供了很大的余地。本设计选用AT89C52单片机,它是一种低功耗、低价格,高性能8位微处理器。3.2 AT89C52系列单片机介绍AT89C52 是美国ATMEL 公司生产的低电压,高性能CMOS 8 位单片机,片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准MCS-51 指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8 位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元,功能强大的AT89
18、C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。3.2.1 AT89C52基本特征AT89C52系列单片机主要性能参数如下:与MCS-51产品指令和引脚完全兼容8k字节可重擦写Flash闪速存储器1000次擦写周期全静态操作:0Hz-24MHz三级加密程序存储器256字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器8个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式。AT89C52 提供以下标准功能:8k字节Flash 闪速存储器,256字节内部RAM,32 个I/O 口线,3 个16 位定时/计数器,一个6 向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89
19、C52 可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。3.2.2 AT89C52单片机内部组成结构AT89C52单片机的内部结构如图3.1所示: 图3.1 AT89C52 内部结构3.2.3 AT89C52的引脚功能引脚功能说明如图3.2:Vcc:电源电压GND:地P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口P
20、0写“1”时,可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8 位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。图3.2 AT89C52单片机封装图P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是,P1.0 和P
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