本科毕业设计---基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计检测报告.doc
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1、盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)毕业设计说明书基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计专业自动化学生姓名班级B自动化学号指导教师完成日期毕业设计说明书(毕业论文)独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书(毕业论文)是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人,均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书(毕业论文)作者签名(手写): 日期: 年 月 日指导教师签名(手写):日期: 年 月 日基于单片机的粮仓湿度检测报
2、警系统设计摘 要:本设计是基于单片机为控制器设计的湿度检测报警系统,主要由湿度传感器、数码管显示、单片机控制、蜂鸣器报警、设置按键、复位电路和USB连接器等七个部分组成。以AT89C52单片机为控制中心,使用SHT10数字温湿度传感器为传感器,通过SHT10数字温湿度传感器检测粮仓的当前湿度并显示湿度数值,并且能主动设置湿度的警戒范围。从而达到当实时的粮仓湿度在警戒范围内时绿灯亮,无报警;而当实时的粮仓湿度超过警戒范围时,红灯亮起且蜂鸣器发出报警。由此完成本设计所要求的对粮仓的湿度检测和报警功能。本设计是自动检测报警系统,与以往的人工检测有很大不同。相对于以前的人工检测有较大的优势,可以解决人
3、工检测存在的费时费力,效率低下,湿度检测误差大,检测随机性大等缺点。本设计不仅造价低廉、使用方便而且测量准确。由于上述优点,本设计很利于在我国进行大规模的推广,可以提高我国粮食存储的能力,对我国的粮食存储做出巨大贡献,同时也有利于国家的长治久安提供物质保障。关键词:湿度;蜂鸣器;液晶显示;单片机Based MCU granary humidity detection alarm system designAbstract:The design is based on single-chip controller design humidity detection alarm system, m
4、ainly by the humidity sensor, digital display, microprocessor control, buzzer alarm, set the button, reset circuit and USB connectors seven parts. AT89C52 microcontroller as the control center to use SHT10 digital temperature and humidity sensors sensor, SHT10 digital temperature and humidity sensor
5、 detects the granary of the current humidity and displays humidity values, and can take the initiative to set up the alert humidity range. When the barn so as to achieve real-time alert humidity range when the green light, no alarm; And when real barn humidity exceeds the warning area, the red light
6、 and buzzer alarm. Thus completing the design requirements for the granary humidity detection and alarm function. This design is the automatic detection and alarm systems, conventional manual testing are very different. Compared to the previous manual inspection have greater advantages, can be solve
7、d manually detect the presence of time-consuming, inefficient, humidity detection error, detection of randomness and other shortcomings. The design is not only low cost, easy to use and accurate measurement. Due to the above advantages, the design is very conducive to large-scale promotion in our co
8、untry, can improve the ability of Chinas grain storage, grain storage on China made great contributions, but also conducive to the countrys long-term stability to provide material security.Key words: Humidity; buzzer; LCD; SCM目 录1 概 述11.1 课题研究背景及意义11.2 课题设计内容11.3 课题设计目标21.4 课题预测效果22 系统总体方案设计32.1 湿度检
9、测报警系统原理32.2 总体思路32.3 具体模块33 系统的硬件设计与实现53.1 主控制模块53.2 检测模块93.3 显示模块123.4 报警模块143.5设置模块153.6复位模块164 系统的软件设计174.1 中断子程序174.2 主函数程序174.3 显示子程序204.4 按键子程序215 系统调试235.1 软件调试235.2 硬件调试25参 考 文 献28致 谢29附 录30附录1:程序清单30附录2:设计图纸40附录3:元器件目录表44盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)基于单片机的粮仓湿度检测报警系统设计1 概 述 1.1 课题研究背景及意义 随着时代科技的迅速发展
10、,微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的一起仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器发生巨大变化,并出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得到了显著的提高。同时传感器技术作为新技术革命和信息社会的重要技术基础。是现代科技的开路先锋。传感器技术、通信技术、计算机技术、分别对应信息技术中的采集、传输和处理。世界上技术发达的国家对传感其技术开发都十分的重视。这些技术的发展也为粮仓的湿度检测报警系统的发展提供了科学依据。从古至今,粮仓粮食的存储是否得当对国家的经济能否正常合理的发展具有相当重要
11、的影响。并且,由于目前我国巨大人口数量的现状,因此粮食存储的形势无形中变得更加严峻了。而当前我国大多数的粮仓由于经济水平和科技水平的限制,依然使用着很原始的传统的人工粮仓管理模式。这种管理模式存在相当多的缺点,不仅仅浪费了大量的人力和物力,而且监测的效果很一般,于是新型的粮仓湿度检测报警系统就孕育而生。该系统基于单片机技术,利用湿度传感器进行湿度信号的检测并且对检测数据进行分析,由单片机决定是否进行需要报警,来通知相关人员对粮仓的粮食存储现状进行对应的措施。由于该设计是自动控制系统,运用了精度较高的湿度传感器,而且能够进行报警,因此可以解决传统的人工检测存在的费时费力,效率低下,湿度检测误差大
12、,检测随机性大等缺点。基于该系统造价低廉和使用方便且测量准确的特点,因此可以进行大规模推广。这将势必大大改善我国的粮食存储环境,解决我国的粮食存储难题,给我国的经济发展和社会的长治久安提供最最基础的物质保障。1.2 课题设计内容 本设计是以AT89C52单片机为核心来实现对湿度信号的测量。本设计以AT89C52单片机为控制核心,通过SHT10数字温湿度传感器来检测实时的湿度信号,由LCD1602进行实时湿度数值的显示和湿度限值的设定,由二极管简单直观的表现湿度是否正常,并可通过蜂鸣器进行报警。本设计的基本内容如下:a. 实现湿度测量;b. 模块化电路设计包括:湿度检测模块、主控模块、显示模块、
13、报警模块以及设置模块;c. 使用液晶显示显示湿度的数值;d. 设计Proteus程序,实现软件对湿度的仿真检测及报警;e. 设计出硬件实物,实现现场湿度检测及报警。1.3 课题设计目标1.3.1 基本功能a. 检测湿度b. 显示湿度c. 过限报警 1.3.2 主要技术参数a. 湿度检测范围: 20 90% RHb. 检测精度:5% RHc. 显示方式:液晶显示d. 报警方式:三极管驱动的蜂鸣器报警1.4 课题预测效果a. 用Proteus软件实现对湿度的准确检测及报警;b. 制作出硬件实物实现对湿度的准确检测及报警。2 系统总体方案设计2.1 湿度检测报警系统原理湿度检测报警系统的基本工作原理
14、:由SHT10温湿度传感器检测湿度信号,将信号传递给AT89C52单片机,由单片机对信号进行分析并将湿度数据显示在LCD016L液晶显示屏上。此外会对实时湿度信号与之前设定好的湿度范围进行对比,当实时湿度在范围内时,亮起绿灯。反之,当超出范围时,则将亮起红灯,并且蜂鸣器发出报警1。 2.2 总体思路湿度检测报警系统是一种专门用来检测环境湿度并对超出设定范围的湿度信号进行报警的装置。湿度检测报警系统主要由四个部分构成:检测电路、显示电路、主控电路、报警电路、设置电路以及复位电路2。a. 研究方法:以单片机为核心,先设计原理图,用Keil软件进行编程并调试,并用Proteus软件进行仿真,最后用P
15、rotel 画出PCB原理图,并制作出实物。电路模块主要由检测模块、显示模块、主控模块、报警模块、设置模块组成。b. 技术路线:如图2-1所示图2-1 技术路线图c. 设计方案:湿度传感器检测实时湿度信号,将信号传递给单片机,由单片机进行分析控制,再将信号传递给显示模块显示,传递给报警模块决定是否报警。2.3 具体模块根据上述总体路线的分析,湿度检测报警系统设计具有以下模块:检测模块、显示模块、主控模块、报警模块、设置模块、复位模块。各模块作用如下:a. 检测模块:检测电路使用了SHT10温湿度传感器,本传感器是由1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件组成,并且与1个2-swire数字接
16、口和1个14位A/D转换器在单芯片里面无缝结合,从而使该产品获得功耗低、反应速度快、抗干扰能力强大的优点3。b. 显示模块:显示电路采用LCD1602液晶显示屏来动态显示,便于观测,为了是液晶显示能够显示清晰,需要加一个可调电阻来调节显示屏的亮度4。c. 主控模块:其控制核心为AT89C52单片机,AT89C52可以完成待测信号的计数,译码,显示以及对蜂鸣器的控制。AT89C52是一个低电压的,高性能的CMOS8位单片机,片内含有8k bytes的可以反复擦写Flash只读程序存储器与256 bytes随机存取数据存储器(RAM),器件采用了ATMEL公司的非易失性存储和高密度的技术生产,并兼
17、容了标准的MCS-51指令系统,片内有通用的8位中央处理器与Flash存储单元5。d. 报警模块:报警电路主体由2个发光二极管和1个蜂鸣器组成,检测到的湿度在设定范围内时绿灯亮起,超过设定范围则红灯亮起且蜂鸣器发出报警6。e. 设置模块:设置电路主要由4个按键组成,起到的是对湿度报警范围进行设置的作用7。f. 复位模块:复位模块主要由2个电阻,1个电容和1个按键组成,起到电路复位作用。433 系统的硬件设计与实现3.1 主控制模块3.1.1 AT89C52的介绍如图3-1所示,为AT89C52的硬件结构图。AT89C52单片机的内部结构与MCS-51系列单片机的构成基本相同。CPU是由运算器和
18、控制器所构成的。运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。控制器是单片机的指挥控制部件,主要任务的识别指令,并根据指令的性质控制单片机各功能部件,从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。它的程序存储器为8K字节可重擦写Flash闪速存储器,闪烁存储器允许在线+5V电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为256字节RAM。AT89C52单片机的指令系统和引脚功能与MCS-51的完全兼容8。图3-1 AT89C52硬件结构图单片机的最小系统如图3-2所示,第9引脚是复位输入端,在接上电阻,电容和开关之后够成上电复位电路。第18引脚和19引脚接时钟
19、电路,在片内振荡器倒相放大器的输入,由XTAL1接微调电容的一端和外部晶振构成,在片内振荡器倒相放大器的输出,由XTAL2接微调电容的另一端和外部晶振构成9。图3-2 单片机最小系统3.1.2 AT89C52的引脚功能AT89C52是8位的通用微处理器,其使用工业标准的C51内核,内部功能与管脚的排布方面和通用的8xc52相似,主要是针对会聚调整方面的功能控制。功能包括会聚主IC的内部寄存器和数据RAM以及外部接口。主要管脚有:XTAL1和XTAL2这两个振荡器输入输出的端口,外接了1个12MHz晶振10。RST是复位输入端口,外接的电阻和电容组成了复位电路。VCC和VSS是供电的端口,分别接
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