仓库温湿度检测系统的设计生毕设论文Word文件下载.docx

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实时检测粮仓环境温度和湿度，对于及时了解粮食的储存状况，防止粮食变质、腐烂非常重要。

因此，有效地检测粮仓的温湿度变化是一个重要的研究课题。

本文设计了一种基于单片机的简易粮仓温湿度实时检测系统。

系统主要包括温湿度信号采集电路、温湿度实时显示电路及温湿度的超限报警电路等。

系统采用集成数字式温度传感器DS18B20采集粮仓环境的温度，利用电容式湿度传感器HS1101与555定时器构成多谐振荡电路，将湿度信号转换为脉冲信号输出，通过测量脉冲信号频率实现粮仓湿度的测量。

系统采用液晶显示器LCD1602显示温湿度测量值，利用蜂鸣器和发光二极管进行声光报警，通过键盘调整温湿度超限报警的设定值。

本文设计的仓库温湿度实时检测系统具有测量准确度高、工作可靠、使用方便等优点，对于实现仓库环境温度和湿度的实时检测有一定的实际意义。

关键词：

温度测量；

LCD显示；

单片机；

传感器

Abstract

Thetemperatureandhumidityaretwoimportantparametersofindoorenvironment,inordertocontroltheindoortemperatureandhumidityenvironmentreal-time,thispaperintroducesimplementationprincipleoftemperatureandhumidityreal-timemonitoringsystembasedonMicrocontroller.Inthissystem,usedigitaltemperaturesensorDS18B20forindoortemperaturesignalacquisitionandusehumiditysensorHS1101forsignalacquisitionontheindoorhumidity,usingHS1101humiditysensorand555timerstoconstituteacircuittooutputpulsesignal.ThehumidityandthetemperaturesignalaresenttothemaincontrollerAT89C51microcontrollerforcomputing.Finally,displaythetemperatureandhumidityvaluesbytheLCD1602.Inaddition,thesystemcanalsosetupperandlowerlimitsoftemperatureandhumidityviathekeyboard,andtoalarmwhentemperaturegaugeandhumiditygaugerespectively,systemuseslight-emittingdiodeforlightemittingwarning.Thesystemhasfunctionofdisplayinganintuitiveaccurateeasytousereliableandsoon,canbeeasilyrealizereal-timeMonitoringindoortemperatureandhumidity.

Keywords:

Temperaturemeasurement;

Humiditymeasurement;

LCDpane;

Microcontroller

1绪论

1.1课题研究背景及意义

我国是一个人口众多的大国,科学储粮是保障人民粮食供应,促进社会安定的大事,粮仓温度的检测在科学储粮中占有重要地位，在大多数粮食存储企业,目前仍主要靠人工检测粮仓温度。

由于粮库占地面积大，粮仓分散，仓内温度测试点多，因而人工检测工作量大，效率低，检测周期长，容易漏检，而且测量器件损坏率高，测试精度难以保证。

控温储粮是使粮食在储藏期间保持一定的温度水平，达到安全储藏的目的。

控温储粮能保持粮食较好的品质，是目前比较先进的一种安全、经济、绿色的储粮技术，已成为当今科学储粮技术发展的新方向。

粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其它突发性事件而采取的有效措施，因此，粮食的安全储藏具有重要意义。

目前，中国地方及垦区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题。

根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度和湿度，以便及时采取相应的措施。

但大部分粮库目前还是采取人工测量温度和湿度的方法，这不仅使粮库工作人员工作量增大，且工作效率低，尤其是大型粮库的温度和湿度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。

据有关资料统计，中国每年因粮食变质而损失的粮食达数亿斤，直接造成的经济损失是惊人的。

影响粮食安全储藏的主要参数是粮食的温度和湿度，这两者之间又是互相关联的。

粮食在正常储藏过程中，含水量一般在12%以下（为安全状态），不会产生温度突变，一旦粮库进水、结露等使粮食的含水量达到20%以上时，由于粮粒受潮，胚芽萌发，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮食温度突然升高，必然引起粮食“发烧”和霉变，并可能形成连锁反应，从而造成不可挽回的损失。

因此设计出一种经济实用的粮库粮情温湿度智能检测系统是非常有必要。

1.2本文主要研究内容

1．完成系统总体方案设计；

2．进行方案的比较及论证；

3．进行主机及温湿度传感器的选择；

4．设计温湿度的采集电路。

5．设计温湿度的液晶显示电路。

6．设计系统硬件电路。

7．设计温湿度的超限报警电路。

8．完成系统软件流程的设计及编程。

2系统方案的设计

2.1系统功能及设计要求

1.基本功能

（1）具有粮仓环境的温度、湿度实时测量功能；

（2）具有将测量到的温湿度值用液晶LCD显示的功能；

（3）具有键盘设置温度、湿度的上下限报警值；

（4）具有温度、湿度超限声光报警功能。

2.设计要求

（1）监测对象：

仓库内储存物。

（2）检测得到的温、湿度数据可以实时显示。

温度范围：

-30℃～50℃。

温度测量的精度±

0.5oC,调节温度的超调量小于30%。

湿度检测范围：

10%～100%RH;

湿度测量的精度±

1%RH。

（3）用户可以自行设定监测粮仓中的温、湿度上、下限值。

超限报警。

（4）报警方式：

LED指示灯和蜂鸣器的声光报警。

（5）显示方式:

LCD显示实现温湿度的测量值。

2.2方案整体设计

本设计分为两个部分，一部分是由温湿度传感器组成的检测部分，另一部分是由单片机和LCD1602组成的主控与显示部分。

温度传感器和湿度传感器检测电路将检测到的数据送到单片机，单片机对接收到的数据进行处理并送到LCD1602，5V稳压电源给各个部分供电。

系统组成框图如图2.1所示。

图2.1系统组成框图

2.3方案论证

本系统通过单片机的控制从而实现温湿度值的采集、数据的实时显示、上下限的控制以及超限报警的功能。

此时，单片机作为微处理器在此起到核心的作用，作为测量型系统要有数据采集模块，即温湿度的采集。

经过输入通道，由微处理器拾取必要的数据信息。

微处理器对输入数据进行实时处理、显示，出现超限及时报警。

方案1系统组成及工作原理

方案1原理框图如图2.2所示。

在本方案中采用的是集成温度传感器AD590。

集成温度传感器AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。

属于电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。

根据特性分档，AD590的后缀以I、J、K、L、M表示。

例如AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路。

另外，AD590还有以下电子特性：

（1）流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：

IT/T=1μA/K

式中：

IT为流过器件（AD590）的电流，单位μA；

T为热力学温度，单位K。

（2）AD590的测温范围-55℃～+150℃。

（3）AD590的电源电压范围为4V～30V。

电源电压可在4V～6V范围变化，电流IT

变化1μA，相当于温度变化1K。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，

因而器件反接也不会损坏。

（4）输出电阻为710MΩ。

（5）精度高AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃。

测量温度与AD590电流及经过10K电阻输出电压。

在此模块中使用集成模拟温度传感器则必须使用A/D转换器，把传感器感应到的模拟信号转换成数字信号，再把数字信号直接传输到微处理器当中进行数据处理。

A/D转换器通常选用ADC0809，ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。

它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

ADC0809对输入模拟量要求：

信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；

输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

ADC0809具有IN0－IN7，8条模拟量输入通道。

A，B，C三条地址线的地址信号用于控制选择8条模拟量输入通道。

因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。

测量空气湿度的方法很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度，其中最常用的为电容式和电阻式两种。

本方案中采用CHR-01湿敏电阻。

CHR-01湿敏电阻适用于阻抗型高分子湿度传感器，它的工作电压为交流1V，频率为50Hz～2kHz，测量湿度范围为20%～90%RH，测量精度±

5%RH，工作温度范围为0～+85℃，最高使用温度120℃。

本方案中采用AT89C52,AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。

AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程。

其将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0和定时/计数器1外，还增加了一个定时/计数器2。

定时/计数器2的控制和状态位位于T2CON和T2MOD，寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2在16位捕获方式或16位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器，适用范围更广阔。

电子设计中常用的输出显示设备有：

LED数码管和LCD这两种。

在本方案中采用LED数码管，数码管是现在电子设计中使用非常普遍的一种显示设备，每个数码管由7个发光二极管按照一定的排列结构组成，根据七个发光