仓库温湿度检测系统的设计论文.doc

郑大自考毕业设计〔论文题目：仓库温湿度的监测系统指导教师：职称：学生姓名： 陈刚 学号：专 业： 电子信息工程 完成时间：年 月 日31 / 37.摘要本设计控制系统采用8031单片机为核心,利用AD590温度传感器和HS1100/HS1101湿度传感器进行采样、放大,通过A/D转换器MC14433进行模数转换,单片机对信号进行控制,从而实现对温度和湿度的检测和控制数码显示电路能显示当前的温湿度和预设温湿度关键词：单片机；传感器；温湿度；检测ABSTRACTThe designed control system adopts 8031 single chip microcomputer as the core, using AD590 temperature sensor and HS1100 / HS1101 humidity sensor sampling, amplification, through the A/D converter MC14433 modulus conversion, single-chip microcomputer to control signal, so as to realize the detection and control of the temperature and humidity.Digital display circuit, can display the current temperature and humidity and the preset temperature and humidity.Key words：SCM；Temperature；Humidity;Detection.目录摘要IABSTRACTII第 1 章 绪论11.1 粮仓温湿度检测技术的发展现状11.2 研究的意义11.3 本设计的结论2第 2 章 设计要求和设计方案选择32.1 设计要求32.2 系统的设计方案与组成3 设计思路32.2.2 本设计的结构框图32.3.传感器的选择42.3.1. 温度传感器的选择42.3.2 湿度传感器的选择42.4 信号采集通道的选择52.5 系统总体设计7第 3 章 硬件电路的设计83.1 信号采集8 温度传感器电路8 AD590主要特性8 摄氏温度测量电路9 湿度传感器93.1.2.1 HS1100/HS1101特点9 湿度测量电路9 多路开关11 温度多路检测信号的实现电路11 湿度多路检测信号的实现电路123.2 信号分析电路123.2.1 A/D转换电路123.2.1.1 MC14433 A/D 转换器特点123.2.1.2 MC14433与8031单片机的接口电路15 单片机8031基本电路163.2.2.1 8031的概述16 单片机复位电路18 系统时钟的设计18 单片机外围的设计193.3 显示与报警的设计20 显示键盘接口电路20 报警电路213.4 系统总图23第 4 章 软件设计244.1 模块组成。

244.2 标度变换244.3流程图244.3.1主程序流程图：254.3.2A/D转换流程图：264.3.3中断服务程序流程图：274.3.4 温度采样子程序流程图284.3.5键盘扫描子程序图29第 5 章 总结30致谢31参考文献32附录A 主程序33附录B 系统总图44.第 1 章 绪论仓库日常工作是进行防潮、防腐、防霉,做好"三防"直接影响到储备物资的使用寿命和工作的可靠性为了保证日常工作的顺利进行,要加强仓库内温度和湿度的监测工作传统的方法是用湿度表、毛发湿度表和双金属式测量计等测试器材进行人工检测,对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度和湿度误差大,随机性大,因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度控制系统粮食作为仓库内最重要的物资一种,做好它的储藏尤其关键一般温度对微生物的生长、繁殖有影响,大多数菌种生长繁殖的适宜温度是控制温度储藏粮食能保持粮食较好的品质,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,是一种集安全、经济、绿色的先进储粮技术,已成为当今科学储粮的技术发展的新方向作为本系统采用的单片机技术,已经普及到我们的生活、工作、科研各个领域,已经成为一个比较成熟的技术。

1.1粮仓温湿度检测技术的发展现状随着微型计算机和传感器技术的迅速发展,自动监测领域发生了巨大的变化,仓库的温度和湿度的监测控制方面的研究也有课明显的进展我国近年引进了许多国家和地区的仓库环境控制系统,对吸收国外先进经验、推动仓库温度湿度自动监测研究产生了积极的作用许多新技术和新工艺被应用到湿度测量领域中,如：瑞士Sensiron公司采用的CMOSens专利技术为高精度湿度传感器系统设置精度；国内外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能湿度传感器,对提高测量精度和分辨力起着重要的作用；智能湿度传感器从单通道向多通道的方向发展,为研制和开发多路湿度测控系统创造了条件,对增加测试功能起着积极的作用1.2研究的意义我国是人口大国,科学储粮是保障人民粮食供应,关系国计民生的战略大事目前,粮库中的温湿度的检测,基本上是人工检测,劳动强度大、繁琐,检测报警不够及时,加之粮库占地面积大,粮仓分散,仓内温度测试点多,造成工作量大,效率低,检测周期长,容易漏检,测量器件损坏率高,测试精度难以保障,造成库储粮食损失现象时有发生,为此国家每年在粮食储藏方面需要支付很高的费用,而设计并研制性能优良的粮库温湿度自动检测系统迫在眉睫,这样才能对促进社会发展,产生良好的经济价值起着重要的作用。

1.3设计构思考虑气候、环境因素对粮食的影响,该设计以8031单片机为控制模块,通过传感器组成的数据采集系统将仓内的温湿度进行采集,经过放大、MC14433A/D转换,与预先存储于单片机中保持正常粮食所需的温湿度进行比较,对粮仓的温湿度进行监测和控制,对超过报警规定值进行报警,同时还可以对实际情况来进行人工修改片内存储预设值该设计造价低廉、使用方便且测量准确第 2 章 设计要求和设计方案选择2.1 设计要求设计一个温湿度检测系统：(1) 基本功能：l 检测温度、湿度；l 显示温度、湿度；l 过限报警；(2) 主要技术参数 l 温度检测范围 ：l 测量精度 ：l 湿度检测范围 ：l 检测精度 ：l 显示方式 ：四位显示 2.2 系统的设计方案与组成2.2.1 设计思路本系统测量的是粮仓的温湿度,通过采样及A/D转换,将所测量的模拟信号转换为数学信号和键盘所设定的温湿度值一起送入单片机中,通过单片机对温湿度进行监测和控制,并通过报警装置对超过规定值进行报警2.2.2 本设计的结构框图通过分析可得本系统的总体框图如图2.1所示图2.1系统总体框图2.3 传感器的选择2.3.1 温度传感器的选择传感器是实现测量与控制的首要环节,是测控系统的关键部件,如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换,那么一切准确的测量和控制都将无法实现。

工业生产过程的自动化测量和控制,几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量,使设备和系统正常运行在最佳状态,从而保证生产的高效率和高质量方案一：采用热电阻温度传感器热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件铂的物理、化学性能极稳定,耐氧化能力强,电阻率较高,但价格贵,温度系数小按IEC标准测温范围-200～650℃；铜电阻的温度系数比铂电阻大；但其电阻率小,使用稳定性差在工业中用于-50～180℃测温方案二：采用集成芯片AD590AD590的测温范围在-55℃～+150℃之间,而且精度高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,使用可靠它只需直流电源就能工作,而且,无需进行线性校正,所以使用也非常方便,接口也很简单有很强的抗外界干扰能力AD590的测量信号可远传百余米综合比较方案一与方案二,本设计系统温度传感器采用方案二2.3.2 湿度传感器的选择测量空气湿度的方式很多,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电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。

方案一：采用HOS-201湿敏传感器HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器,它的工作电压为交流1V以下,频率为50HZ～1KHZ,测量湿度范围为0～100%RH,温度范围为0～50℃这种传感器原是用于开关的传感器,不能在宽频带范围内检测湿度,因此,主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平方案二：采用HS1100/HS1101湿度传感器HS1100/HS1101电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件,其电容量随着所测空气湿度的增大而增大不需校准的完全互换性,高可靠性和长期稳定性,快速响应时间,专门设计为固态聚合物结构,由顶端接触〔HS1100和侧面接触〔HS1101两种封装产品,适用于线性电压输出和频率输出两种电路,适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等相对湿度在1%--100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF,其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃,可见精度是较高的综合比较方案一与方案二,方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求,但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性,可有效地利用其线性特性而且还不具备在本设计系统中对温度-30～50℃的要求,因此,我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。

2.4 信号采集通道的选择在本设计系统中,温度输入信号假设为8路的模拟信号,需要多通道结构方案一：采用多路并行模拟量输入通道结构框图如图2.2所示图2.2多路并行模拟量输入通道这种结构的模拟量通道特点为：(1) 可以根据各输入量测量的额要求选择不同性能档次的器件总体成本可以做得较低2) 硬件复杂,故障率高3) 软件简单,各通道可以独立编程方案二：采用多路分时的模拟量输入通道结构框图如图2-3所示这种结构的模拟量通道特点为：(1) 对ADC、S/H要求高2) 处理速度慢3) 硬件简单,成本低4) 软件比较复杂图2.3多路分时的模拟量输入通道综合比较方案一与方案二,方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求,比较其框图,方案二更具备硬件简单的突出优点,所以选择方案二作为信号的输入通道2.5 系统总体设计本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号,和A/D模拟数字转换芯片的性能,以8031基本系统为核心的一套检测系统,其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计结构框图如图2.4所示图2.4系统总体框图第 3 章 硬件电路的设计3.1 信号采集信号采集系统包括温度传感器电路、湿度传感器电路和多路开关组成。

3.1.1 温度传感器电路集成温度传感器AD590 是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流型温度传感器一、AD590主要特性AD590是电流型温度传感器,通过对电流的。