温湿度环境试验箱设计
毕业设计论文中文毕业设计论文中文温湿度环境试验箱在如今的生产中扮演的角色越来越重要。它用于检测电子、电器、食品、汽车、橡胶、塑料胶、金属等产品在各种恶劣环境下的可靠性能、稳定性能等参数，为生产者发明者提供预测和改进产品质量及可靠性的依据。温湿度环境试验箱较于普通的温湿度控制系统最大的区别在于对控制的精确度和达到指定温度后的稳定度要求较高。本文详细说明了温湿度控制系统的工作原理，完成了温湿度环境试验箱的硬件设计和软件设计。系统软件完成了数据采集，处理，以及温度控制等功能。软件由C语言实现，具体包括EEPROM，液晶显示模块，温湿度数据采集模块等。关键词 温湿度控制，软件设计，STC89C52单片机
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 3
2总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计原理 3
3硬件设计 4
3.1 总体设计 4
3.2 温湿度检测模块硬件 4
3.3 显示模块硬件设计 6
3.4 EEPROM存储器模块 7
3.5 按键模块 8
3.6 单片机模块 8
3.7 温湿度控制系统电路图 9
4软件设计 10
4.1 软件系统概述 10
4.2 主程序模块 10
4.3 温湿度传感器软件设计 11
4.4 液晶显示模块软件设计 12
4.5 EEPROM模块软件设计 15
4.6 温湿度阈值软件设计 19
4.7 主程序设计 22
5 软硬件调试 22
5.1 Keil软件的介绍及使用 23
5.2 软件调试 23
5.3下载程序 24
5.4 硬件调试 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录 程序 30
1 绪论
1.1研究的背景及意义
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温度是用来表示物体冷热程度的物理量，从微观上来讲就是物体分子热运动的剧烈程度。温度出现在自然科学的各个领域中，这其中包括物理、地质学、化学及大气科学等。例如在物理中，物体的热平衡体现在它的温度上，温度会造成固体的热胀冷缩，温度同样也是热力学的重要参数之一。而在化学中，温度则会影响反应速率及化学平衡。大气层中气体的温度一般是指气温，是气象学常用名词，它直接受日射程度所影响：日射越多，气温越高。总而言之，温度是生活中不可或缺极其重要的一个物理量，它在各个方面都影响着我们的生产生活。
湿度一般是指气象学中的空气湿度，它是空气中水蒸气的含量，即空气的潮湿程度。值得注意的是，空气中的液态或者固态的水不算在湿度中。湿度为零的空气即不含水蒸气的空气也被称作干空气，干空气是一种理想气体，但随着空气中水蒸气的比例的增高，他的理想性会变的越来越低。表达湿度的度量值有很多，生产生活中一般使用相对湿度（RH）来表示空气湿度。相对湿度（RH）显示的是水蒸气的饱和度，它是绝对湿度与最高湿度的比值。绝对湿度是指一定体积下空气中所含有水蒸气的质量，他的最大限度是饱和状态的最高湿度。空气的温度湿度上限成正比，也就是说，同样多的水蒸气，温度越高，相对湿度（RH）越低；反之，温度越低，相对湿度（RH）越高。所以在计算相对湿度（RH）时必须提供当前环境的温度。
温湿度作为我们生产生活中不可或缺的物理量，对它们的研究特别是对于温湿度控制方法的研究一直都在进行中。通过复合型温湿度传感器检测温湿度，使用单片机进行编程，实现智能温湿度控制，不仅成本低，易于控制，而且灵活性极强，可以随时判定环境温度并加以调节，从而提高环境温湿度的控制指标，可以大幅度提高产品质量。在环境试验中，温度和湿度作为最为常见同时也是人们生活中接触最多的物理量，温湿度控制更是重中之重。
1.2 国内外研究现状
从早期的定值温度控制方法，到PID温度控制算法，再到模糊PID控制方法，再到最近兴起的神经网络控制方法。温湿度控制方法在不断的改进以适应生产生活的需要。
定值温度控制。顾名思义，以一个定值作为参考量，调节温湿度。这种早期的温度控制方法有很多的缺点，但是由于设计简单，价格低廉，所以广泛应用于不需要精确控制的温湿度控制系统中。温湿度控制和一般的机械控制不同，它具有较强的滞后性，而定值温度控制最大缺点就在于此，一般的定值控制算法，是设定一个阈值，当环境温度超过它时，便停止加热装置，但是加热装置的余热会促使温度继续升高，而环境内温湿度也会受到其他干扰，例如受热不均、外来冷却源干扰等，最终导致难以调节环境温度到指定温湿度。当对环境温湿度调节精度不高时，定值温度控制不失为一种好的方法，目前国内还有许多老式锅炉使用这种控制方法。
定值温度控制不能满足精确控制，后来人们使用PID温度控制。PID是自动控制中一种著名控制方法，它通过控制反馈调节设备输出功率。就温湿度控制来说，当设定温度距离环境温度较远时，反馈系数较大，输出功率较大；当设定温度距离环境温度较近时；反馈系数逐渐降低，同时输出功率开始降低；最终，当环境温度等于设定值时，输出功率为零。这样可以达到精确控制的目的。PID控制算法可以实现精确温度控制，但是它同样也有不少的缺点。PID控制由比例控制、微分控制和积分控制组成。一个完整的PID控制过程包括三个部分传感器测的数据、控制器决定、输出设备的反应。PID控制系数的确定需要人员反复的调节输入数据来测量输出数据，通过输入数据和输出数据的关系来确定控制系数，该控制系数很难通过固定计算公式计算得到，人工调试对工程师的经验要求有很高的要求。所以PID控制虽然可以实现精确控制，但是控制精度完全取决于所选控制系数。如果控制系数选的不佳，那么相应的控制效果就会很差。所以PID控制虽然优于定值控制，但是实现难度也要比定值控制难上不少。
PID控制最早可以追溯到1890年减速器设计，后来在船舶的自动操作中不断的发展。随着现代工业的发展，PID控制器逐渐电子化，通过软件实现，这样的价格相对低廉，同时还能保证很高的灵敏度。
由于传统PID控制器的控制系数难以确定的缺点。模糊PID控制器应运而生。模糊PID控制器包括两个部分，一是传统PID控制器，一是模糊化模块。与传统PID控制器相比，模糊PID控制器的模糊化模块主要是找出PID控制的三个参数之间模糊关系，根据确定的模糊规则对三个参数进行实时调节。模糊PID控制器在温度控制中应用非常广。
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 3
2总体设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 设计原理 3
3硬件设计 4
3.1 总体设计 4
3.2 温湿度检测模块硬件 4
3.3 显示模块硬件设计 6
3.4 EEPROM存储器模块 7
3.5 按键模块 8
3.6 单片机模块 8
3.7 温湿度控制系统电路图 9
4软件设计 10
4.1 软件系统概述 10
4.2 主程序模块 10
4.3 温湿度传感器软件设计 11
4.4 液晶显示模块软件设计 12
4.5 EEPROM模块软件设计 15
4.6 温湿度阈值软件设计 19
4.7 主程序设计 22
5 软硬件调试 22
5.1 Keil软件的介绍及使用 23
5.2 软件调试 23
5.3下载程序 24
5.4 硬件调试 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录 程序 30
1 绪论
1.1研究的背景及意义
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温度是用来表示物体冷热程度的物理量，从微观上来讲就是物体分子热运动的剧烈程度。温度出现在自然科学的各个领域中，这其中包括物理、地质学、化学及大气科学等。例如在物理中，物体的热平衡体现在它的温度上，温度会造成固体的热胀冷缩，温度同样也是热力学的重要参数之一。而在化学中，温度则会影响反应速率及化学平衡。大气层中气体的温度一般是指气温，是气象学常用名词，它直接受日射程度所影响：日射越多，气温越高。总而言之，温度是生活中不可或缺极其重要的一个物理量，它在各个方面都影响着我们的生产生活。
湿度一般是指气象学中的空气湿度，它是空气中水蒸气的含量，即空气的潮湿程度。值得注意的是，空气中的液态或者固态的水不算在湿度中。湿度为零的空气即不含水蒸气的空气也被称作干空气，干空气是一种理想气体，但随着空气中水蒸气的比例的增高，他的理想性会变的越来越低。表达湿度的度量值有很多，生产生活中一般使用相对湿度（RH）来表示空气湿度。相对湿度（RH）显示的是水蒸气的饱和度，它是绝对湿度与最高湿度的比值。绝对湿度是指一定体积下空气中所含有水蒸气的质量，他的最大限度是饱和状态的最高湿度。空气的温度湿度上限成正比，也就是说，同样多的水蒸气，温度越高，相对湿度（RH）越低；反之，温度越低，相对湿度（RH）越高。所以在计算相对湿度（RH）时必须提供当前环境的温度。
温湿度作为我们生产生活中不可或缺的物理量，对它们的研究特别是对于温湿度控制方法的研究一直都在进行中。通过复合型温湿度传感器检测温湿度，使用单片机进行编程，实现智能温湿度控制，不仅成本低，易于控制，而且灵活性极强，可以随时判定环境温度并加以调节，从而提高环境温湿度的控制指标，可以大幅度提高产品质量。在环境试验中，温度和湿度作为最为常见同时也是人们生活中接触最多的物理量，温湿度控制更是重中之重。
1.2 国内外研究现状
从早期的定值温度控制方法，到PID温度控制算法，再到模糊PID控制方法，再到最近兴起的神经网络控制方法。温湿度控制方法在不断的改进以适应生产生活的需要。
定值温度控制。顾名思义，以一个定值作为参考量，调节温湿度。这种早期的温度控制方法有很多的缺点，但是由于设计简单，价格低廉，所以广泛应用于不需要精确控制的温湿度控制系统中。温湿度控制和一般的机械控制不同，它具有较强的滞后性，而定值温度控制最大缺点就在于此，一般的定值控制算法，是设定一个阈值，当环境温度超过它时，便停止加热装置，但是加热装置的余热会促使温度继续升高，而环境内温湿度也会受到其他干扰，例如受热不均、外来冷却源干扰等，最终导致难以调节环境温度到指定温湿度。当对环境温湿度调节精度不高时，定值温度控制不失为一种好的方法，目前国内还有许多老式锅炉使用这种控制方法。
定值温度控制不能满足精确控制，后来人们使用PID温度控制。PID是自动控制中一种著名控制方法，它通过控制反馈调节设备输出功率。就温湿度控制来说，当设定温度距离环境温度较远时，反馈系数较大，输出功率较大；当设定温度距离环境温度较近时；反馈系数逐渐降低，同时输出功率开始降低；最终，当环境温度等于设定值时，输出功率为零。这样可以达到精确控制的目的。PID控制算法可以实现精确温度控制，但是它同样也有不少的缺点。PID控制由比例控制、微分控制和积分控制组成。一个完整的PID控制过程包括三个部分传感器测的数据、控制器决定、输出设备的反应。PID控制系数的确定需要人员反复的调节输入数据来测量输出数据，通过输入数据和输出数据的关系来确定控制系数，该控制系数很难通过固定计算公式计算得到，人工调试对工程师的经验要求有很高的要求。所以PID控制虽然可以实现精确控制，但是控制精度完全取决于所选控制系数。如果控制系数选的不佳，那么相应的控制效果就会很差。所以PID控制虽然优于定值控制，但是实现难度也要比定值控制难上不少。
PID控制最早可以追溯到1890年减速器设计，后来在船舶的自动操作中不断的发展。随着现代工业的发展，PID控制器逐渐电子化，通过软件实现，这样的价格相对低廉，同时还能保证很高的灵敏度。
由于传统PID控制器的控制系数难以确定的缺点。模糊PID控制器应运而生。模糊PID控制器包括两个部分，一是传统PID控制器，一是模糊化模块。与传统PID控制器相比，模糊PID控制器的模糊化模块主要是找出PID控制的三个参数之间模糊关系，根据确定的模糊规则对三个参数进行实时调节。模糊PID控制器在温度控制中应用非常广。
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