仓库温湿度采集系统设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的选题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 1
2 系统总体方案设计 2
2.1 系统工作原理 2
2.2 系统功能要求 2
2.3 系统总框图 3
3 系统硬件电路设计 3
3.1 系统硬件概述 3
3.2 主控芯片模块 4
3.3 数据存储模块 6
3.4 传感器模块 8
3.5 液晶显示模块 10
3.6 按键设置模块 12
3.7 蜂鸣器报警模块 13
3.8 控制模块 13
4 系统软件程序的设计 14
4.1 主程序设计 14
4.2 液晶显示模块设计 15
4.3 传感器模块设计 16
4.4 按键模块设计 17
4.5 报警模块设计 18
5 系统调试与分析 19
5.1 程序软件编译及烧录 19
5.2 电路仿真调试 20
5.3 实物制作 23
总结 26
致谢 27
参考文献 28
附录 A 29
1 绪论
1.1 课题的选题背景及研究意义
通常，国家为了预防战争、灾荒等大型严重性事件会有大量的粮食储备，所以，粮食储存的安全问题至关重要。目前，粮食储藏变质问题在我国仍然大量存在。因此国家必须定期抽查粮库粮食的温度和湿度来保证工作。可是目前我国大多数粮库仍是以人工测量的方式为主，但是这种测量方式工作量大，工作效率低，如果不能及时完成粮库 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
的温湿度检测，就会造成大面积的粮食变质问题。根据相关统计，每年我国都会由于粮食变质的问题造成严重的经济损失，损失的粮食多达数亿斤。因此我们必须设计出一套方便好用的智能温湿度检测系统[1]。
51系列单片机作为最常应用于控制的芯片，它在各行各业都取得了惊人成绩。而且51单片机简单易学，相对来说更加容易入门，性价比较高。本文所介绍的基于STC89C52单片机的仓库温湿度采集系统，使用温湿度传感器DHT11检测当前的温度和湿度数据并显示在液晶屏上，可以准确及时的看出粮仓内温湿度的变化情况，然后通过继电器启动风扇将温湿度降到合适的值，使仓库的温湿度值能够得到有效的控制。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
从二十世纪80年代开始，中国开始了对温湿度的测量监测的研究。通过对发达国家先进温湿度采集技术的探究，我国掌握了仓库温湿度测量及控制的技术，但是这个技术只能对温度这个变量进行控制。现阶段，温度的采集及控制技术正在从简单的操作应用到综合管理控制方向发展。在技术应用上，大多数的控制系统还是使用单片机做成的单回路系统，没有真正意义上的实现综合控制。现如今中国各方面的技术水平相较于发达国家仍存在很大差距。在实际生产过程中更是存在诸多问题，比如工业化程度低，产品设备质量差，环境控制水平落伍，软件资源稀缺以及可靠性差等缺点。
在研究初期，粮食温湿度数据通常通过湿敏、热敏电阻传感器来获得，这就为粮食的安全储藏提供了参考依据。然而大多都是采用人工的方式，通过人工测量和记录数据，一旦温湿度较高立刻对粮食进行通风防止其霉变，由于这种检测的方式耗时耗力，效率也比较低，而且误差也较大，最关键的是监控效果差。这些年来，我国正在研究粮食监控技术，逐步形成了相对来说比较完善可靠的粮仓控制系统。虽然目前国内由各种各样成功的粮仓监控系统的例子，在监控技术方面也有了很大的飞跃，但是仍然存在很多问题需要解决。因此，我国仓库温湿度采集及控制系统必须在借鉴国外先进技术的基础上结合中国国情，并进行创新，让它成为适用我国居民生活发展水平和不同的季节气候条件的综合采集控制系统。
2 系统总体方案设计
2.1 系统工作原理
本次设计主要实现了仓库温湿度数据的采集、显示、超限报警以及温湿度的简单控制。在硬件部分主要有七个模块，即主控芯片模块、数据存储模块、传感器模块、液晶显示模块、按键设置模块、蜂鸣器报警模块和控制模块。
单片机控制模块使用的是STC89C52单片机，传感器模块使用的是DHT11一体化数字温湿度传感器。首先通过DHT11传感器采集当前的温湿度数值，利用其内置A/D转换模块将采集到的模拟信号转换为数字信号并发送给单片机处理，单片机将这些数据分别存入不同的数组，最后将数值显示在LCD1602液晶屏上。在这里，为了使数据在液晶屏上能够稳定显示，我们设置数据采集的时间间隔为2s，即2s在液晶屏上显示更新一次。
本系统设计了四个独立按键进行温湿度上限值的设置，分别代表温度的上调，温度的下调，湿度的上调，湿度的下调。在整个系统运行过程中，我们可以随时通过按键来改变所设定的值。由于AT24C02芯片[2]具有写保护功能，在这里我们将上限值存储在此芯片中，起到断电保护的作用。
本系统采用的是继电器控制电路，当实时温湿度超过上限时，首先启动蜂鸣器报警并进行LED闪 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
烁提醒，同时继电器会驱动风扇工作，及时地将粮仓的温湿度降到设定的范围值之内，在本次设计中我们只模拟了一个降温风扇。
2.2 系统功能要求
本系统能够实现的功能是：
1.上限值的设置。通过四个独立按键设置温湿度的上限值，使该系统能够人为控制，具有更高的应用价值。
2.采集温湿度数值。通过DHT11温湿度传感器采集当前室内的温湿度值，并将其传送给单片机进行处理。
3.显示温湿度数值。将经单片机处理后的温湿度数值显示在LED1602液晶屏上，同时温湿度上限值显示在当前温湿度值之后。
4.超限报警。当温湿度超出设定的上限值时，蜂鸣器响发出警报，LED指示灯闪烁以提醒用户现在是哪一路工作。
5.实现控制。当仓库温湿度超过所设上限值后，继电器将会驱动风扇进行相应的操作。
2.3 系统总框图
该设计硬件部分主要以STC89C52单片机为核心，使用DHT11温湿度传感器采集当前的温湿度值，并将其显示在LCD1602液晶屏上，若温湿度超过上限值，蜂鸣器会进行报警来提醒用户。温湿度上限值数据保存在AT24C02芯片中，可以断电保护。系统总体结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统总框图
3 系统硬件电路设计
3.1 系统硬件概述
该系统的硬件电路主要由单片机最小系统[3]、数据存储器、温湿度传感器、显示器、按键、蜂鸣器和继电器这7个部分组成。单片机经分析决定使用STC89C52单片机，传感器使用DHT11数字温湿度传感器。在这里使用了两个LED灯，一个黄灯一个红灯，分别对温度和湿度值超限进行报警。此外，继电器还外接了一个降温风扇，当温度超出限定值之后开启风扇进行降温操作。
VCC：与电源电压连接，为单片机供电；
GND：和地线相连；
P0.0～P0.7：是一个八位的双向I/O口，是地址/数据总线，当P0写入1的时候会被视为高阻态，在单片机使用外部的存储器的时，P0就可以被定义为数据地址位的低8位。
1 绪论 1
1.1 课题的选题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 1
2 系统总体方案设计 2
2.1 系统工作原理 2
2.2 系统功能要求 2
2.3 系统总框图 3
3 系统硬件电路设计 3
3.1 系统硬件概述 3
3.2 主控芯片模块 4
3.3 数据存储模块 6
3.4 传感器模块 8
3.5 液晶显示模块 10
3.6 按键设置模块 12
3.7 蜂鸣器报警模块 13
3.8 控制模块 13
4 系统软件程序的设计 14
4.1 主程序设计 14
4.2 液晶显示模块设计 15
4.3 传感器模块设计 16
4.4 按键模块设计 17
4.5 报警模块设计 18
5 系统调试与分析 19
5.1 程序软件编译及烧录 19
5.2 电路仿真调试 20
5.3 实物制作 23
总结 26
致谢 27
参考文献 28
附录 A 29
1 绪论
1.1 课题的选题背景及研究意义
通常，国家为了预防战争、灾荒等大型严重性事件会有大量的粮食储备，所以，粮食储存的安全问题至关重要。目前，粮食储藏变质问题在我国仍然大量存在。因此国家必须定期抽查粮库粮食的温度和湿度来保证工作。可是目前我国大多数粮库仍是以人工测量的方式为主，但是这种测量方式工作量大，工作效率低，如果不能及时完成粮库 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
的温湿度检测，就会造成大面积的粮食变质问题。根据相关统计，每年我国都会由于粮食变质的问题造成严重的经济损失，损失的粮食多达数亿斤。因此我们必须设计出一套方便好用的智能温湿度检测系统[1]。
51系列单片机作为最常应用于控制的芯片，它在各行各业都取得了惊人成绩。而且51单片机简单易学，相对来说更加容易入门，性价比较高。本文所介绍的基于STC89C52单片机的仓库温湿度采集系统，使用温湿度传感器DHT11检测当前的温度和湿度数据并显示在液晶屏上，可以准确及时的看出粮仓内温湿度的变化情况，然后通过继电器启动风扇将温湿度降到合适的值，使仓库的温湿度值能够得到有效的控制。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
从二十世纪80年代开始，中国开始了对温湿度的测量监测的研究。通过对发达国家先进温湿度采集技术的探究，我国掌握了仓库温湿度测量及控制的技术，但是这个技术只能对温度这个变量进行控制。现阶段，温度的采集及控制技术正在从简单的操作应用到综合管理控制方向发展。在技术应用上，大多数的控制系统还是使用单片机做成的单回路系统，没有真正意义上的实现综合控制。现如今中国各方面的技术水平相较于发达国家仍存在很大差距。在实际生产过程中更是存在诸多问题，比如工业化程度低，产品设备质量差，环境控制水平落伍，软件资源稀缺以及可靠性差等缺点。
在研究初期，粮食温湿度数据通常通过湿敏、热敏电阻传感器来获得，这就为粮食的安全储藏提供了参考依据。然而大多都是采用人工的方式，通过人工测量和记录数据，一旦温湿度较高立刻对粮食进行通风防止其霉变，由于这种检测的方式耗时耗力，效率也比较低，而且误差也较大，最关键的是监控效果差。这些年来，我国正在研究粮食监控技术，逐步形成了相对来说比较完善可靠的粮仓控制系统。虽然目前国内由各种各样成功的粮仓监控系统的例子，在监控技术方面也有了很大的飞跃，但是仍然存在很多问题需要解决。因此，我国仓库温湿度采集及控制系统必须在借鉴国外先进技术的基础上结合中国国情，并进行创新，让它成为适用我国居民生活发展水平和不同的季节气候条件的综合采集控制系统。
2 系统总体方案设计
2.1 系统工作原理
本次设计主要实现了仓库温湿度数据的采集、显示、超限报警以及温湿度的简单控制。在硬件部分主要有七个模块，即主控芯片模块、数据存储模块、传感器模块、液晶显示模块、按键设置模块、蜂鸣器报警模块和控制模块。
单片机控制模块使用的是STC89C52单片机，传感器模块使用的是DHT11一体化数字温湿度传感器。首先通过DHT11传感器采集当前的温湿度数值，利用其内置A/D转换模块将采集到的模拟信号转换为数字信号并发送给单片机处理，单片机将这些数据分别存入不同的数组，最后将数值显示在LCD1602液晶屏上。在这里，为了使数据在液晶屏上能够稳定显示，我们设置数据采集的时间间隔为2s，即2s在液晶屏上显示更新一次。
本系统设计了四个独立按键进行温湿度上限值的设置，分别代表温度的上调，温度的下调，湿度的上调，湿度的下调。在整个系统运行过程中，我们可以随时通过按键来改变所设定的值。由于AT24C02芯片[2]具有写保护功能，在这里我们将上限值存储在此芯片中，起到断电保护的作用。
本系统采用的是继电器控制电路，当实时温湿度超过上限时，首先启动蜂鸣器报警并进行LED闪 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
烁提醒，同时继电器会驱动风扇工作，及时地将粮仓的温湿度降到设定的范围值之内，在本次设计中我们只模拟了一个降温风扇。
2.2 系统功能要求
本系统能够实现的功能是：
1.上限值的设置。通过四个独立按键设置温湿度的上限值，使该系统能够人为控制，具有更高的应用价值。
2.采集温湿度数值。通过DHT11温湿度传感器采集当前室内的温湿度值，并将其传送给单片机进行处理。
3.显示温湿度数值。将经单片机处理后的温湿度数值显示在LED1602液晶屏上，同时温湿度上限值显示在当前温湿度值之后。
4.超限报警。当温湿度超出设定的上限值时，蜂鸣器响发出警报，LED指示灯闪烁以提醒用户现在是哪一路工作。
5.实现控制。当仓库温湿度超过所设上限值后，继电器将会驱动风扇进行相应的操作。
2.3 系统总框图
该设计硬件部分主要以STC89C52单片机为核心，使用DHT11温湿度传感器采集当前的温湿度值，并将其显示在LCD1602液晶屏上，若温湿度超过上限值，蜂鸣器会进行报警来提醒用户。温湿度上限值数据保存在AT24C02芯片中，可以断电保护。系统总体结构框图如图2-1所示。
图2-1 系统总框图
3 系统硬件电路设计
3.1 系统硬件概述
该系统的硬件电路主要由单片机最小系统[3]、数据存储器、温湿度传感器、显示器、按键、蜂鸣器和继电器这7个部分组成。单片机经分析决定使用STC89C52单片机，传感器使用DHT11数字温湿度传感器。在这里使用了两个LED灯，一个黄灯一个红灯，分别对温度和湿度值超限进行报警。此外，继电器还外接了一个降温风扇，当温度超出限定值之后开启风扇进行降温操作。
VCC：与电源电压连接，为单片机供电；
GND：和地线相连；
P0.0～P0.7：是一个八位的双向I/O口，是地址/数据总线，当P0写入1的时候会被视为高阻态，在单片机使用外部的存储器的时，P0就可以被定义为数据地址位的低8位。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2235.html
