单片机卷烟厂仓库湿度控制系统设计与制作
本文选择“基于单片机卷烟厂仓库湿度控制系统设计”作为研究课题，设计了一款以AT89C51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统，实现了预期设立的性能指标，使得系统能够对卷烟生产厂的存储仓库进行实时的湿度参数测量和控制，防止异常湿度对烟叶质量的破坏，在异常时进行快速的除湿并且报警，本系统突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了卷烟厂仓库湿度控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款卷烟厂仓库湿度控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
引言 2
（一） 卷烟厂仓库湿度检测的发展背景 2
（二） 湿度检测的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 系统主控核心的选取 2
（二） AT89C51控制芯片简介 2
（三） DHT11湿度传感器 2
（四） LCD1602显示器介绍 2
三、 硬件系统设计 2
（一） 卷烟厂仓库湿度系统的硬件结构框图设计 2
（二） AT89C51单片机最小系统设计 2
（三） DHT11湿度传感器电路设计 2
（四） 除湿器开关电路设计 2
（五） 显示器电路设计 2
（六） 蜂鸣器报警电路设计 2
四、 软件系统设计 2
（一） 卷烟厂仓库湿度系统的主程序流程图设计 2
（二） DHT11湿度传感器工作流程设计 2
（三） 显示器工作流程设计 2
（四） 除湿器开关控制流程图设计 2
五、实物调试 2
总结 2
参考文献 2
附录一原理图 2
附录二元件列表 2
附录三 PCB图 2
附录四 实物图 2
附录五 程序
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2
引言
（一）卷烟厂仓库湿度检测的发展背景
本文将对卷烟厂仓库湿度监控的单片机系统进行设计，在此之前需要对这种控制系统的发展背景以及发展现状进行详细介绍，通过互联网以及图书馆中查阅的资料显示，卷烟厂仓库的湿度检测与控制技术在人类历史上经历了一段很长时间的发展和演变，由于烟草业在十几个世纪以前的南美洲就已经形成规模，并伴随着两次丝绸之路运动的发展，烟草业在全球范围内开始盛行，烟草生产过程中的发酵和存储对于烟草的质量至关重要，尤其是存储烟草的仓库湿度条件，该参数从最开始的人工传统检测方法到如今的传感器检测方式，这期间蕴含了人类巨大的智慧。在十八世纪后期工业革命结束后，西方国家对工业技术进行了大量的发展，各种规模的工厂如雨后春笋般的出现在城镇中，工业的发展成为了重中之重，其中有一批工厂开始了对烟草仓库湿度的检测，这时检测湿度所依托的主要原理为化学反应法，由于湿气中的水分在进行物理化学处理后能够直接进行百分比测量，从而间接得到空气中湿度参数，这就是最早的物理化学检测法，通过这个测量过程的描述，可以发现这种方法虽然能够间接测量到湿度参数，但是测量过程繁琐复杂，不但需要冗长的物理化学实验，而且还需要进行一些物理参数的计算、读取等，很容易掺入错误因素使得湿度计算结果偏离正确值。随着科学技术的不断发展，这种传统的检测技术逐渐的推出历史的舞台。十九世纪后半页，电子技术发展后，产生了一些简易电子控制系统的雏形，在这时传感器技术已经进入了人类世界，所谓传感器就是一种能够实现非电量转换为电量的电子模块，这种传感器中往往包含了一片特性能够随湿度发生变化的半导体材料，这块材料在接触到湿度气体后，电阻值大小迅速发生线性变化，通过后续的电路网路的作用，将这种变化转换成电压量的变化，从而就制成了湿度传感器。在单片机技术成熟后，通过湿度传感器与单片机的合理搭配，设计者就设计出了很多功能各异的湿度检测系统，这些单片机系统根据体积大小可以分成手持终端型以及大型设备，本文就选用了51单片机作为主控单片机，设计了一款能够实现卷烟厂仓库湿度检测与控制的嵌入式系统。
(二)湿度检测的国内外发展现状
前不久英国肯特大学的一个实验研究小组在互联网上发不了他们的最新研究成果——能够实现湿度检测的片上系统，也就是说他们能够将庞大的湿度检测探头部分与控制器等重要部分集成到一块半导体芯片中，并且在使用时也无需担心探头的发热问题，设计者在芯片底部设计了一款大面积的低沉散热片，通过该散热片，探头所产生的热量能够被快速耗散，不会对检测结果进行影响；而国内对于湿度的检测则主要是将研究重心放在了检测精度上，足够高的精度能够满足航天领域等高科技场所的严格要求。
（三）本文主要研究内容
1 采用AT89C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2 使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块；
3 采用+5V直流电压进行系统供电。
4 能够实现对卷烟厂仓库内湿度的实时、快速、准确测量；
5 测量精度能够达到±2%RH；
6 当测得湿度大于正常值时，立即打开除湿器降低仓库内湿度，与此同时进行报警；
用户可对湿度正常值进行设置。
方案选择及元器件介绍
系统主控核心的选取
选择是使用我非常熟悉的51单片机来作为本系统的主控核心，因为在接触单片机课程时就已经对AT89C51等51单片机有了很深的了解，并在在这两年的学习过程中，使用AT89C51单片机做过很多大大小小的项目和设计，可以说对于AT89C51单片机的使用已经达到一定程度的掌握，更重要的是设计过程中容易出现的问题，我能够迅速的解决，因此将这款单片机用在本系统中是正合适的，因为毕业设计的周期非常短，为了实现高性能的系统，必须要使用自己熟悉的控制器。然而不足的是，AT89C51单片机芯片里的资源相对Arduino Mega 2560来说，较为匮乏，没有AD和SPI等模块。所幸的是51单片机无论是在代码存储器大小还是定时器等，都能够良好的运用到本系统中。
AT89C51控制芯片简介
本文在多款单片机的对比中，考虑到了自身学习经历、对单片机的使用经验、成本以及片内资源等多个角度，选择出了美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机来担任本文的主控微处理器。如图21所示，首先需要说明的是这款单片机是一款宽电压供电芯片，能够以3~6V直流电压进行供电，本文为兼容其它芯片的供电电压，因此采用正5V直流电压为其供电。该型号单片机内部的程序存储器FLASH大小位4K字节，RAM的大小位128字节，经过初期的预算，本控制系统的代码量较少，4K的容量足以使用。在内部资源方面，AT89C51单片机含有两个最大精度可达16位的可配置定时器T0和T1，这两个定时器在其寄存器参数的配置下，可实现8位或者16位的计时、计数功能，并且计时计数的模式也可配置，使用者可根据自身需求通过C语言代码灵活配置定时器的使用。AT89C51单片机内部还集成了一个可配置为同步或者异步的UART模块，该接口是单片机与外部通信的一个常用接口，同时它也是程序下载的一个接口，许多使用者在外部配置RS232、RS485或者RS422芯片就可以方便的实现这三种通信；在外部中断方面，ATMEL公司的设计人员为这款单片机配置了两路具有中断功能的管脚P3.2和P3.3，这两个管脚位复用管脚，通过程序代码的配置，可使其在GPIO管脚和外部中断功能之间切换。
目录
引言 2
（一） 卷烟厂仓库湿度检测的发展背景 2
（二） 湿度检测的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 系统主控核心的选取 2
（二） AT89C51控制芯片简介 2
（三） DHT11湿度传感器 2
（四） LCD1602显示器介绍 2
三、 硬件系统设计 2
（一） 卷烟厂仓库湿度系统的硬件结构框图设计 2
（二） AT89C51单片机最小系统设计 2
（三） DHT11湿度传感器电路设计 2
（四） 除湿器开关电路设计 2
（五） 显示器电路设计 2
（六） 蜂鸣器报警电路设计 2
四、 软件系统设计 2
（一） 卷烟厂仓库湿度系统的主程序流程图设计 2
（二） DHT11湿度传感器工作流程设计 2
（三） 显示器工作流程设计 2
（四） 除湿器开关控制流程图设计 2
五、实物调试 2
总结 2
参考文献 2
附录一原理图 2
附录二元件列表 2
附录三 PCB图 2
附录四 实物图 2
附录五 程序
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
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引言
（一）卷烟厂仓库湿度检测的发展背景
本文将对卷烟厂仓库湿度监控的单片机系统进行设计，在此之前需要对这种控制系统的发展背景以及发展现状进行详细介绍，通过互联网以及图书馆中查阅的资料显示，卷烟厂仓库的湿度检测与控制技术在人类历史上经历了一段很长时间的发展和演变，由于烟草业在十几个世纪以前的南美洲就已经形成规模，并伴随着两次丝绸之路运动的发展，烟草业在全球范围内开始盛行，烟草生产过程中的发酵和存储对于烟草的质量至关重要，尤其是存储烟草的仓库湿度条件，该参数从最开始的人工传统检测方法到如今的传感器检测方式，这期间蕴含了人类巨大的智慧。在十八世纪后期工业革命结束后，西方国家对工业技术进行了大量的发展，各种规模的工厂如雨后春笋般的出现在城镇中，工业的发展成为了重中之重，其中有一批工厂开始了对烟草仓库湿度的检测，这时检测湿度所依托的主要原理为化学反应法，由于湿气中的水分在进行物理化学处理后能够直接进行百分比测量，从而间接得到空气中湿度参数，这就是最早的物理化学检测法，通过这个测量过程的描述，可以发现这种方法虽然能够间接测量到湿度参数，但是测量过程繁琐复杂，不但需要冗长的物理化学实验，而且还需要进行一些物理参数的计算、读取等，很容易掺入错误因素使得湿度计算结果偏离正确值。随着科学技术的不断发展，这种传统的检测技术逐渐的推出历史的舞台。十九世纪后半页，电子技术发展后，产生了一些简易电子控制系统的雏形，在这时传感器技术已经进入了人类世界，所谓传感器就是一种能够实现非电量转换为电量的电子模块，这种传感器中往往包含了一片特性能够随湿度发生变化的半导体材料，这块材料在接触到湿度气体后，电阻值大小迅速发生线性变化，通过后续的电路网路的作用，将这种变化转换成电压量的变化，从而就制成了湿度传感器。在单片机技术成熟后，通过湿度传感器与单片机的合理搭配，设计者就设计出了很多功能各异的湿度检测系统，这些单片机系统根据体积大小可以分成手持终端型以及大型设备，本文就选用了51单片机作为主控单片机，设计了一款能够实现卷烟厂仓库湿度检测与控制的嵌入式系统。
(二)湿度检测的国内外发展现状
前不久英国肯特大学的一个实验研究小组在互联网上发不了他们的最新研究成果——能够实现湿度检测的片上系统，也就是说他们能够将庞大的湿度检测探头部分与控制器等重要部分集成到一块半导体芯片中，并且在使用时也无需担心探头的发热问题，设计者在芯片底部设计了一款大面积的低沉散热片，通过该散热片，探头所产生的热量能够被快速耗散，不会对检测结果进行影响；而国内对于湿度的检测则主要是将研究重心放在了检测精度上，足够高的精度能够满足航天领域等高科技场所的严格要求。
（三）本文主要研究内容
1 采用AT89C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2 使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块；
3 采用+5V直流电压进行系统供电。
4 能够实现对卷烟厂仓库内湿度的实时、快速、准确测量；
5 测量精度能够达到±2%RH；
6 当测得湿度大于正常值时，立即打开除湿器降低仓库内湿度，与此同时进行报警；
用户可对湿度正常值进行设置。
方案选择及元器件介绍
系统主控核心的选取
选择是使用我非常熟悉的51单片机来作为本系统的主控核心，因为在接触单片机课程时就已经对AT89C51等51单片机有了很深的了解，并在在这两年的学习过程中，使用AT89C51单片机做过很多大大小小的项目和设计，可以说对于AT89C51单片机的使用已经达到一定程度的掌握，更重要的是设计过程中容易出现的问题，我能够迅速的解决，因此将这款单片机用在本系统中是正合适的，因为毕业设计的周期非常短，为了实现高性能的系统，必须要使用自己熟悉的控制器。然而不足的是，AT89C51单片机芯片里的资源相对Arduino Mega 2560来说，较为匮乏，没有AD和SPI等模块。所幸的是51单片机无论是在代码存储器大小还是定时器等，都能够良好的运用到本系统中。
AT89C51控制芯片简介
本文在多款单片机的对比中，考虑到了自身学习经历、对单片机的使用经验、成本以及片内资源等多个角度，选择出了美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机来担任本文的主控微处理器。如图21所示，首先需要说明的是这款单片机是一款宽电压供电芯片，能够以3~6V直流电压进行供电，本文为兼容其它芯片的供电电压，因此采用正5V直流电压为其供电。该型号单片机内部的程序存储器FLASH大小位4K字节，RAM的大小位128字节，经过初期的预算，本控制系统的代码量较少，4K的容量足以使用。在内部资源方面，AT89C51单片机含有两个最大精度可达16位的可配置定时器T0和T1，这两个定时器在其寄存器参数的配置下，可实现8位或者16位的计时、计数功能，并且计时计数的模式也可配置，使用者可根据自身需求通过C语言代码灵活配置定时器的使用。AT89C51单片机内部还集成了一个可配置为同步或者异步的UART模块，该接口是单片机与外部通信的一个常用接口，同时它也是程序下载的一个接口，许多使用者在外部配置RS232、RS485或者RS422芯片就可以方便的实现这三种通信；在外部中断方面，ATMEL公司的设计人员为这款单片机配置了两路具有中断功能的管脚P3.2和P3.3，这两个管脚位复用管脚，通过程序代码的配置，可使其在GPIO管脚和外部中断功能之间切换。
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