单片机的卷烟厂仓库湿度控制系统设计
目 录
一、 引言 1
（一） 课题背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 方案选择 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） 干湿球湿度测量介绍 5
（四） 液晶屏介绍 5
（五） DS18B20温度传感器介绍 6
（六） 风机介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统构电路设计 8
（三） 干湿球温度测量电路设计 10
（四） LCD1602液晶显示器电路设计 10
（五） 风机及其驱动电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件系统流程图设计 12
（二） 干湿球温度测量流程设计 13
（三） LCD1602液晶屏显示流程设计 14
（四） 风机工作流程设计 15
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
课题背景
烟草叶最早是十六世纪由周边国家传进来的，根据史料记载，菲律宾、越南和朝鲜朝中国进口的烟草最多，自传入之际，烟草就受到了很多人的青睐，现如今祖国东起黄海之滨西至新疆，南起海南，北至东北地区都有大量的烟叶种植基地，从而烟草业成为了一个国民经济的重要一脉。在古时候的美洲，当地土著人将烟草放入嘴中咀嚼时，发现烟草能够给他们带来精神上的亢奋和激情，很适合他们在战争中使用，一个偶然的机会，经过高温处理过后的烟草带来的亢奋效果更好，并且产生的香味也使得烟草叶更有魅力，由此最初的烟草烘烤就出现了。起初人们在烘烤烟草时由于没有相关经验，导致烘烤出来的烟草不是很干燥就是色泽发黄，干燥的烟叶在切至烟丝过程中极易碎裂，过于湿润的烟叶在存储过程中又容易发霉，另外色泽不好的烟叶也不能够发挥出最好的吸食效果，后来人们得出一
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烟草能够给他们带来精神上的亢奋和激情，很适合他们在战争中使用，一个偶然的机会，经过高温处理过后的烟草带来的亢奋效果更好，并且产生的香味也使得烟草叶更有魅力，由此最初的烟草烘烤就出现了。起初人们在烘烤烟草时由于没有相关经验，导致烘烤出来的烟草不是很干燥就是色泽发黄，干燥的烟叶在切至烟丝过程中极易碎裂，过于湿润的烟叶在存储过程中又容易发霉，另外色泽不好的烟叶也不能够发挥出最好的吸食效果，后来人们得出一个对烟草烘烤至关重要的两个参数，即湿度和温度，而湿度又是能直接反应温度的一个重要参数，因此湿度的把握是决定烟草烘烤质量的至观因素。通过长期的生产实践证明，烟草的烘烤分为三个关键阶段，即变黄阶段、定色阶段和干筋阶段，其中变黄阶段主要是在适宜的温湿度下将烟叶中的蛋白质和色素进行转化，定色阶段顾名思义则是要通过合适的温湿度将烟叶的颜色固定下来，由于烟叶中叶筋的含水量最高，因此必须在最后一个阶段将叶筋中的水分烘烤干净。在烘烤初期由于叶片的含水量最高，必须将风机的风速开到最大，此时仓库内的湿度较大，因此水分蒸发较慢，测量湿度的干湿球温度差应保持在1至2摄氏度之间，只有保持在这个区间才能保证变黄阶段的正常进行。在进入定色阶段后，此时应将仓库内的干湿球温度差保持在4至10摄氏度之间。在干筋阶段，由于叶片中的水分基本所剩无几，因此此时风机的风速应该尽量小而缓，当干湿球测得的温度差在15至20摄氏度之间时才预示着当前湿度正常，否则应调整好风机的转速。这一结论指导着卷烟厂的烘烤房能够烘烤出高质量的烟叶，本文正是在这一理论的帮助下，设计了一个用于烘烤房的湿度控制系统。
国内外发展现状
由于烟草业在国内外的发展已经经历了近四个世纪的洗礼，国内外的大小烟厂不尽其数，对于烟草的烘烤各厂家都遵循着一定的规则，目前国内外对于仓库湿度的控制都有较深的研究，由于目前电子技术、传感器技术以及微处理器技术的快速发展，使得卷烟厂温湿度的控制都同单片机、温湿度传感器以及其他一些电子器件相结合，使得烟草的烘烤进入了电子管理化。除了将上述的烘烤温湿度规则植入到控制系统中，目前国内外的研究重点是将多个烘烤房进行组网化，将厂房内所有的烘烤房组成一个整体的网络，使得管理者能够对各个烘烤房的温湿度进行集中监管。这一技术主要以目前功能和技术较为成熟的以太网模块为基础，各烘烤房内的控制系统通过以太网模块实现单播或者组播通信，将温湿度等一些重要参数通过网线发送出去。
本文主要内容
本文首先查阅了大量的相关历史文献，总结了烟草业以及烘烤作业的关键过程和参数，得出湿度是保证烟草烘烤的至观因素，因此本文提出采用51单片机作为烟草烘烤控制系统的主控核心，外部配合两个DS18B20温度传感器分别采集干湿球的干球和湿球的温度，从而得出当前烘烤房内的相对湿度，以此来监控当前烘烤湿度是否适宜。另外配置了风机的驱动电路，由一个继电器来完成，还配置了一个显示电路和报警电路。
本文在结构构建上，主要分为五章，第一章主要介绍了本课题的研究背景和国内外发展现状，第二章主要对方案进行选择，以及一些器件的介绍。第三和第四章主要对硬件和软件系统的设计进行原理描述，最后一章通过Proteus软件对系统进行仿真。
方案选择及元器件介绍
方案选择
方案一：选用美国微芯半导体（Microchip）公司研发的PIC单片机作为主控芯片，PIC单片机的最大亮点是它以应用为出发，推出了适用于不同应用的几十种型号，这种单片机在推出时凭借着它极强的抗干扰能力迅速地在汽车领域赢得了广泛的应用，比如在汽车的点火器应用中，对单片机的要求是抗干扰能力强、芯片管脚少、管脚输出电流能力强、存储器容量小以及片内资源少，于是Microchip就推出了只有八个管脚PIC12C508单片机，这款单片机凭借着超低的成本以及极强的功能在摩托车点火器的应用中得到了一致的好评。PIC单片机的另一大优点是其极强的保密性能，一旦程序烧入进其FLASH，内部的熔断丝将迅速熔断，FLASH上的代码将不能被破解，这点是C51单片机所不具备的。在集成度方面，PIC单片机也有着很高的集成度，很多型号片内集成了大多数常用的模块，但是其缺点是相比于普通的C51单片机，成本较高。
方案二：选择学生群体使用最多的C51单片机作为本系统的主控核心，由于在大学期间对于C51单片机具有较为系统的学习，其内功的结构原理、模块组成以及程序编写，以及掌握了一套较为熟悉的流程，因此能够为本设计的顺利完成奠定夯实的基础。另外C51单片机内部已经集成了一个容量为4K的加密型FLASH和一个大小为128字节的RAM，足以够本系统的使用，再者C51单片机内部的两个8位定时器在经过简单的寄存器配置后，能够灵活的在本系统中提供精准的定时，为一些需要精准时基的地方提供帮助。根据C51单片机的资料显示，其P3.2和P3.3两个管脚带有中断功能，如果按键接在
一、 引言 1
（一） 课题背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 方案选择 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） 干湿球湿度测量介绍 5
（四） 液晶屏介绍 5
（五） DS18B20温度传感器介绍 6
（六） 风机介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统构电路设计 8
（三） 干湿球温度测量电路设计 10
（四） LCD1602液晶显示器电路设计 10
（五） 风机及其驱动电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件系统流程图设计 12
（二） 干湿球温度测量流程设计 13
（三） LCD1602液晶屏显示流程设计 14
（四） 风机工作流程设计 15
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
课题背景
烟草叶最早是十六世纪由周边国家传进来的，根据史料记载，菲律宾、越南和朝鲜朝中国进口的烟草最多，自传入之际，烟草就受到了很多人的青睐，现如今祖国东起黄海之滨西至新疆，南起海南，北至东北地区都有大量的烟叶种植基地，从而烟草业成为了一个国民经济的重要一脉。在古时候的美洲，当地土著人将烟草放入嘴中咀嚼时，发现烟草能够给他们带来精神上的亢奋和激情，很适合他们在战争中使用，一个偶然的机会，经过高温处理过后的烟草带来的亢奋效果更好，并且产生的香味也使得烟草叶更有魅力，由此最初的烟草烘烤就出现了。起初人们在烘烤烟草时由于没有相关经验，导致烘烤出来的烟草不是很干燥就是色泽发黄，干燥的烟叶在切至烟丝过程中极易碎裂，过于湿润的烟叶在存储过程中又容易发霉，另外色泽不好的烟叶也不能够发挥出最好的吸食效果，后来人们得出一
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
烟草能够给他们带来精神上的亢奋和激情，很适合他们在战争中使用，一个偶然的机会，经过高温处理过后的烟草带来的亢奋效果更好，并且产生的香味也使得烟草叶更有魅力，由此最初的烟草烘烤就出现了。起初人们在烘烤烟草时由于没有相关经验，导致烘烤出来的烟草不是很干燥就是色泽发黄，干燥的烟叶在切至烟丝过程中极易碎裂，过于湿润的烟叶在存储过程中又容易发霉，另外色泽不好的烟叶也不能够发挥出最好的吸食效果，后来人们得出一个对烟草烘烤至关重要的两个参数，即湿度和温度，而湿度又是能直接反应温度的一个重要参数，因此湿度的把握是决定烟草烘烤质量的至观因素。通过长期的生产实践证明，烟草的烘烤分为三个关键阶段，即变黄阶段、定色阶段和干筋阶段，其中变黄阶段主要是在适宜的温湿度下将烟叶中的蛋白质和色素进行转化，定色阶段顾名思义则是要通过合适的温湿度将烟叶的颜色固定下来，由于烟叶中叶筋的含水量最高，因此必须在最后一个阶段将叶筋中的水分烘烤干净。在烘烤初期由于叶片的含水量最高，必须将风机的风速开到最大，此时仓库内的湿度较大，因此水分蒸发较慢，测量湿度的干湿球温度差应保持在1至2摄氏度之间，只有保持在这个区间才能保证变黄阶段的正常进行。在进入定色阶段后，此时应将仓库内的干湿球温度差保持在4至10摄氏度之间。在干筋阶段，由于叶片中的水分基本所剩无几，因此此时风机的风速应该尽量小而缓，当干湿球测得的温度差在15至20摄氏度之间时才预示着当前湿度正常，否则应调整好风机的转速。这一结论指导着卷烟厂的烘烤房能够烘烤出高质量的烟叶，本文正是在这一理论的帮助下，设计了一个用于烘烤房的湿度控制系统。
国内外发展现状
由于烟草业在国内外的发展已经经历了近四个世纪的洗礼，国内外的大小烟厂不尽其数，对于烟草的烘烤各厂家都遵循着一定的规则，目前国内外对于仓库湿度的控制都有较深的研究，由于目前电子技术、传感器技术以及微处理器技术的快速发展，使得卷烟厂温湿度的控制都同单片机、温湿度传感器以及其他一些电子器件相结合，使得烟草的烘烤进入了电子管理化。除了将上述的烘烤温湿度规则植入到控制系统中，目前国内外的研究重点是将多个烘烤房进行组网化，将厂房内所有的烘烤房组成一个整体的网络，使得管理者能够对各个烘烤房的温湿度进行集中监管。这一技术主要以目前功能和技术较为成熟的以太网模块为基础，各烘烤房内的控制系统通过以太网模块实现单播或者组播通信，将温湿度等一些重要参数通过网线发送出去。
本文主要内容
本文首先查阅了大量的相关历史文献，总结了烟草业以及烘烤作业的关键过程和参数，得出湿度是保证烟草烘烤的至观因素，因此本文提出采用51单片机作为烟草烘烤控制系统的主控核心，外部配合两个DS18B20温度传感器分别采集干湿球的干球和湿球的温度，从而得出当前烘烤房内的相对湿度，以此来监控当前烘烤湿度是否适宜。另外配置了风机的驱动电路，由一个继电器来完成，还配置了一个显示电路和报警电路。
本文在结构构建上，主要分为五章，第一章主要介绍了本课题的研究背景和国内外发展现状，第二章主要对方案进行选择，以及一些器件的介绍。第三和第四章主要对硬件和软件系统的设计进行原理描述，最后一章通过Proteus软件对系统进行仿真。
方案选择及元器件介绍
方案选择
方案一：选用美国微芯半导体（Microchip）公司研发的PIC单片机作为主控芯片，PIC单片机的最大亮点是它以应用为出发，推出了适用于不同应用的几十种型号，这种单片机在推出时凭借着它极强的抗干扰能力迅速地在汽车领域赢得了广泛的应用，比如在汽车的点火器应用中，对单片机的要求是抗干扰能力强、芯片管脚少、管脚输出电流能力强、存储器容量小以及片内资源少，于是Microchip就推出了只有八个管脚PIC12C508单片机，这款单片机凭借着超低的成本以及极强的功能在摩托车点火器的应用中得到了一致的好评。PIC单片机的另一大优点是其极强的保密性能，一旦程序烧入进其FLASH，内部的熔断丝将迅速熔断，FLASH上的代码将不能被破解，这点是C51单片机所不具备的。在集成度方面，PIC单片机也有着很高的集成度，很多型号片内集成了大多数常用的模块，但是其缺点是相比于普通的C51单片机，成本较高。
方案二：选择学生群体使用最多的C51单片机作为本系统的主控核心，由于在大学期间对于C51单片机具有较为系统的学习，其内功的结构原理、模块组成以及程序编写，以及掌握了一套较为熟悉的流程，因此能够为本设计的顺利完成奠定夯实的基础。另外C51单片机内部已经集成了一个容量为4K的加密型FLASH和一个大小为128字节的RAM，足以够本系统的使用，再者C51单片机内部的两个8位定时器在经过简单的寄存器配置后，能够灵活的在本系统中提供精准的定时，为一些需要精准时基的地方提供帮助。根据C51单片机的资料显示，其P3.2和P3.3两个管脚带有中断功能，如果按键接在
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