基于单片机的粮仓多点温度监控系统的设计(附件)【字数：7181】
基于单片机的粮仓多点温度监控系统解决了传统人工监控粮仓温度的工作效率低下以及管理不便等缺点。此设计能够自动实时对各个粮仓的进行监控，显示并当超过预警值时自动报警，保障粮食的储藏安全。系统的采用模块化设计主要包含四路温监控模块、电源模块、主控模块、液晶显示模块、按键模块、报警模块、指示灯模块。工作方式设计通过四路数字型温度传感器DS18B20实时监控粮仓温度送入单片机，并通过液晶显示器LCD1602实时显示。由按键设置预警值范围，为了保证粮食的质量，同时也为了防止粮食自燃起火，有必要对粮食内部的温度、湿度实行分层分点监控，一旦发现有升温、过湿现象，就必须立即采取通风散热或翻堆、翻仓等。当某一粮仓温度超出范围时，进行报警并指出是哪一个存储点报警，提醒管理人员进行处理。经过多次监控，该设计能够有效的提高工作效率，减少人力成本和时间投入，提高粮仓存储的自动化水平。
目录
一、引言 1
（一）粮仓多点温度监控系统的发展背景 1
（二）粮仓多点温湿度监控系统的国内外发展现状 1
（三）本课题主要研究内容 2
二、系统硬件设计 3
（一）单片机最小系统 3
（二）温湿度采集电路设计 5
（三）液晶屏显示电路设计 6
（四）按键电路设计 7
（五）报警指示电路设计 8
三、系统软件设计 10
（一）粮仓多点温度监控系统的主程序的设计 10
（二）液晶驱动子程序的设计 10
（三）温湿度监控子程序设计 11
（四）按键监控子程序的设计 12
（五）报警程序设计 13
四、 实物安装与调试 14
（一）硬件调试 14
（二）软件调试 14
（三）实物调试 14
总结 17
参考文献 18
附录一 原理图 19
附录二 元件清单 20
附录三 PCB图 21
附录四 实物图 22
附录五 程序 23
一、引言
（一）粮仓多点温度监控系统的发展背景
在常温下，粮食 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的水分在13～14％以下时，粮食和微生物的呼吸作用都很弱，粮食中的水分增加，微生物的呼吸强度也随之迅速增强，使粮食发热升温。因为很多的粮食变相也是种子，如大豆和小麦等，如果不控制温度和湿度，它会慢慢的发芽，食物在储存时对温度和湿度都是很重要的。而且温度过高湿度过低也容易引起火灾等。因此，为了保证粮食的质量，同时也为了防止粮食自燃起火，有必要对粮食内部的温度、湿度实行分层分点监控，一旦发现有升温、过湿现象，就必须立即采取通风散热或翻堆、翻仓等措施。
粮食也是提供我们日常所需的能量物质，是促进国家稳定发展的重要保障。为了防止农作物发霉变质，以免发生火灾定期测量粮仓温度是一种常用的方法。传统的粮仓温度测量是人工完成的。由于监控分站分散，传统的测温方法周期长、成本高，测量人员必须到现场进行测量，工作效率很低，不易管理。随着科学技术的发展和自动化水平的提高，温度自动监控已经成为粮食业保证安全生产、减少损失的重要措施之一。
我国是一个农业大国，有着悠久的粮食生产和储存历史。根据过去50年大量出土文物和历史研究，中国的原始农业始于旧石器时代晚期，发展于新时代(约一万年前)。粮食仓储是农业耕作的延续，仓储技术是随着农业的发展而发展的。进入新石器时代后，随着原始农业的发展，农业生产已经形成了一定的规模。只有当过剩的粮食出现时，它才逐渐从粮食加工发展到储存。
根据粮仓分布的特点，设计了一套基于单片机的温度监控系统，对每个粮仓的温度进行监控、记录并报警，以保障粮食储存的安全。
（二）粮仓多点温湿度监控系统的国内外发展现状
随着单片机和传感器技术的飞速发展，自动监控领域发生了巨大的变化。粮仓温湿度自动监控的研究取得了很大进展。这些年来，我国从16个国家和地区引进了粮仓环境控制系统，在吸收国外先进经验、促进粮仓温湿度自动监控方面发挥了较大作用。然而，由于能源消耗过大、成本高、环境等因素，并没有取得良好的效果。中国的粮仓环境监控系统必须走适合中国国情的发展道路。在引进、消化、吸收国内外先进技术和科学管理的基础上，进行总结、改进、集成创新和先进示范，开发适合我国经济发展水平、能适应不同气候条件、接近或达到世界先进水平的智能粮仓温湿度监控系统。
（三）本课题主要研究内容
本课题的主要内容是成功实现了一款粮仓多点温度监控系统，经过多次监控系统运行正常。粮仓多点温度监控系统由四路数字型温度传感器DS18B20监控粮仓的多处温度，并能够实时显示和报警。系统硬件部分采用的是模块化设计，包含温度传感器模块、主控模块、液晶显示模块、报警模块、指示灯模块、人机交互模块。其中温度传感器将探测到温度的变化反映到单片机口，由单片机根据信号的变化(即电平的高低)判断粮仓温度的变化，然后通过程序设定限值进行判断是否报警。最终监控的温度显示到液晶显示。
经过多次监控，该设计能够实现所有功能并稳定运行。系统能够有效的提高工作效率，减少人力成本和时间投入，减少由于粮仓温度过高而引发的火灾带来不必要的损失，提高粮仓存储温湿度监控的自动化水平。
二、系统硬件设计
（一）单片机最小系统
本课题设计的基于单片机的粮仓多点温度监控系统主要能够实现对粮仓四路温度数据的采集并通过液晶显示器实时显示，以及完成自动报警并指示报警位置和预警值的设置修改。
系统主要分为硬件和软件两个部分来介绍。其中硬件主要采用单片机为控制中心。通过温度传感器来实时监控当前的粮仓的温度，并将采集的各个数值与设置的限值进行比较配合报警器和指示灯完成自动报警和位置指示，外围配合按键模块设置报警预警值来完成整个系统的功能。软件部分主要包含系统主程序、液晶显示程序、温度采集程序、按键子程序、中断程序、报警程序等。
系统具体模块方案框图如图1所示：
图1 基于单片机的粮仓多点温度监控系统框图
STC89C51是一款应用最广泛的8位单片机，成本低，功耗也比较低，而且对于新手来说也比较容易上手，内部包含一整套位处理器，能够对特殊功能寄存器的某位直接进行置位，清零。具有8K的Flash存储，256字节RAM，芯片可在0Hz静态逻辑操作，并且在掉电后，RAM内容被保存。内部集成32位IO口，16位定时器/计数器，以及中断系统。能够满足大多数系统功能开发。
图2 STC89C51单片机
复位电路主要是由电容和电阻串联而成，负责的功能是当系统运行出现卡死或者异常时，按下复位键可以使系统程序重头开始运行。复位电路的工作原理是利用电容的两端的电压无法突变。系统上电后，当监控到RST引脚出现两个周期的高电平时，而高电平的持续时间由电阻和电容来决定的。设计中中选择的电容是10uF，电阻是10K的，根据公式可以知道，10k*10UF=0.1s，引脚接受高电平为0.1s左右后，系统复位。具体复位电路如下图3所示。
目录
一、引言 1
（一）粮仓多点温度监控系统的发展背景 1
（二）粮仓多点温湿度监控系统的国内外发展现状 1
（三）本课题主要研究内容 2
二、系统硬件设计 3
（一）单片机最小系统 3
（二）温湿度采集电路设计 5
（三）液晶屏显示电路设计 6
（四）按键电路设计 7
（五）报警指示电路设计 8
三、系统软件设计 10
（一）粮仓多点温度监控系统的主程序的设计 10
（二）液晶驱动子程序的设计 10
（三）温湿度监控子程序设计 11
（四）按键监控子程序的设计 12
（五）报警程序设计 13
四、 实物安装与调试 14
（一）硬件调试 14
（二）软件调试 14
（三）实物调试 14
总结 17
参考文献 18
附录一 原理图 19
附录二 元件清单 20
附录三 PCB图 21
附录四 实物图 22
附录五 程序 23
一、引言
（一）粮仓多点温度监控系统的发展背景
在常温下，粮食 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的水分在13～14％以下时，粮食和微生物的呼吸作用都很弱，粮食中的水分增加，微生物的呼吸强度也随之迅速增强，使粮食发热升温。因为很多的粮食变相也是种子，如大豆和小麦等，如果不控制温度和湿度，它会慢慢的发芽，食物在储存时对温度和湿度都是很重要的。而且温度过高湿度过低也容易引起火灾等。因此，为了保证粮食的质量，同时也为了防止粮食自燃起火，有必要对粮食内部的温度、湿度实行分层分点监控，一旦发现有升温、过湿现象，就必须立即采取通风散热或翻堆、翻仓等措施。
粮食也是提供我们日常所需的能量物质，是促进国家稳定发展的重要保障。为了防止农作物发霉变质，以免发生火灾定期测量粮仓温度是一种常用的方法。传统的粮仓温度测量是人工完成的。由于监控分站分散，传统的测温方法周期长、成本高，测量人员必须到现场进行测量，工作效率很低，不易管理。随着科学技术的发展和自动化水平的提高，温度自动监控已经成为粮食业保证安全生产、减少损失的重要措施之一。
我国是一个农业大国，有着悠久的粮食生产和储存历史。根据过去50年大量出土文物和历史研究，中国的原始农业始于旧石器时代晚期，发展于新时代(约一万年前)。粮食仓储是农业耕作的延续，仓储技术是随着农业的发展而发展的。进入新石器时代后，随着原始农业的发展，农业生产已经形成了一定的规模。只有当过剩的粮食出现时，它才逐渐从粮食加工发展到储存。
根据粮仓分布的特点，设计了一套基于单片机的温度监控系统，对每个粮仓的温度进行监控、记录并报警，以保障粮食储存的安全。
（二）粮仓多点温湿度监控系统的国内外发展现状
随着单片机和传感器技术的飞速发展，自动监控领域发生了巨大的变化。粮仓温湿度自动监控的研究取得了很大进展。这些年来，我国从16个国家和地区引进了粮仓环境控制系统，在吸收国外先进经验、促进粮仓温湿度自动监控方面发挥了较大作用。然而，由于能源消耗过大、成本高、环境等因素，并没有取得良好的效果。中国的粮仓环境监控系统必须走适合中国国情的发展道路。在引进、消化、吸收国内外先进技术和科学管理的基础上，进行总结、改进、集成创新和先进示范，开发适合我国经济发展水平、能适应不同气候条件、接近或达到世界先进水平的智能粮仓温湿度监控系统。
（三）本课题主要研究内容
本课题的主要内容是成功实现了一款粮仓多点温度监控系统，经过多次监控系统运行正常。粮仓多点温度监控系统由四路数字型温度传感器DS18B20监控粮仓的多处温度，并能够实时显示和报警。系统硬件部分采用的是模块化设计，包含温度传感器模块、主控模块、液晶显示模块、报警模块、指示灯模块、人机交互模块。其中温度传感器将探测到温度的变化反映到单片机口，由单片机根据信号的变化(即电平的高低)判断粮仓温度的变化，然后通过程序设定限值进行判断是否报警。最终监控的温度显示到液晶显示。
经过多次监控，该设计能够实现所有功能并稳定运行。系统能够有效的提高工作效率，减少人力成本和时间投入，减少由于粮仓温度过高而引发的火灾带来不必要的损失，提高粮仓存储温湿度监控的自动化水平。
二、系统硬件设计
（一）单片机最小系统
本课题设计的基于单片机的粮仓多点温度监控系统主要能够实现对粮仓四路温度数据的采集并通过液晶显示器实时显示，以及完成自动报警并指示报警位置和预警值的设置修改。
系统主要分为硬件和软件两个部分来介绍。其中硬件主要采用单片机为控制中心。通过温度传感器来实时监控当前的粮仓的温度，并将采集的各个数值与设置的限值进行比较配合报警器和指示灯完成自动报警和位置指示，外围配合按键模块设置报警预警值来完成整个系统的功能。软件部分主要包含系统主程序、液晶显示程序、温度采集程序、按键子程序、中断程序、报警程序等。
系统具体模块方案框图如图1所示：
图1 基于单片机的粮仓多点温度监控系统框图
STC89C51是一款应用最广泛的8位单片机，成本低，功耗也比较低，而且对于新手来说也比较容易上手，内部包含一整套位处理器，能够对特殊功能寄存器的某位直接进行置位，清零。具有8K的Flash存储，256字节RAM，芯片可在0Hz静态逻辑操作，并且在掉电后，RAM内容被保存。内部集成32位IO口，16位定时器/计数器，以及中断系统。能够满足大多数系统功能开发。
图2 STC89C51单片机
复位电路主要是由电容和电阻串联而成，负责的功能是当系统运行出现卡死或者异常时，按下复位键可以使系统程序重头开始运行。复位电路的工作原理是利用电容的两端的电压无法突变。系统上电后，当监控到RST引脚出现两个周期的高电平时，而高电平的持续时间由电阻和电容来决定的。设计中中选择的电容是10uF，电阻是10K的，根据公式可以知道，10k*10UF=0.1s，引脚接受高电平为0.1s左右后，系统复位。具体复位电路如下图3所示。
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