烤烟房环境参数控制系统的研究
近年来烟草行业发展很快,而烟草质量与烤烟房的温湿度有很大关系,所以设计一个烤烟房环境参数控制系统就变的很有必要。本文主要介绍以STC89C52单片机为控制核心的烤烟房环境参数控制系统的设计。整个系统由单片机模块、数据采集模块、无线通信模块、显示模块、键盘模块、报警模块、串口通信模块等部分组成。本设计使用DHT11温湿度传感器检测温度和湿度，并将测得的数据传入现场单片机，经过现场单片机处理后，再通过NRF24L01把数据传入控制端的单片机，进而驱动继电器及喇叭，并作出相关显示。 经调试以后，该系统能实现课题要求的功能。性能优良、抗干扰性强。关键词 STC89C52，温湿度测控， DHT11，NRF24L01
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究概况 1
1.3 课题的主要研究内容 2
1.4 本章小结 2
2 系统的总体设计 3
2.1 系统的设计思路 3
2.2 系统总体设计 3
2.3 系统设计原则 3
2.4 本章小结 4
3 系统硬件设计 4
3.1 总体框图 4
3.2 现场模块 5
3.3 控制中心模块 9
3.4 本章小结 14
4 系统软件设计 14
4.1 现场模块程序设计 15
4.2 控制中心模块程序设计 18
4.3 本章小结 23
5 软硬件联调 24
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 部分程序代码 31
绪论
1.1 课题研究背景和意义
烟草行业是一个高税收行业，2006年中国的税收为2900亿元，人们将它称之为“暴利行业”。因为烟草对人体健康的影响较大等原因，国家对烟草行业的约束、管制力度一直很大。算到2006年年末，在全国范围内规模较大的烟草企业已削减为31家。2008年，全球经济不景气，加之现代人的健康问题越来越突出，所以多国政府出台相关政策，抑制烟 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
草行业的发展。然而即使是在这种情况下，全球烟草产业依旧是朝着增长的方向在发展。最明显的就是2008年的全球烟草一共的产出量较之2007年增长了9.2%,而其中就烤烟这一种类型的烟草来说,比2007年增长了8.1%；中国以烤烟这一种类型的烟草成为全球第一的烟草出产国[1]。
虽然产量都很高，但因为环境等因素的影响，我国的烟草和其他国家的还是存在明显的差异。这与品种、栽培管理等主要生产措施有关,当然烘烤也有着至关重要的作用。
近年来，我国在发展烟草产业的时候，不在只是着眼于量的增长，越来越多的精力被放在了追求烟叶质量上，这就要求在烟草烤制这一重要环节进行技术革新。如此一来，本就有很多弊端的人工长期监守、利用干湿球采集数据的方式就更有必要被取代。生产过程电子化、自动化已成为烤烟技术发展的一个大的势头。而本次设计要解决的技术问题就是在原有的生产条件上加上温湿度测控系统，在扩大规模的同时还节约了人力，并且能更好的完成三段式烘烤的工艺要求[2]。
由于资金等因素影响，农村的烟房分布很杂乱，都是以家庭为单位。而在烘烤的时候经验是烟农操作的唯一准则，正如十指有长短，烟农的技术也是有的高，有的低，这样烤出来的烟叶质量两极分化情况很严重；其次，烟叶的烤制过程耗时很长，烟农要时时看着，这个工作强度太大，造成的负担也很大[3]。为了解决这个问题，本课题就将无线数据采集系统引入到了生产过程中。将传感器和无线通信技术巧妙的用到了一起，实现了生产过程无线化。再加上单片机的控制能力，本课题还实现了生产自动化。这样，既节约了人力，又提高了效益，一举两得。
1.2 研究概况
烤烟这一生产过程说到底就是对烟叶里水分的处理，那么显而易见，温度和湿度这两个环境参数就成了制约烟草质量的重要因素。控制烤的过程实际就是控制好这两个物理量。而要谈控制，首先要知道这两个量的具体数值，这就牵扯到温湿度的测量。在刚开始的时候，烟农用的都是干湿球玻璃温度计读数[4]。那么问题又来了，工具有了，可要知道具体数值还是要人操作，于是烟农要隔一段时间测一次温湿度，并进行记录，这种工作方式很累，而且得出的数据误差很大，往往使烘烤结果不尽如人意。后来出现了电阻式温度传感器，但是这种器件测量的时候误差较大,并不能满足一些场合的高准确度的要求；而且它测量出来的信号是模拟信号,要想与单片机连接使用,还要再加一步模拟信号与数字信号之间的转换。这就表示又要用到其它器件,导致电路比较复杂,给设计者的设计工作增添了麻烦；而且多一个器件,使用的时候就多一分坏的几率，这很不利于系统的后期维护。除此以外，该种器件对温度起反应的时间比较缓慢，并不能达到系统的实时性要求。最后但同样重要的是，现在的很多系统要测的是温度和湿度两个量，但该传感器件没有湿度检测功能，所以这款器件的使用正越来越少 [5]。而为了解决上述问题, 本次设计选择的可以是智能型温湿度传感器 DHT11。看名字就知道，这款芯片既可以测量温度也可以测量湿度，而且单独一个芯片就可以实现温湿度测量的功能，不需要在周围扩展其他电路，这样用起来就会很方便；而且DHT11是数字传感器，输出的信号本身就是数字信号，可以直接与单片机连接使用；当然既然用于生产，成本还是要考虑的，DHT11的功耗很低，适用于生产；除了上述特点以外，DHT11的精确性、灵敏性也是个很大的优点，具体表现为系统温度测量误差为 0.5℃,湿度测量误差为4%RH；最后但同样重要的是，DHT11抗干扰能力很强，可以放心使用。
人工烤烟有很多不方便、效果不好的地方，为了这些困难，同时也为了让烟农工作轻松一点。美国、日本等国家先后根据自己国家烟草产业的发展情况，开发了适合这些情况的烘烤设备。
1.3 课题的主要研究内容
这次设计是要通过设计一个控制系统实现对烤烟房里的温湿度的监测、控制。经过前期查阅资料等工作以后，我确定了此次设计工作的主要内容为：首先，制定一个能够达到预期目标的方案；然后，当然是将总体设计思想以框图的形式表现出来，力求具体，让人对你要做什么一目了然；接着就要具体到软件和硬件，硬件设计时要画出硬件总体的结构图以及能体现它的原理的图，进而把对应的电路板设计出来，进行软件设计时，流程图是不能省的；最后进行的是软硬件联合调试，并写出设计说明书。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究概况 1
1.3 课题的主要研究内容 2
1.4 本章小结 2
2 系统的总体设计 3
2.1 系统的设计思路 3
2.2 系统总体设计 3
2.3 系统设计原则 3
2.4 本章小结 4
3 系统硬件设计 4
3.1 总体框图 4
3.2 现场模块 5
3.3 控制中心模块 9
3.4 本章小结 14
4 系统软件设计 14
4.1 现场模块程序设计 15
4.2 控制中心模块程序设计 18
4.3 本章小结 23
5 软硬件联调 24
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 部分程序代码 31
绪论
1.1 课题研究背景和意义
烟草行业是一个高税收行业，2006年中国的税收为2900亿元，人们将它称之为“暴利行业”。因为烟草对人体健康的影响较大等原因，国家对烟草行业的约束、管制力度一直很大。算到2006年年末，在全国范围内规模较大的烟草企业已削减为31家。2008年，全球经济不景气，加之现代人的健康问题越来越突出，所以多国政府出台相关政策，抑制烟 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
草行业的发展。然而即使是在这种情况下，全球烟草产业依旧是朝着增长的方向在发展。最明显的就是2008年的全球烟草一共的产出量较之2007年增长了9.2%,而其中就烤烟这一种类型的烟草来说,比2007年增长了8.1%；中国以烤烟这一种类型的烟草成为全球第一的烟草出产国[1]。
虽然产量都很高，但因为环境等因素的影响，我国的烟草和其他国家的还是存在明显的差异。这与品种、栽培管理等主要生产措施有关,当然烘烤也有着至关重要的作用。
近年来，我国在发展烟草产业的时候，不在只是着眼于量的增长，越来越多的精力被放在了追求烟叶质量上，这就要求在烟草烤制这一重要环节进行技术革新。如此一来，本就有很多弊端的人工长期监守、利用干湿球采集数据的方式就更有必要被取代。生产过程电子化、自动化已成为烤烟技术发展的一个大的势头。而本次设计要解决的技术问题就是在原有的生产条件上加上温湿度测控系统，在扩大规模的同时还节约了人力，并且能更好的完成三段式烘烤的工艺要求[2]。
由于资金等因素影响，农村的烟房分布很杂乱，都是以家庭为单位。而在烘烤的时候经验是烟农操作的唯一准则，正如十指有长短，烟农的技术也是有的高，有的低，这样烤出来的烟叶质量两极分化情况很严重；其次，烟叶的烤制过程耗时很长，烟农要时时看着，这个工作强度太大，造成的负担也很大[3]。为了解决这个问题，本课题就将无线数据采集系统引入到了生产过程中。将传感器和无线通信技术巧妙的用到了一起，实现了生产过程无线化。再加上单片机的控制能力，本课题还实现了生产自动化。这样，既节约了人力，又提高了效益，一举两得。
1.2 研究概况
烤烟这一生产过程说到底就是对烟叶里水分的处理，那么显而易见，温度和湿度这两个环境参数就成了制约烟草质量的重要因素。控制烤的过程实际就是控制好这两个物理量。而要谈控制，首先要知道这两个量的具体数值，这就牵扯到温湿度的测量。在刚开始的时候，烟农用的都是干湿球玻璃温度计读数[4]。那么问题又来了，工具有了，可要知道具体数值还是要人操作，于是烟农要隔一段时间测一次温湿度，并进行记录，这种工作方式很累，而且得出的数据误差很大，往往使烘烤结果不尽如人意。后来出现了电阻式温度传感器，但是这种器件测量的时候误差较大,并不能满足一些场合的高准确度的要求；而且它测量出来的信号是模拟信号,要想与单片机连接使用,还要再加一步模拟信号与数字信号之间的转换。这就表示又要用到其它器件,导致电路比较复杂,给设计者的设计工作增添了麻烦；而且多一个器件,使用的时候就多一分坏的几率，这很不利于系统的后期维护。除此以外，该种器件对温度起反应的时间比较缓慢，并不能达到系统的实时性要求。最后但同样重要的是，现在的很多系统要测的是温度和湿度两个量，但该传感器件没有湿度检测功能，所以这款器件的使用正越来越少 [5]。而为了解决上述问题, 本次设计选择的可以是智能型温湿度传感器 DHT11。看名字就知道，这款芯片既可以测量温度也可以测量湿度，而且单独一个芯片就可以实现温湿度测量的功能，不需要在周围扩展其他电路，这样用起来就会很方便；而且DHT11是数字传感器，输出的信号本身就是数字信号，可以直接与单片机连接使用；当然既然用于生产，成本还是要考虑的，DHT11的功耗很低，适用于生产；除了上述特点以外，DHT11的精确性、灵敏性也是个很大的优点，具体表现为系统温度测量误差为 0.5℃,湿度测量误差为4%RH；最后但同样重要的是，DHT11抗干扰能力很强，可以放心使用。
人工烤烟有很多不方便、效果不好的地方，为了这些困难，同时也为了让烟农工作轻松一点。美国、日本等国家先后根据自己国家烟草产业的发展情况，开发了适合这些情况的烘烤设备。
1.3 课题的主要研究内容
这次设计是要通过设计一个控制系统实现对烤烟房里的温湿度的监测、控制。经过前期查阅资料等工作以后，我确定了此次设计工作的主要内容为：首先，制定一个能够达到预期目标的方案；然后，当然是将总体设计思想以框图的形式表现出来，力求具体，让人对你要做什么一目了然；接着就要具体到软件和硬件，硬件设计时要画出硬件总体的结构图以及能体现它的原理的图，进而把对应的电路板设计出来，进行软件设计时，流程图是不能省的；最后进行的是软硬件联合调试，并写出设计说明书。
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