粮仓温湿度监测系统毕业论文Word格式文档下载.doc

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学生姓名

指导教师

2010年6月15日

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第58页

摘要

随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用。

粮食是人类生存的必需品，温度是保存好粮食的先决条件，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。

粮库一般较大，测量点会很多。

粮仓温湿度测量方法以及相应的智能控制一直是粮食保存的一个重要问题。

本系统是以AT89C52单片机、DS18B20数值温度传感器和HS1100湿度传感器为核心组成的粮仓温湿度控制系统。

该系统利用AT89C52单片机采集了各个点的温度、湿度，实现温湿度显示、报警等功能。

它以AT89C52单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1100实现多路温度的检测，利用LCD1602液晶显示器形象直观的显示测出的温湿度值。

本文在确定法设计方案基础上，着重论述了系统的软硬件设计，并且描述了系统电路设计、硬件设计框图及所使用各种芯片功能和特性。

通过PROTEUS软件和KEILC仿真出了该系统。

关键词：

单片机，DS18B20，HS1100，液晶显示，报警

TemperatureAndHumidityMonitoringSystemOfTheGranary

Author:

ZhangJuanying

Tutor:

WangJunwei

Abstract

Alongwiththesinglechipmicrocomputertechnologyrapiddevelopment,themicrocontrollerobtainedthewidespreadapplicationineachdomain.Thegrainisthehumansurvivalessentialitem，thetemperatureandhumidityarethepreconditionofpreservingthegrainwell,storingupthemassivegrainplaysacrucialroleinthedevelopmentofthestablenationaleconomy.Provisionroomisgenerallybig,sotherewillbealotofmeasurementpoints.Graintemperatureandhumiditymeasurementsmethodsandthecorrespondingintelligentcontroloffoodpreservationhasbeenanimportantissue.

ThesystemisbasedonAT89C52single-chip,numericaltemperaturesensorDS18B20andhumiditysensorHS1100,whichcompositethecoretemperatureandhumiditycontrolsystem.ThissystemhasgatheredeachtemperatureandhumidityusingAT89C52monolithicintegratedcircuit,whichrealizesfunctionstemperatureandhumiditydisplayandalarmfunctionsandsoon.IttakesAT89C52monolithicintegratedcircuitasmaincontrolchip,whichusesdigittemperaturesensorDS18B20andhumiditysensorHS1100torealizethemulti-channeltemperaturedetections.TemperaturevalueandhumidityvaluewhichdeterminesisdisplayedusingtheLCD1602liquid-crystalindirect-viewingdemonstration.Thisarticlefocusesonsystem'

ssoftwareandhardwaredesignemphaticallyonthefoundationofdeterminingthedesignoftheprogram.Itdescribesthesystemcircuitdesign,thehardwaredesigndiagramaswellasthefunctionandthecharacteristicofthechipwhichisusedinthesystem.ThissystemissimulatedthroughthePROTEUSandKEILCsoftware.

KeyWords：

Single-chipMicrocomputer，DS18B20，HS1100，Liquid-crystaldisplay，Warning

目录

1绪论 1

1.1背景 1

1.2设计的目的和意义 1

1.3相关领域国内外设计方法 2

2系统方案设计 7

2.1方案设计 7

2.2方案论证 7

3系统硬件的设计 9

3.1系统工作原理综述 9

3.2AT89C52的介绍 9

3.2.1AT89C52芯片的简介 9

3.2.2AT89C52主要功能特性 10

3.3DS18B20简介 11

3.3.1DS18B20的性能特点 11

3.3.2DS18B20的内部结构 11

3.3.3DS18B20的温度值格式 13

3.3.4DS18B20单总线（1-Wire）的基本原理 14

3.3.5DS18B20与单片机接口电路 16

3.4HS1100简介及测湿度原理图 18

3.4.1HS1100/1101的特点 18

3.4.2湿度测量电路设计及工作原理 19

3.5LCD液晶显示电路 20

3.5.1LCD1602主要技术参数 21

3.5.2LCD1602的引脚说明 21

3.5.3控制指令说明 22

3.5.4液晶内部显示地址 22

3.6扫描键盘 23

3.7报警电路 24

3.8温湿度控制输出驱动电路 24

4系统软件的设计 26

4.1主程序设计 26

4.2DS18B20的软件设计 27

4.2.1复位与读、写时序 27

4.2.2操作命令介绍 28

4.2.3基本操作程序及流程图 29

4.3HS1100的程序设计 33

4.41602的C51读写程序 34

4.5键盘扫描程序设计 37

4.6温湿度报警程序设计 38

5系统的抗干扰问题 39

5.1硬件抗干扰措施 39

5.2软件抗干扰措施 41

结论 43

参考资料 44

致谢 45

附录 46

附录A 46

附录B 47

附录C 53

1绪论

1.1背景

“国以民为本，民以食为天”，“兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性[1]。

从理论上讲国家掌握的粮食越多越好，但从现代经济学的角度看，国家只要能控制住一定数量的可以灵活支配、质量良好的粮食，既可达到“备战备荒”、宏观调控的目的，又可节省资金用于发展经济。

一般来说：

粮食存放在粮仓中，大型的粮仓可存放数以万计的粮食。

而且这些粮食存放的时间有长有短。

为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，就必须使粮仓内的温湿度保持在一定的范围以内。

为了达到以上的要求，必不可少的就是既稳定又精确的粮情监测系统。

粮情监测系统是通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本温湿度情况，并结合其他粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析。

利用微机技术对粮仓进行监测，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统。

在综合研究国内粮库管理现状和发展的前提下，吸收了国内多种粮库粮情温湿度监测系统的成功经验后，我们设计了自己的仓库温湿度监测系统。

该系统具有可靠性和高性价比，而且操作维修简便，具有检测、数显等诸多功能。

1.2设计的目的和意义

科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。

粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温湿度变化。

粮库一般由几十个甚至上百个由水泥或钢板构成的圆型仓组成，仓高20~30m。

现在，我国在粮仓建设上己实现规范化，但是监测手段一直未能实现同步现代化[2]。

我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变，许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口，因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻新和改造工作，要求规范粮库管理，实现粮库管理现代化。

影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的温度和湿度，这就要求能有一种有效的、低成本的仪表来实现监测控制功能，使得管理人员能够方便有效地进行监测操作。

如果用单片机作为前沿机对现场进行数据采集，通过对采集的数据进行分析（温度设定，实时温度显示，报警电路）然后通过单片机串行口控制电机启停进行温湿度控制。

利用单片机技术对粮仓进行监测，用户可以方便地够造自己所需要的数据采集系统，在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室，管理人员不进入现场就可以按照所需的温湿度要求对粮仓内的温度情况进行控制，提高了生产效率，增强了粮仓内存储安全，获得了粮仓的实时管理，实现自动化。

微机测量是微机设计的第一步，是微机测量技术的现场部分，即测量粮仓中的温湿度，并使用单片机对测量的数据进行处理并对粮仓内的温湿度进行控制。

1.3相关领域国内外设计方法

国内外有很多仓库温湿度监测系统的方法，主要有以下几种。

1、基于CAN总线的粮情监控系统的设计与实现

基于CAN总线的粮情监控系统主要由监控计算机和各仓房智能测控节点构成，具体分为通用计算机、USBCAN网络适配器、CAN总线网络和若干个仓房智能测控节点。

该系统将完成以AT89C52控制器为中心的数据采集与通风控制的仓房节点的设计，其中最重要的工作是完成仓房温度测量网络的设计[3]。

由于仓房数据采