基于无线通信温湿度控制系统设计Word文档下载推荐.doc
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所属院（系）电子信息工程系
指导教师
2016年6月20日
目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2课题目的及意义 1
1.3本文结构 2
第2章控制系统功能需求分析与设计方案的选择 3
2.1温湿度控制系统的功能要求 3
2.2系统的主要技术性能指标 3
2.3系统的设计方案 3
2.3.1系统的整体结构 4
2.3.2系统设计的主要内容 4
2.4本章小结 5
第3章控制系统的硬件设计 7
3.1主机硬件设计 7
3.1.1主机硬件设计的总体原理图 7
3.1.2人机交互硬件设计 7
3.1.3无线通信模块的硬件设计 8
3.1.4输入模块的硬件设计 9
3.1.4报警模块的硬件设计 9
3.2从机硬件设计 9
3.2.1从机硬件设计的总体原理图 10
3.2.2无线通信模块的硬件设计 10
3.2.3温湿度采集模块的硬件设计 11
3.2.4电机模块的硬件设计 11
3.2.5加湿器模块的硬件设计 12
3.2.6加热模块的硬件设计 12
3.3本章小结 13
第4章控制系统的软件设计 15
4.1系统的整体软件设计 15
4.2温湿度采集模块的软件设计 16
4.3温湿度控制模块软件设计 17
4.4无线传输模块的软件设计 18
4.5本章小结 19
第5章系统的调试 21
5.1无线通信调试 21
5.2温湿度PD参数调试 21
5.3调试结果 22
第6章结论 23
参考文献 24
致谢 25
附录一：
主机电路原理图 1
附录二：
从机电路原理图 2
附录三：
程序 4
I
摘要
本设计选择AT89C51单片机为控制器，完成了基于无线通信的温湿度控制系统设计。
该系统主要包括主机和从机两个部分，其中从机利用DHT11温湿度复合传感器完成温湿度实时采集，并利用nRF903红外通信实现数据的无线传输，与主机构成闭环负反馈，主机利用给定值与反馈数据形成偏差，经PD控制器实时控制输出，并将接收到的温湿度值显示在LCD1602液晶显示屏上。
同时，主机还能够通过按键设定目标温湿度值，并且可以将实际温湿度值与目标温湿度值对比，过高或者过低都将产生报警，提示用户应及时采取措施，以免发生故障。
调试结果表明，该控制系统能够实现对温度和湿度的恒值控制，并且抗干扰能力强，稳定性高。
无线通信模块使系统的自动化程度更高，提高了系统的可靠性。
关键词：
无线通信，单片机，PWM
ABSTRACT
TheAT89C51Single-ChipMicrocomputerisselectedasthecontrollerforthisdesign,thetemperatureandhumiditycontrolsystemdesignofcompletedbasedonwirelesscommunication.ThesystemmainlyincludesthetwopartshostandSlave,whichtheslaveuseofDHT11temperatureandhumiditycomplexsensorstocompletereal-timeacquisitionoftemperatureandhumidity,Anduseofinfraredcommunicationtoachievedatawirelesstransmission,Andhostformaclosedloopnegativefeedback,hostusepointvalueandfeedbackdataformingdeviation,throughPIDcontrolleroutforReal-timecontrol,andwillreceivethevaluesoftemperatureandhumiditythendisplayontheLCD1602LCDscreen.Atthesametime,thehostcanalsosettingtemperatureandhumiditythroughthekeyvaluegoal,andcanbetheactualvaluecomparedwiththetargettemperatureandhumidity,temperatureandhumidityvaluetoohighortoolowwillgeneratealarm,promptingtheusertotaketimelymeasurestoavoidfailure.Inactualcontrolprocess,usingDHT11carriedonacquisitionfortemperatureandhumidity,byusingPDalgorithmtoconstantvaluecontroloftemperatureandhumidity,wirelesscommunicationmoduleUSESnRF903tocommunicate.Debuggingresultsshowthatthecontrolsystemcanrealizeconstantvaluecontroloftemperatureandhumidity,andstronganti-jammingcapability,highstability.Wirelesscommunicationmodulemakesthesystemofthehigherdegreeofautomation,improvesthereliabilityofthesystem.
Keywords:
Wirelesscommunication,Single-ChipMicrocomputer；
PulseWidthModulation
3
第1章绪论
近几年来国家经济发展迅速，社会对生产环境和生活环境意识的要求也越来越高。
人们的日常生活和周围环境的温湿度紧密相连，而石油、化工电子、航天、食品工业、药品行业、冷链物流、粮食存储等行业对温湿度也有着比较高的要求。
所以，温湿度的监测和控制已经成为生产过程中比较重要的一环。
1.1课题的背景
现在的时代是科学技术高速发展的信息时代，电子技术、通讯技术、单片机技术的应用已经是非常广泛，随着科学技术的快速进步和生产的不断发展，在社会生活中好多方面都需要进行温度测量和湿度测量。
因此温度和湿度这两个词在生产生活之中出现的频率越来越高，与之相对应的，温湿度控制和测量也成为了生活生产中频繁的使用技术，它们在各行各业中也发挥着非常重要的作用。
如在一如既往很好发展的工业行业中，用测量与控制温湿度的方法来确保产品的正常生产。
在农业生产中，用来确保蔬菜大棚的恒温恒湿保产等。
温度值是表现物体冷热程度的一个物理值，温度的测量是第一第二产业生产过程中一个很普遍也很重要的参数。
温度的测量和控制对确保产品的质量、生产效率的提高、节约能源、安全生产、经济发展的促进起到非常重要的作用。
因为温度测量非常普遍，从而使在各种传感器数量中温度传感器排首位。
并且科术的不断发展，温度传感器的类型一直在持续增加，达到人们生活中的大多数需求。
在单片机温度控制系统中的关键是温度的测量、控制和保持，温度被作为工业控制对象中最主要被控参数之一。
因此，单片机对于温度的测量是对其开展高效且精准的测量，同时很好的在工业研发中与实践中相结合，特别是在机械生产、电力化工生产、冶金工业等大规模领域中，在日常生活活动中，温度也被全面应用于空调器、电加热器等各种室内温度测量以及工业设备的温度测量。
但温度是一个模拟量，需要采用适当的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量，再使用计算机或单片机进行相对应的处理。
1.2课题目的及意义
恒温恒湿箱也称恒温恒湿试验机、恒温恒湿实验箱、恒温机，可用于检测材料在各种环境下性能的设备及试验各种材料耐热、耐寒、耐干、耐湿性能。
适合许多行业制品检测质量之用。
随着我国工业产品研制的需要，近几年来，我国从国外引进了大批试验系统，为我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用，但由于其本身的复杂性，使得试验箱在运行中出现了许多问题，而且出现了问题不能及时解决，大大延长了试验周期，影响了产品的研制工作。
由于目前农业的发展，恒温恒湿箱的运用逐渐普遍（比如菌种的培养、幼苗的培育以及设施仪器仪表的校准等），并强调其性价比更高，使用期限更久，运行速度更快。
而通过单片机来对温度及湿度采取控制，同时可以更好的提升被控温湿度的技术标准，可以很大程度上提升产品的质量与数量随着现代农业的发展，恒温恒湿箱的应用越来越广泛（比如菌种的培养、幼苗的培育以及设施仪器仪表的校准等），并要求其性价比更高，使用寿命更长，使用费用更少（省电），响应速度更快。
而采用单片机来对温度和湿度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温湿度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
基于此，本课题围绕恒温恒湿箱系统的设计与实现进行研究。
1.3本文结构
本文第一章主要介绍恒温恒湿控制系统的背景、目的及意义。
第二章是恒温恒湿控制系统的功能需求分析与设计方案的确定，主要包括系统的功能要求和控制系统的设计方案。
第三章介绍恒温恒湿控制系统硬件的设计，从主机硬件设计和从机硬件设计两个方面进行分别具体阐述。
第四章主要介绍恒温恒湿控制系统软件的设计。
第五章介绍系统的调试。
第六章主要是对该系统的特色、存在的问题以及拟解决的方案进行总结。
1
第2章控制系统功能需求分析与设计方案的选择
设计基于无线通信温湿度控制系统设计，应该明确系统的具体功能要求，以及控制系统必要的技术性能指标，并且根据系统的功能要求和技术性能指标来确定系统的整体设计方案。
2.1温湿度控制系统的功能要求
利用单片机设计一个基于无线通信温湿度控制系统设计，主要的功能就是对温度和湿度进行恒值控制，并且具有一定的远程监测功能。
1、控制系统应以单片机作为主控制器。
2、控制系统可以远程监测系统的实时温度值和湿度值。
3、控制系统应对温度和湿度进行恒值控制。
4、控制系统采用LCD液晶显示屏进行实时更新显示温度和湿度的变化情况，更新时间为1s.
5、控制系统可以通过按键来设置温度和湿度的给定值，当温度值和湿度值过高或者过低时，应当采用蜂鸣器进行报警
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