孵化室温湿度监控系统.docx
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孵化室温湿度监控系统
剑桥大学
课程设计
设计题目：
孵化室温湿度监控系统设计
系别太阳系班级
学生姓名梅西学号11
指导教师爱因斯坦职称怪兽
起止日期：
5
沈阳工程学院
课程设计任务书
课程设计题目：
孵化室温湿度监控系统设计
系别班级
学生姓名
学号
指导教师职称
课程设计进行地点：
任务下达时间：
起止日期：
教研室主任年月日批准
孵化室控温控制电路设计
1设计主要内容及要求
设计目的：
（1）了解温湿度检测和控制技术的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。
（2）初步掌握常用测温、测湿方法的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。
（3）通过学习，具体掌握所选择测温、测湿方法和相关传感器的使用特点和方法。
基本要求
（1）孵化室对温度有一定要求，温度是否合适直接影响孵化效果，为此需要对温度进行严格控制，主要指标如下：
孵化室温控制在36～42℃，温度低时启动电热器加热，温度高时，启动风扇冷却。
报警指示，当温度大于42℃或低于36℃时，用声光报警。
孵化室湿度要求保持在相对湿度55％～60％范围内，超出该范围要求声光报警。
（2）要求设计相关的硬件电路，选择合适的传感器、控制系统和显示系统。
（3）要有相应的控制算法（软件流程图）。
发挥部分
自由发挥
2设计过程及论文的基本要求：
设计过程的基本要求
（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；
（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；
（3）报告的电子档需全班统一存盘上交。
课程设计论文的基本要求
（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。
项目齐全、不许涂改，不少于3000字。
图纸为A4，所有插图不允许复印。
（2）装订顺序：
封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。
3时间进度安排
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
1
讲解主要设计内容，安排学生查阅资料
打分
2
检查任务框图的设计情况
打分
3
检查整个设计理论方面的准备情况
打分
4
指导学生进行传感器的选择
打分
5
进程传感器及测量电路的硬件电路设计
打分
6
讲解原理图的绘制要求
打分
7
检查原理图完成情况，讲解及纠正错误
打分
8
检查流程图的绘制及报告的书写要求
打分
9
布置答辩
打分
10
答辩、写报告
打分
2011-2-28
沈阳工程学院
孵化室温湿度监控系统课程设计成绩评定表
系（部）：
班级：
学生姓名：
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
5
4
3
2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
5
4
3
2
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指导教师签名：
年月日
评阅教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力
5
4
3
2
工作量
工作量饱满，难度适中。
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
5
4
3
2
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
加权分合计
评阅教师签名：
年月日
课程设计总评成绩
分
中文摘要
温湿度是影响孵化室孵化工作的最关键因素。
为保证孵化室的正常工作，为其设计温湿度监控系统，现采用AT89S52单片机为控制中心，由STHl0温湿度传感器及1602字符型液晶模块进行设计，实现对孵化室温湿度的精确测量与控制。
实践证明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，保证了孵化室的正常工作和运行，具有很高的的实用及商业价值。
关键词：
单片机；温湿度；SHTl0；监控系统；传感器；孵化室
设计题目
设计题目：
孵化室温湿度监控系统设计
设计任务
在日常生活中温湿度监控系统应用很广泛，例如：
粮库、机房、档案馆、特殊材料加工工场等场所，都必须严格控制环境的温度及相对湿度，使其保持在一定的范围内。
孵化室对于温湿度有着特殊的要求，需要装有温湿度实时监控系统，由用户根据环境要求设定系统的温湿度阈值；系统实时地测量显示环境的温湿度值，实现温湿度自动控制，使其在较宽的温度范围内具有较高的测试精度，同时还可以根据用户设定报警阈值报警，一旦发现环境温湿度超限，立即报警。
为此，我设计了一款测量精度高、结构简单使用、工作稳定可靠的基于单片机的温湿度监测与自动控制系统。
设计思路
此款温湿度监控系统需满足以下要求：
1）符合一般孵化室的温湿度监控要求；
2）用户可以设置系统温湿度报警值；
3）提供温湿度调节控制信号，实现自动控制；
4）检测得到的数据可以通过显示模块显示。
因此，硬件设计不仅要满足系统需求，还要满足功能和外形尺寸要求。
根据设计要求确定了系统的总体方案，整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器、温湿度调节系统以及键盘等6大部分组成。
用户预先输入温湿度报警值到程序中，该值作为系统阈值。
温湿度传感器监测值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为温湿度调节系统提供控制信号，实现自动控制。
温湿度调节系统包括加湿模块、除湿模块、升温模块和制冷模块。
设计框图及各部分电路分析
1.设计框图
图1系统设计框图
2.工作过程分析
根据温湿度监控系统功能，系统软件流程图如图2所示。
图2系统软件流程图
温湿度传感器SHTl0完成一次测量的工作顺序一般为：
设置传感器分辨率→发送“启动传输”命令→发送测量命令→读输出的测量值→将输出测量值转换为物理量。
SHTlO数据采集程序流程图如图3所示。
图3SHT10数据采集流程图
元器件清单及功能介绍
元器件清单及分布图如下：
图4元器件清分布单图
1.单片机
单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能。
硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。
这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。
本系统主要硬件设计包括蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路、LCD显示电路以及温湿度传感器电路。
控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的AT89S52单片机，属于MCS-51系列。
AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术；片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案；价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。
因此广泛应用于工业控制和嵌入式系统中。
图5AT89S52引脚图
2.温湿度传感器
系统实际工作过程中，温度和湿度信号经过SHTl0内部的温度敏感元件和湿度敏感元件转化为模拟电压信号，该模拟电压信号经过SHTl0内部的信号放大调理器放大、然后再经过A／D转换器进行模／数转换、校准和纠错，最后才将相对温度或湿度的数据通过二线串行接口的双向数据口DATA端传送至超低功耗微处理器AT89S52。
当AT89S52微处理器接收到数据后，通过～口经由LCD1602显示温度值和湿度值。
由于P3口具有中断功能，可以通过其设置矩阵键盘来输入报警的具体参数，经过比较如果需要报警，则通过P1口经过外围电路警报。
图6SHTl0内部结构图
图8SHTl0连接图
图9SHTl0数据传输的实现
SHT10引脚分为SCK、DATA、VDD、GND四个，其各自作用如下。
SHT7x采用4针的单排引脚形式包装。
液晶聚合物环氧包覆外壳，标准0.6mmFR4衬底。
不含铅、铬、汞（完全符合RoHS，WEEE标准要求）。
传感器头部通过小桥接器实现与引脚的连接，以降低热传导及响应时间。
传感器头部背面的镀金板与GND引脚相连。
在背面VDD与GND之间安装了一个100nF的电容。
所有引脚均镀金处理，以防腐蚀。
可焊接使用，也可与mm”）的插槽匹配。
图10SHTl0引脚列表
3.蜂鸣器
系统的蜂鸣器电路如图11。
蜂鸣器额定电流IB≤30mA，而对于AT89S52单片机，P1口的灌电流为1．6mA，拉电流为60μA，由此可见，仅靠单片机的P1口电流是不能驱动蜂鸣器的，必须使用集晶体管放大电路，为了使单片机消耗的功率更小，所以使用PNP型晶体管9012。
图11蜂鸣器电路
4.晶振电路
AT89S52采用的晶振电路采用的无源晶振，微调电容大小取30pF。
图12振荡电路
5.复位电路
图13复位电路
6.显示器
显示模块选用1602字符型液晶模块，是目前工控系统中使用最为广泛的液晶屏之一，电路图如图14所示。
1602字符型液晶模块是点阵型液晶，驱动方便，经编码后显示内容多样化。
图14显示模块
7.键盘
系统的输入模块采用中断扫描的4×4矩阵键盘，相比定时扫描方式，提高了MCU的使用效率。
如图15。
图154*4键盘
小结
自己写
参考文献
1．《传感器应用技术》王煜东，刘笃仁，西安电子科技大学出版社，2006年
2．《实用传感器接口电路实例》何希才，任力颖，杨静，中国电力出版社，2007年5月
3．《传感器原理及应用技术》刘笃仁，韩宝君，西安电子科技大学出版社，2005年
附录
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