基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统毕业论文40含源文件41.docx
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基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统
大棚温湿度自动控制系统设计
摘要：
本设计是基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。
SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信，由于它高度集成，已经包括AD转换电路，所以使用方便，而且准确、耐用。
LCD1602能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。
这个控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度，将其显示在液晶屏LCD1602上，同时将其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。
此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。
通过设计系统原理图、用Proteus软件进行仿真，证明了该系统的可行性。
关键词：
STC89C52RC，SHT10，I2C总线，独立式键盘，温湿度自动控制
Abstract:
Thisdesignisanautomatictemperatureandcontroller.ItusestheSHT10asthetemperatureandanalogtodigitalconverter.Therefore,it’squiteconvenienttouse,andalsoaccurateanddurable.TheLCD1602candisplaytwolinesofmessages,withthefirstlinefortemperatureandthesecondlineforcanmeasurethetemperatureandagreenhouse,andthendisplayitonaLCD1602.Meanwhile,itcomparesthedatawiththesetlimit.Ifthelimitisexceeded,thenthesystemwillsendoutawarningusingabuzzerandactivatethetemperatureandbemodifiedwiththeindependentkeyboard.ThroughschematicdesignandProteussimulation,thefeasibilityofthisdesignproved.
Keywords:
STC89C52RC,SHT10,I2Cbus,independentkeyboard,temperatureandproject
，然后对工程进行保存。
再新建文件，点击菜单栏中File下的new新建文件
，进行保存。
最后把新建的文件添加到工程文件里，右键点击project视图窗口里的SourceGroup1，选择Addfilestogroup“sourcegroup1”，如图所示：
图5.5添加文件到工程
这样，刚才新建的文件便添加到了SourceGroup1中。
现在开始在右边的主界面编写C语言程序，编写完成后为了把程序烧录到单片机上，还需要把它转换成机器码，生成hex文件：
右击工程视图窗口中的Target1，选择OptionsforTarget“target1”
把Output选项卡里面的CreateHEXFile前面的勾打上
，这样编译后会生成机器码，如图所示。
图5.6生成机器码
6结论
6.1系统的功能
本系统能测量温室大棚内的温湿度数据，将其显示在液晶屏上。
如果温湿度超出了设定的上下限，将进行报警，并启动温湿度调节设备。
温度回到限定值内后，停止报警。
当温度不仅回到上下限以内，而且留有一定裕量后，停止温湿度调节设备。
如果需要修改温湿度上下限，可以通过按键进行修改。
6.2系统的指标参数
系统的指标参数完成情况如下表所示：
表6.1系统指标参数表
实现功能
结果
完成程度
测量温度范围
-40～123.8℃
完成
测量温度误差
±0.5%
完成
测量湿度范围
0～100%RH
完成
测量适度误差
±4.5%
完成
液晶屏显示
用LCD1602显示
完成
超限报警
用蜂鸣器报警
完成
修改上下限
通过独立式键盘修改
完成
输出控制
通过光耦、继电器控制
完成
6.3系统功能分析
该大棚温湿度自动控制系统能通过独立式键盘设置温湿度上下限，通过LCD1602显示温湿度，并在超限的情况下报警、启动调节设备。
其中输出控制和通过键盘设置上下限都是通过调用子程序实现的。
键盘的工作方式分两种，一种是查询方式，一种是中断方式。
中断方式比较节省系统资源，只有当有按键按下时才会进入键盘中断子程序，进一步扫描是那些键被按下；而查询方式则是在主程序中调用键盘扫描子程序，不管有没有键按下，每次程序循环中都要一一判断每个键是否按下，故这种方式占用的单片机的处理时间更多。
但是由于本次设计用到的按键不多，只有五个，功能比较简单，而且单片机工作比较空闲，因此使用的是查询方式来处理键盘的输入。
此外，还应注意到的是，当温湿度超限后，要报警并启动温湿度调节设备。
当温湿度回到规定范围内时，只是停止报警，而温湿度调节设备应该继续保持工作，直到温湿度留有一定裕量时才停止。
本设计中的输出控制子程序中设置了温度5℃和湿度5%RH的裕量，这样当温度上限是30度时，如果超出上限，那么温度回到30度时停止报警，当温度降到25度以下时才停止制冷设备的运行。
这样可以避免温湿度调节设备反复不停地通断，以致影响使用寿命。
7总结与体会
这次毕业设计使我收获良多，以前偏重于理论知识的学习，但是做了毕业设计才发现在动手实践上的不足，无论是画电路原理图、做仿真、做实物都牵涉到很多自己以前没有接触过的内容。
通过这次毕业设计，我感觉我实际应用知识的能力有了很大提高。
尤其让我感受颇多的是使用万能板焊接实物。
这个看似简单的事情花了我三天的时间，而且板子还有很多问题。
以前焊过PCB板，于是想当然地以为焊万能板也很容易，不就是用飞线连接吗，还不用画PCB图，不用考虑怎么布线，于是就选择了使用万能板来焊接实物。
用导线焊了很久，刚开始还好，到了后来线越来越多，要放置新的元器件都很困难。
有些焊点焊多了锡都很难焊上去。
由于飞线太多，容易产生很多虚焊，这都为后面的调试增加了难度。
所以说，考虑问题要从实际出发，不能想当然。
做复杂的板子最好用PCB板，用万能板的话很容易出错。
而且，毕业设计是一人一个题目，这很好地锻炼了我的独立思考解决问题的能力和综合分析问题的能力。
以前做课程设计都是几个人一组，有什么问题都很容易问别人，并且自己往往就做自己较为熟悉的部分，这使得自己获得的知识很不完整，做一个设计的时候不能全面地思考问题。
这次毕业设计，自己一个人从方案的选择、单元模块的设计、器件的选型、软件设计、原理图绘制一直做到英文资料的翻译，自己感觉对设计的整个过程方法有了更深入的了解。
总而言之，毕业设计大大地锻炼了我解决实际问题的能力，为我将来的就业打下了坚实的基础。
8致谢
这次毕业设计马上就要结束了，在这过程中遇到了很多困难，单凭一己之力是无法克服的。
在此，我要衷心地感谢在这次毕业设计中为我解疑释惑的李涛老师！
由于我在以前的学习中一直都比较重视理论学习，在实践方面颇为欠缺。
尤其是在使用AltiumDesigner画原理图时更是遇到很多很多问题，我在实验室找到李涛老师时他都一一为我解答，非常耐心。
甚至有一次我问道原理图中9针串口引脚的问题时，他还专门从柜子里找出一个串口插头为我讲解，让我很快就解决了问题。
在设计过程中，我遇到一些小问题也时常去问班上的同学，他们思路也让我受益匪浅，深受启发。
在这里对也要感谢你们的帮助！
最后，再次感谢李涛老师在毕业设计中为我的付出，是你的帮助让我得以顺利完成这次毕业设计！
9参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社，2010
[2]陆荣鑑，李品，孙周.SHT10传感器在温湿度监测系统中的应用[J].传感器与微系统，2012，（31）
[3]孙环,滕召胜.基于SHT10单片集成传感器温湿度检测模块设计[J].国外电子测量技术，2006，（25）
[4]童诗白.华成英.模拟电子技术基础[M].北京.高等教育出版社，2000
[5]林嘉.基于89S52的LCD1602程序设计[J].电脑知识与技术，2012，（8）
[6]隋清江.基于PROTEUS的LCD1602接口设计与仿真[J].仿真技术，2010，（7）
[7]刘天时，刘赏，付春.一种单片机键盘电路设计与消抖处理[J].计算机与网络,2010,（10）
[8]赵亮.跟我学51单片机（四）独立-矩阵键盘应用与设计[J].电子制作，2011，（4）
[9]黄震宇.温湿度控制系统设计[J].粮油装备与自动控制，2008,（15）
[10]于志赣，刘国平.液显LCD1602模块的应用[J].计算机技术应用，2009，（4）
[11]赵亮.液晶显示模块LCD1602应用[J].电子制作，2007，（3）
附录1系统的电路原理图
附录2系统仿真总图
附录3系统实物照片
附录4系统源程序
voidmain（void）
{
unsignedcharerror,checksum;
LcdRw=0;
s_connectionreset（）;
welcome（）;显示欢迎画面
delay（2000）;
LCD_Initial（）;
while
（1）
{
error=0;
error+=s_measure（（unsignedchar*）&caseofanerror:
connectionreset
else
{
（temp_val.f）;转换温度为uchar方便液晶显示
GotoXY（5,0）;
str[5]=0xDF;℃的符号
str[6]=0x43;
str[7]='\0';
Print（str）;
（（）;
control（）;
----------waitapprox.0.8stoavoidetal.等，已经对如何提升它的效果进行了深入的研究。
他们设计了一个独立的除湿空调系统，它用热水驱动液态干燥剂，并且把18-21℃的冷却水供给北京的一个办公大楼。
与传统的空调系统相比，这个系统节省了30%的制冷费用。
由Maetal测试的混合系统的工作效果比传统水蒸气压缩系统好44.5%，隐形负载为30%，并且这两个优势分别可以提高到73.8%和42%。
此外，关于混合系统在天气很热且潮湿的地区的可行性和工作情况的专门研究也得到了大力支持。
本文将对深圳的一个办公大楼里面的THIC空调系统的真实工作情况进行调查研究。
在这个THIC系统里，由热泵驱动的液态干燥剂新鲜空气处理单元被用来处理室外的空气，去除所有的隐性负载并给整个空间提供足够的新鲜空气。
那个为室内终端设备提供17.5摄氏度的冷却水的高温冷却装置被用来控制室内温度。
THIC系统的工作原则和工作情况测试结果都将在本文中得到展示，我们还将对改善系统的工作表现提出建议。
深圳的这个空调系统的基本信息如下。
这个五层的办公大楼坐落于中国深圳，总共建筑面积为21960平方米，从一楼到五楼分别为5940平方米、5045平方米、3876平方米和3908平方米。
深圳户外的天气全年都很热且潮湿，年室外空气相对湿度大约为80%，夏天的适度比高达20g公斤干空气。
整栋建筑在相当长的时间内需要制冷和除湿，但是在冬季却不需要制热和加湿。
所以，如何处理湿气就成了这个亚热带城市的关键问题。
THIC系统的工作范围包括一至四楼，净面积13180平方米，而第五楼由若干个独立的空调来调节温度，因此它不在我们讨论的范围内。
图4右边是湿度控制子系统，包括9个为整个空间提供足够干燥空气的的液态干燥剂新鲜空气处理单元。
由于能提供的新鲜空气的容量与建筑内的人的数量是成比例的，所以污染物、二氧化碳和人释放的隐形热量都能通过这些新鲜空气排出。
图5描述了由液态干燥剂构成的新鲜空气处理器的原理图，它包括一个两步总热量恢复装置和一个与冷藏周期耦合的两步空气处理装置。
LiBr被用作这些空气处理器里的液态干燥剂。
总热量恢复装置用来恢复由于室内废气造成的能量损失，以便减少新鲜空气处理过程中的能量消耗。
在由热泵驱动的空气处理装置中，除湿模块里面的稀释溶液被冷凝器的废热加热，在重造模块中集中，然后这个浓缩的热溶液通过热交换器和蒸发器，于是温度降低，然后再进入除湿模块，最后，它被用来去除新鲜空气中的湿气。
总体上看，液态干燥剂新鲜空气模块要除掉空气中的热量，需要在热泵和溶液泵上花费5倍的能量，这主要归结于以下原因：
（1）通过总热量恢复装置，充分利用了室内废气的冷却功能，以去除新鲜空气中的热量。
（2）蒸发器的冷却容量和冷凝器的废热气都被用来改善空气处理过程（3）由于在这个液态干燥剂装置中的蒸发温度比传统冷凝除湿系统的要高很多，所以热泵的效率得到了很大的提升。
此外，正如图5中所展示的，供应的空气的温度比室内空气温度低，所以液态干燥剂系统不仅可以去除一些显性负载，还可以去除整个隐性负载。
图4的左边是一个温度控制子系统，包括了一个高温冷却装置、冷却塔、冷却水泵和室内终端装置，它承担了剩下的显性负载，对室内温度进行控制。
其中的高温冷却装置是一个离心冷却装置，它的COP为8.3（设计状况：
冷却水的入口温度和出口温度分别为20.5℃17.5℃和30.0℃35.0℃），这比工作在12.7℃7℃的传统冷却装置高很多。
至于室内终端装置，如图6所示，工作在“干状态”的风扇线圈安装在餐馆、档案、办公区域，它们占据了温度控制子系统大约81%的制冷负载。
在前面部分，我们已经简要介绍了整个THIC系统的布局。
尤其是在大空间中作为一个极其重要的设计原则的分层的空调系统，被选作门厅的空调设计，正如图2所示。
详细地说，在被占据的空间里（高度不超过2米），17.5℃的冷却水通过水泵输送到辐射采暖地板进行降温，被处理过的干新鲜空气和室内废气分别从整个空间的底部进入，从中间排出。
这样就形成了一个“干空气层”来避免较冷的地板表面有水蒸气凝结。
在远离被占据区域的较高空间，从玻璃屏进入的太阳辐射被装饰物吸收，然后热量就从百叶窗等自然通风设备排出了。
温度控制子系统和湿度控制子系统可以根据周围环境状况和室内要求分别进行控制。
这两个子系统在湿热的气候都要工作；在湿冷的气候下，只有湿度控制子系统要工作；当外界空气足够干的时候，比如11gkg，外界的空气将过滤后直接进入大楼。
据我们所知，冷却空气比通过冷凝给空气除湿要容易得多，因为后者需要的冷源的温度比前者低得多。
但是，在目前的THIC系统中，被测的温度控制子系统的COP却低于或等于湿度控制子系统的COP。
因此，本部分将着力解决如何改善温度控制子系统的工作效果。
根据表4中所示的温度控制子系统中的每个元件的工作情况，我们推荐三个对温度控制子系统进行改进的主要方案：
（1）对冷却水泵的频率进行修改；
（2）收紧带子，提升冷却塔的工作状况。
（3）在干燥的工作环境下，提升FCU的工作状况。
前两个方案很容易在建筑内实现，而第三个的实现难度取决于新的FCU产品。
总结一下，本文论述了深圳的一个办公大楼的THIC系统的工作情况。
液态干燥剂新鲜空气装置用来提供干的新鲜空气，以对室内的湿度进行调节。
17.5℃的冷却水通过水泵输送到辐射面板和干风扇线圈来控制室内温度。
一下是根据测试结果得出的结论：
（1）THIC系统能提供一个舒适的室内环境，使得室内温度、湿度比例和二氧化碳浓度都在令人舒适的范围内。
（2）整个THIC系统的COP可以达到4.0，其中温度控制子系统和适度控制子系统的COP分别为3.7-4.1和4.1。
在测试的办公大楼中，THIC系统的能耗是32.2KWh（m2yr），这也就是说，能源使用效率比传统的空调系统高得多。
（3）我们提出了温度控制子系统的一些改进方法，包括对冷却水泵、冷却塔和FCU的改进。
因此，预期的系统COP可以进一步提高到4.4，这与当前使用的空调设备相比可以节省9%的能耗。
2英文原文
Performanceoftemperatureandanofficebuilding
IntheconventionalHVACsystemthatremovesmoisturebycondensation,airiscooledanddehumidifiedsimultaneously.Inmostcases,sensibleloadofbuildingcoversthemajoritypartofthewholecoolingloadwhilethelatentload（moistureload）takesonlyasmallpart.However,astherequiredcoolingsourcetemperatureofdehumidificationismuchlowerthanthatofcooling,thechilledwatertemperaturedehumidification.Moreover,theratioofsensibleloadtolatentloadvarieslargelyduetothechangesofoutdoorclimate,numbervarianceofindooroccupants,indoorequipmentsandlightingutilizationmodeandsoon.Therefore,theindoortemperatureandbythecoolingcoilonly.Inpractice,thecommonreactiontotheincreasedre-conditiontheairafterpassingthecoolingcoiltothepropertemperature,whichresultsinaplentyofenergywastefulness.Toavoidtheaforementionedproblems,temperatureandappropriatepatternthattemperatureandberegulatedindependentlywithtemperaturecontrolsubsystemandthetemperaturecontrolsubsystemcanbeconsiderablyincreased,e.g.fromcurrent7◦Cto17◦C,sothatimprovementontheperformanceofchillersorevenfreecoolingfromambientcouldbeobtained.Manyinvestigationscarriedoutontheandair-conditioningsystem,whichintegratesliquidsoliddesiccantunitswithaconventionalcoolingsystemtoavoidexcesscooling.Liquiddesiccantunitsdevelopedquicklyinrecentyears,foritsadvantagesofdehumidifyingatatemperaturetheair’sdew-pointtoavoidreheatprocedureinthesystem,andregeneratingdesiccantatalowtemperaturewhichcanbedrivenbylow-gradeimprovingitsperformancewithprocessoptimizationconductedindepth,suchasYadav[7],DryKorLtd.[8],andLiuetal.[9].Chenetal.[10]designedanindependentdehumidificationair-conditioningsystemwithaliquiddesiccantandachillerthatprovides18–21◦CchilledwaterforanofficebuildinginBeijing,whichsavedabout30%coolingcostcomparedwithconventionalsystem.Theperformanceofaconventionalvaporcompressionsystematalatentloadof30%andthisimprovingcouldbeachievedby73.8%ata42%latentload.Besides,thespecificresearchonthefeasibilityandperformanceoftheanofficebuildinglocatedinShenzhen,amodernmetropolisinsouthernChinaofthisTHICsystem,theliquiddesiccantfreshairbycoilunits）isappliedtocontrolindoortemperature.TheoperatingprincipleandperformancetestresultsoftheTHICsystemwillbeshowninthispaper,andsuggestionforperformanceimprovementwillalsobeincluded.
TheTHICsystemputintopracticeasapilotprojectinanofficebuildinginShenzhen,China.ThissystembroughtintooperationinJuly2008andthebasicinformationaboutthebuildingandair-conditioningsystemgoesasfollows.
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