恒温恒湿控制系统的设计与实现本科生毕业设计论文.docx
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恒温恒湿控制系统的设计与实现本科生毕业设计论文
本科毕业设计
（自然科学）
题目：
恒温恒湿控制系统的设计与实现（偏硬）
资料目录
1.
学术声明………………………………………………………………
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2.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）…………………………
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3.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）任务书………………
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4.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）开题报告……………
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5.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）中期检查表…………
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6.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）答辩记录表…………
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7.
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）成绩评定汇总表……
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8
河北科技师范学院本科毕业论文（设计）工作总结……………
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9
其他反映研究成果的资料（如公开发表的论文复印件、效益证明等）……………………………………………………………
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河北科技师范学院
本科毕业设计
恒温恒湿箱控制系统的设计与实现（偏硬）
院（系、部）名称：
河北科技师范学院
专业名称：
电气工程及其自动化
学生姓名：
***
学生学号：
********
指导教师：
***
河北科技师范学院教务处制
学术声明
本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。
本人签名：
日期：
指导教师签名：
日期：
摘要
本文利用AT89C52单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段。
系统硬件主要由电源电路、温度采集电路、湿度采集电路、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成。
使用温度传感变送器获得温度的感应电压，经处理后送给单片机。
单片机将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，然后根据模糊控制算法得出控制量。
执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任，采用PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。
从而调节高温电磁阀开关的导通时间，达到蒸汽控制目的。
通过键盘输入控制信息，并能将控制箱内的实时信息通过LED显示出来，实现人机对话。
关键词：
单片机；信号采集；温湿度控制；LED显示；
Abstract
ThistextusesthetypeAT89C52one-chipcomputertocontrolthetemperatureandhumidity,real-timecontroltemperatureandconstanttemperaturepermanentwetcasecontrolsystemofthehumidity."theconstanttemperature,permanentwetcontrolcabinet"aregatheredthetemperature,humiditywhichtestthecasebyNo.twosensor,giveto8051microprocessordealingwithby,loweringthetemperature,humidification,dehumidifying,alarm,etc.continuetheelectricdevicerespectively.Accordingtoneed,isitcontrolinformationisandcanreal-timeinformationofcontrolcabinetthroughLEDshowcomeouttoinputthroughkeyboard,realizeman-machinedialogue.
Keywords:
one-chipcomputer；signalgathering；temperatureandhumiditycontrol；LEDmonitor
1绪论
1.1论文研究背景与意义
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。
适合电子、电器、通讯、仪表、车辆、塑胶制品、金属、食品、化学、建材、医疗、航天等制品检测质量之用。
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。
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。
1.2主要研究内容
恒温恒湿的控制系统主要有以下几个方面：
加热系统、制冷系统、除湿系统、加湿系统、电气控制系统。
具体的要根据恒温恒湿的温度范围、湿度范围去设计.以单片机为控制器，结合温度传感变送器、LED显示器等，组成一个恒温恒湿控制系统。
使用温度传感变送器获得温度的感应电压，经处理后送给单片机。
单片机将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，然后根据模糊控制算法得出控制量。
执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任，采用PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。
从而调节高温电磁阀开关的导通时间，达到蒸汽控制目的。
2系统总体设计
2.1方案设计
恒温恒湿控制系统，主要要完成对温度、湿度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对温湿度的控制，以达到恒温恒湿的目的。
传统采用铂电阻充当测温器件的方案，虽然其中段测量线性度好，精度较高，但是测量电路的设计难度高，且测量电路系统庞大，难于调试，而且成本相对较高。
鉴于上述原因，本系统采用DS18B20充当测温器件。
外部温度信号经DS18B20将输入的模拟信号转换成8位的数字信号，通过并口传送到单片机系统。
单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过LED将温度显示出来，同时单片机系统还将完成键盘扫描、按键温度设定、超温报警等程序的处理，将处理的温度信号与系统设定温度值比较，形成可以控制制冷、制热与停止工作三种工作状态，从而实现温度的智能化。
湿度传感器选用HIH3610型传感器，将湿度信号由传感器进行采集，经单片机将其与设定湿度进行比较，进而控制加湿、干燥，达到恒湿控制。
2.2控制系统测控设定
1.能够实时采集与显示环境温度、湿度等参数。
2.能够根据要求变化通过键盘输入改变对参数的设置，以满足不同的要求达到最佳效果；
3.声音报警功能；
4.根据检测到的信号，实时控制执行机构的开启与关断。
2.3控制系统组成
本设计是以AT89C52单片机为核心的自动控制系统，硬件系统由键盘输入电路、LED显示电路、传感器、A/D转换、隔离开关和执行电路、报警电路等组成。
硬件系统原理框图如图2.1所示：
图2.1测控系统硬件组成原理框图
传感器一般输出的为模拟量，需要通过A/D转换，转换为单片机能够接收的数字信号，若模拟信号太弱，还需经过运算放大器放大信号。
键盘输入的是系统参数的上、下限极限值，若检测到的信号值出现不在此极限区间的情况，单片机就会驱动蜂鸣器产生报警，此时就需要执行机构控制室内环境相应的改变，使得环境参数重新回到设定的理想区间。
3.硬件设计
硬件元器件的选择，必须考虑到功能的实现、器件的适时性、价格和通用性等几个方面。
在电路的设计中，在实现所要求功能的基础上，尽量使电路简单。
3.1单片机的选择
计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积庞大。
单片机（微控制器）就是在这种情况下诞生的。
微控制器，亦称单片机或者单片微型计算机。
它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（1/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
它的结构与指令功能都是按照工业控制的要求设计的，在智能控制系统中，微控制器得到了广泛的应用。
单片机目前己被广泛地应用于家电、医疗、仪器仪表、工业自动化、航空航天等领域。
市场上比较流行的单片机种类主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列单片机，Motorola公司的M6800系列单片机，Intel公司的MCS96系列单片机,Microchip公司的PIC系列单片机等。
各个系列的单片机各有所长，在处理速度、稳定性、I/O能力、功耗、功能、价格等方面各有优劣。
这些种类繁多的单片机家族，给我们单片机的选择也提供了很大的余地。
本设计选用AT89C52单片机，它是一种低功耗、低价格，高性能8位微处理器。
3.2AT89C52系列单片机介绍
AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
3.2.1AT89C52基本特征
AT89C52系列单片机主要性能参数如下：
·与MCS-51产品指令和引脚完全兼容
·8k字节可重擦写Flash闪速存储器
·1000次擦写周期
·全静态操作：
0Hz-24MHz
·三级加密程序存储器
·256字节内部RAM
·32个可编程I/O口线
·3个16位定时/计数器
·8个中断源
·可编程串行UART通道
·低功耗空闲和掉电模式。
AT89C52提供以下标准功能：
8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
3.2.2AT89C52单片机内部组成结构
AT89C52单片机的内部结构如图3.1所示：
图3.1AT89C52内部结构
3.2.3AT89C52的引脚功能
引脚功能说明如图3.2：
·Vcc：
电源电压
·GND：
地
·P0口：
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线
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