本科生毕业设计论文撰写体例计算机与信息工程学院.docx

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本科生毕业设计论文撰写体例计算机与信息工程学院

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）

基于单片机的温湿度控制系统

的研究与应用

中文题目的要求【必读】

论文题目要求简练、准确，不超过25个汉字，小一号字，不加粗，中文黑体，西文及数字TimesNewRoman体，居中放置，可分二行书写，工具栏选择顺序如下：

毕业论文一般为1.5万字左右（不包括参考文献、致谢和附录），有独特见解的论文字数不限。

学生姓名

指导教师

专业电子信息工程

学院计算机与信息工程

年月日

GraduationProject（Thesis）

HarbinUniversityofCommerce

ResearchandApplicationof

TemperatureandHumidityControlSystem

basedonMicrocontroller

英文题目的要求【必读】

小一字号，不加粗，TimesNewRoman体，居中放置，段落拆分应尽量合理。

Student

Supervisor

Specialty

School

2014-06-xx

毕业设计（论文）任务书

姓名：

学院：

计算机与信息工程学院

班级：

专业：

毕业设计（论文）题目：

立题目的和意义：

技术要求与工作计划：

时间安排：

指导教师要求：

（签字）年月日

教研室主任意见：

（签字）年月日

院长意见：

（签字）年月日

毕业设计（论文）审阅评语

一、指导教师评语：

指导教师签字：

年月日

毕业设计（论文）审阅评语

二、评阅人评语：

评阅人签字：

年月日

毕业设计（论文）答辩评语

三、答辩委员会评语：

四、毕业设计（论文）成绩：

专业答辩组负责人签字：

年月日

五、答辩委员会主任签章

答辩委员会主任单位：

（签章）

答辩委员会主任职称：

答辩委员会主任签字：

年月日

摘要

单片机由于其自身的特点，在工业生产中被运用得越来越广泛，不仅可以用在控制系统中，也可以用在数据采集系统中。

温度和湿度是工业生产中的基本的测量参数，如果能被准确的测量，将会对生产和研究有着重要的意义。

该设计选择MSP430F149单片机作为核心控制芯片，液晶屏为显示窗口，通过键盘完成系统的参数设定和控制，而且具有语音报警功能。

在该系统的硬件设计中，通过对系统的功能介绍选取了满足设计要求的元器件，并且介绍了这些元器件的特点和模块电路的设计。

软件设计部分通过流程图和时序图来表现了系统的软件设计方法，该部分主要分为两个过程：

温湿度监测过程和温湿度控制过程。

温湿度监测过程是通过传感器对温湿度进行监测，然后经过单片机，把结果发送到液晶屏上显示。

温湿度控制过程中采用了增量式PID算法对系统进行自动控制。

最后对系统的性能进行了测试，在温湿度的控制中能够很好地使温湿度保持在设定值的上下，温度的偏差控制在±0.5℃，湿度的偏差控制在±3%RH。

系统设计遵循了可靠性和性价比的设计原则，因此，在实际应用中也可以取得良好的效果。

关键词：

MSP430；DS18B20；HS1101；温湿度控制系统；PID算法

中文摘要的内容要求【必读】

摘要是论文内容的简短陈述，具有独立性和自含性，即不阅读论文的全文，就能获得必要的信息，是一篇完整的短文。

中文摘要以不超过500字为宜，用第三人称陈述，内容应具体、准确，切忌空洞。

摘要一般应说明研究工作目的、实验方法、重要参数、结果和最终结论等，而重点是结果和结论。

摘要中不必体现“本文”字样，不应有冗长的公式、图、表和非公知公用的缩略语、符号和结构式，摘要中不加评论、补充和解释。

中文摘要的格式要求【必读】

书写格式为小四字号，中文宋体，西文及数字TimesNewRoman体；段首空两个汉字，两端对齐；行间距设置——段前：

0行，段后：

0行，行距：

固定值，设置值：

20磅。

关键词的要求【必读】

关键词应为反映论文主题内容的通用专业词汇，不得自造关键词，一般为4～5个为宜，按词条的外延层次从大到小排列。

“关键词”三个字为黑体不加粗，左对齐放置。

Abstract

Microcontroller,duetoitsowncharacteristics,ismoreandmorewidelyusedinindustrialproduction.Itisnotonlyusedincontrolsystem,butalsoindataacquisitionsystem.Temperatureandhumidityarebasicmeasurementparametersinindustrialproduction.Iftheyareaccuratelymeasured,theywillbeofgreatsignificanceforproductionandresearch.

Inthedesign,MSP430F149microcontrollerischosenasthecorecontrolchip,LCDscreenisusedtodisplaythewindow,thekeyboardisusedtocompletethesystemparametersettingandcontrolling.Andthesystemalsohasvoicealarmfunction.

Inthehardwaredesign,thedesignchoosescomponents,metthedesignrequirements,throughtothesystemfunctionintroductionanddescribesthecharacteristicsofthesecomponentsandthedesignsofmodulescircuits.Inthesoftwaredesign,systemsoftwaredesignisshownbyflowchartandtimingchart,thesectionisdividedintotwoprocesses:

Temperatureandhumiditymonitoringprocessandtemperatureandhumiditycontrollingprocess.Temperatureandhumiditymonitoringprocessisthatsystemmonitorstemperatureandhumiditybysensors,processtemperatureandhumiditybythesingle-chip,andfinallysendtheresultstodisplayontheLCDscreen.Intemperatureandhumiditycontrolprocessing,IuseincrementalPIDalgorithmforautomaticcontrollingsystem.Thefinalchapterdescribesthesystemperformancetestcases.Inthetemperatureandhumiditycontrolling,temperatureandhumiditycanbewellcontrolledaroundthesetvalue.Temperaturedeviationiscontrolledwithin±0.5℃andhumiditydeflectioniscontrolledat±3%RH.

Thesystemfollowsthedesignprinciplesofreliabilityandcost-effective.Therefore,thedesignwillcomeoffsatisfactorilyinpracticalapplications.

KeyWords：

MSP430;DS18B20;HS1101;Temperatureandhumiditycontrolsystem;PIDalgorithm

英文摘要的内容要求【必读】

英文摘要应与中文摘要内容相同，但切忌把中文摘要按词一一对应地翻译过来，应将其写成一篇完整的英文短文。

尤其注意不可将翻译软件的翻译结果直接使用。

英文摘要的格式要求【必读】

书写格式为小四字号，TimesNewRoman体；行间据为固定值20磅；段首空四个西文字符，两端对齐。

目录的要求【必读】

目录要求自动生成，方法：

[插入]→[引用]→[索引和目录]选择[目录]；

“目录”两个字为黑体小二号字，不加粗，两个字之间留2个全角（或4个半角）空格，居中放置；行间距设置——段前：

17磅，段后：

17磅，行距：

固定值，设置值：

20磅。

1绪论

绪论的内容要求【必读】

绪论要在论文主体之前，用简练概括性语言引出论文所要研究的问题。

它应是综合评述前人工作，说明论文工作的选题目的和意义，以及论文所要研究的内容。

一级标题的要求【必读】

一级标题，小二号字，不加粗，中文黑体，西文及数字TimesNewRoman体，居中放置；行间距设置——段前：

17磅，段后：

17磅，行距：

固定值，设置值：

20磅。

1.1论文背景

二级标题要求【必读】

二级标题，小三号字，不加粗，中文黑体，西文及数字TimesNewRoman体，左对齐放置；行间距设置——段前：

13磅，段后：

13磅，行距：

固定值，设置值：

20磅

近年来，我国农业正处于不断发展的阶段。

随着其发展，温室的发展也就成为一个……

1.2温湿度控制器的发展现状

现代信息技术的三大基础是信息采集（传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。

传感器逐渐成为信息技术领域中非常重要的产品，温度传感器已经被……

1.3单片机的发展

单片机通常被认为是一种高度集成的电路芯片，把CPU（具有数据处理能力的中央处理器），RAM（随机存储器）、ROM（只读存储器）、以及多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等通过超大规模集成电路技术集成到一块硅片构成的一个小而完善的计算机系统[1]。

……

参考文献引用的要求【必读】

引用是学术论文的重要写作方法，“参考文献”是论文中引用文献出处的目录表。

参考文献必须是学生本人真正阅读过的，以近期发表的文献为主，应与论文工作直接有关。

引用的表示方法为在中括号中填上参考文献的序号，并设为上角标，如：

[1]，序号代表了两个顺序，一个是在论文中的引用的前后顺序，一个是文后参考文献的列表顺序，一定要对应。

既然是顺序，就一定要顺序排列，1、2、3……，不可乱排。

1.4主要研究内容

本系统在设计中是分模块进行设计的，整个系统包含以下几个部分：

单片机控制模块、数据采集模块、语音报警模块、液晶显示模块。

系统的核心是……

2温湿度控制系统总体设计

论文主题的内容要求【必读】

论文主体是毕业论文的主要部分，要求文字简练、通顺、层次清楚，重点突出。

论文主题的格式要求【必读】

正文书写格式为小四字号，不加粗，中文宋体，西文和数字TimesNewRoman体；行间为固定值20磅；段首空两个汉字，两端对齐。

2.1温湿度控制系统功能与系统指标

本文设计主要是设计一个温湿度控制器对于温室进行温湿度控制，该设备可以进行独立的工作，并在液晶显示屏上实时的显示温湿度测量值，当测量的温湿度超过阈值的范围时，系统的语音报警功能发生作用。

设备具体的技术指标如下：

（1）工作环境：

温室；

（2）温度测量误差：

±0.5℃；

（3）测温范围：

0~+55℃；

（4）湿度测量误差：

±2%RH；

（5）测湿范围：

0~100%RH；

（6）温湿度报警：

有

2.2系统的设计原则

2.2.1可靠性

三级标题要求【必读】

三级标题，四号字，不加粗，中文黑体，西文和数字TimesNewRoman体，左对齐放置；行间距设置——段前：

自动，段后：

自动，行距：

固定值，设置值：

20磅。

论文中至多允许使用三级标题。

不论几级标题都不能单独置于页面的最后一行；即在标题排版中不能出现孤行。

正文的排版中各段也尽可能不出现孤行。

标题不宜太长，一般不超过15字。

产品、系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。

如果……

2.2.2性价比

性价比的全称是性能价格比，按其字面意思就能够了解是性能与价格之间的比例关系。

这也是一个……

2.3系统的总体设计方案

温湿度控制系统主要实现以下几个功能：

对温湿度参数的采集、信号处理和显示、数据存储、语音播报、对环境温湿度的控制。

该系统……

……

系统的总体框图如图2.1所示，从图中可以看出系统主要包括以下几个部分：

温度采集模块、湿度采集模块、时钟模块、存储模块、语音报警模块。

图2.1系统总体框图

插图的要求【必读】

插图是辅助文字阐述的手段之一，不能替代文字，因此文中必须要先有“如图×.×所示”或“见图×.×”的字样，之后才可以跟随插图，两者顺序不可颠倒。

更不能出现在某一级标题下没有文字只有插图的现象。

图的序号要在一级标题的序号下顺次排序。

插图的格式要求【必读】

插图在上，图名在下，居中放置；插图中的文字与小五号字的大小相当；图名“图×.×××××”五号字，不加粗，中文宋体，西文和数字TimesNewRoman体，居中放置。

插图如果显示不全，请点击插图后将行距设为单倍。

插图的绘制要求【必读】

除了相片、设备器件图片、软件系统截屏、软件仿真截屏以外，凡是系统原理图、软件流程图等必须为学生本人绘制，不得直接截取他人电子版材料中的图片粘贴使用，绘制工具统一要求为微软的Visio绘图工具软件；使用Protel等工具绘制的电路图、PCB图可直接截屏使用。

2.4控制芯片MSP430F149

MSP430系列单片机的特点：

片上存储器为64K；通过总线连接到存储器和外围模块的16位的CPU；直接嵌入仿真处理，具有JTAG接口；为了能够降低功耗采用多时钟，为了能够降低噪声采用多总线；数据宽度为16位，这样会……

2.5I2C总线和SPI总线介绍

2.5.1I2C总线

I2C全称是Inter－IntegratedCircuit，该总线是两线式的、串行的总线，这种总线既可以连接微控制器又可以连接其外围设备。

它是同步通信的一种特殊形式，该总线……

2.5.2SPI总线

SPI的全称是SerialPeripheralinterface。

按英文字面上翻译是串行外围设备接口，该总线是四线的、同步的、双向的、串行的。

SPI自身的……

2.6本章小结

本章主要结合了实际工程中可能遇到的环境因素，设定了该系统的一些技术指标，并根据这些技术指标和该系统的功能，……

3温湿度控制系统硬件设计

3.1系统硬件概述

本系统分为两大部分：

一部分是温湿度传感器部分；一部分是温湿度控制器部分。

温湿度传感部分分别用……

3.2传感器的设计

传感器设计部分分为温度传感器设计部分和湿度传感器设计部分。

……

3.2.1温度传感器

（1）DS18B20介绍

本设计温度传感器选择的芯片是DS18B20，它具有高集成、超小型、高精度、数字化的特点，且价格适中，能够简化电路设计，在很多实际应用……

（2）DS18B20的接口电路设计

由于DS18B20芯片采用的协议是单线协议，那么一根线就可以满足其与MSP430单片机的接口进行连接，接口电路因此就变得……

序号的要求【必读】

由于1.1、1.1.1等已经用于二、和三级标题，因此文中不能再出现同样的序号。

可以用1、

（1）、

（2）、（3）……；2、

（1）、

（2）、（3）……等排序方式。

3.2.2湿度传感器

（1）HS1101介绍

湿敏元件是最简单的湿度传感器，其中以电阻式、电容式和湿涨式为主。

电容式是……

（2）HS1101传感器设计

HS1101是一个湿敏电容，其电容值会随着外界相对湿度的变化而变化，……

公式的要求【必读】

独立公式要使用公式编辑器录入，且要标出公式序号，如：

…………………………………..（3-1）

文字中间的参变量等非独立行公式最好使用word提供的符号录入功能。

公式的序号要在一级标题的序号下顺次排序。

公式如果显示不全，请点击公式后将行距设为单倍。

（2）HS1101的接口电路设计

由于湿度传感器模块采用模拟量输入，即只需要1根线与MSP430单片机进行接口。

使用MSP430单片机的一般I/O口P6.0，……

3.3系统电源电路

在电气控制系统中，要把电源的设计放在重要的位置，只有电源设计合理，电路的干扰才会较小，系统的稳定性才……

3.4时钟和复位电路

3.4.1时钟电路

时钟模块是MSP430系列单片机非常重要的模块，单片机要实现不同的低功耗应用都要借助于……

3.4.2复位电路

复位就是初始化单片机，运行单片机时，都先进行复位操作，复位操作以后，就已经初始化了CPU以及系统中的其他部件，此时它们处于……

3.5存储芯片

3.5.1时钟/日历芯片PCF8563

PCF8563是一款多功能时钟/日历芯片，该芯片有极低功耗的特点，并且具有四种报警功能和定时功能。

该芯片的通信方式……

3.5.2E2PROM芯片AT24C64

AT24C64芯片作为E2PROM存储器，它具有64KB的存储空间，是与I2C总线兼容的串行接口芯片。

本身具有……

3.5.3FLASH芯片SST25VF016

SST25VF016是串行闪存芯片，该芯片具有以下特点：

总容量为16M；单电源读和写操作，工作电压……

3.6语音报警电路

3.6.1D/A转换器TLV5623

TLV5623是8位电压输出数字模拟转换器（DAC），具有可编程16位串行数据输入，可编程转换速度，快速转换……

3.6.2功率放大器TDA2030

本系统采用的功放驱动扬声器报警方式，这种方式既能体现了智能化的特点，也增加了系统的灵活性。

以集成功放TDA2030A为主的单电源单声道有源功率放大器……

3.7其他外围电路

3.7.1液晶电路

液晶电路选择的MS12864A液晶显示模块，是一种汉字图形点阵液晶显示模块，使用KS0108驱动控制……

3.7.2键盘

本设计采用6个12×12×15mm按键组成键盘，均接10KΩ电阻来拉高电平，在按键按下时输入低电平信号……

3.7.3继电器JQC-3F

本系统一共用了四组继电器，分别用来接加湿器、加热器、制冷器、除湿器。

单片机可自动控制继电器的开关状态，……

3.8系统的PCB板设计

印制电路板（PCB）的设计是根据电路原理图，实现电路设计者所需的功能。

PCB的设计主要是指版图的设计，主要考虑的内容有以下几点因素：

外部连接的布局；内部电子元件的布局；金属连线和通孔的布局；电磁保护；热耗散。

……

3.9本章小结

本章主要介绍了系统硬件设计的主要过程，先确定所设计硬件各个模块的功能，然后才是芯片的选择，最后才是硬件电路的搭接，……

4温湿度控制系统软件设计

4.1软件设计概述

软件设计是将事物和问题从不同层次和角度抽象出来。

软件设计包含几个重要的要素：

软件的结构设计，软件的数据设计，硬件的接口程序设计和软件的过程设计。

结构设计就是……

4.2MSP430的开发工具

单片机的开发往往借助于系统开发工具。

MSP430的FLASH型芯片由于具有片内FLASH型存储器能够方便地进行在线擦除和改写，使得……

4.3主函数设计

由于软件采用自顶向下的结构设计，即把整个设计分成层次，用上一层的程序块调用下一层的程序块。

这样……

4.4显示界面程序设计

在单片机系统软件设计中，LCD人机交互界面的设计是重中之重。

系统的显示界面……

4.4.1按键功能设计

在分屏显示中，通过键盘进行参数设定，……

4.4.2分屏显示功能

分屏显示功能主要由按键1控制，该按键可以实现LCD屏的循环翻页……

4.4.3系统时间设定

第一屏系统时间设定显示界面主要配合按键2、3、5、6，在所选固定位置……

4.4.4温湿度阈值设定

第二屏温湿度阈值设定显示界面与第一屏类似，也是要配合按键2、3、5、6，在所选定……

4.4.5温湿度设定值设定

第三屏显示的温湿度的设定值，这个屏显示的是被控制的对象所要达到的被设定的状态下的温湿度值，……

4.4.6实时监控显示界面

第四屏主要实时显示温湿度的采集信息和时间信息，并与E2PROM芯片AT24C64中设定的初值进行比较，实现语音报警功能，……

4.5温湿度数据采集程序设计

4.5.1温度数据采集

DS18B20接口在硬件设计上比较简单，但是在软件设计时就相对复杂了。

DS18B20采用的协议方式是单总线的协议，……

4.5.2温度数据采集

MSP430F149片内外设中具有高速的12bit精度A/D转换器ADC12，可以对一定范围内的单极性信号进行采样，……

4.6液晶程序设计

MS12864A液晶的驱动程序KS0108采用5条控制线CS1、CS2、RS、W/R、E和8条并行数据线DB0~DB7与MSP430单片机进行通信，……

4.7I2C总线和SPI总线程序设计

4.7.1I2C总线程序设计

实时时钟PCF8563和E2PROMAT24C64均采用I2C总线协议进行数据通信。

主器件为MSP430单片机，……

4.7.2SPI总线程序设计

FLASHSST25VF016采用I/O口模拟串行外围设备接口SPI（SerialPeripheralInterface）总线协议进行数据通信，……

4.8语音报警程序设计

在温湿度测量的时候，当测量的温湿度的值超过设定的阈值的时候，用语音报警提示，……

4.9PID算法

在控制系统中，控制算法的好坏直接决定系统的性能指标，也就会体现在控制效果的好坏，……

4.9.1PID算法的介绍

在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的算法叫做PID（ProportionIntegrationDifferentiation）算法，……

4.9.2PID控制原理

在模拟系统中，经常采用PID算法进行控制，……

4.9.3离散PID算法

在计算机系统中，我们使用的是离散PID算法，离散PID算法中