孵化室温湿度监控系统.docx

1、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。

2、（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3642，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；

3、（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

4、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。5432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

5、作， 5432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。5432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。5432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5432工作量工作量饱满，难度适中。5432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。5432评阅教师评审成绩

6、（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

7、，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

8、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

9、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3 SHT10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

10、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5 AT89S52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

11、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AD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6 SHTl0内部结构图图8 SHTl0连接图图9 SHTl0数据传输的实现SHT10引脚分为SCK、DATA、VDD、GND四个，其各自作用如

12、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0.6 mm FR4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10 SHTl0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IB30mA，而对于AT89S52单片机，P1口的灌电流为16mA，拉电流为60A，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

13、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44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15 4*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