溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)

溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)摘要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)家對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境的要求日益提高。在此基礎(chǔ)上，對(duì)普通物資的倉(cāng)儲(chǔ)要有一定的溫度、濕度，對(duì)于特定的物料，要按規(guī)定進(jìn)行分級(jí)管理，以確保它們的使用壽命和可靠性。因此，如何科學(xué)管理，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，高效運(yùn)行，就顯得尤為重要。本論文以單片機(jī)為核心，對(duì)倉(cāng)庫(kù)的溫度、濕度進(jìn)行控制，達(dá)到溫度、濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)采用溫度傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)濕度傳感器對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的濕度進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)按下按鈕對(duì)溫度、濕度閾值進(jìn)行調(diào)整，在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)溫度和濕度不在設(shè)置上下限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，并由繼電器分別加熱、冷卻、加濕、除濕，直至蜂鳴器停止報(bào)警。采用單片機(jī)對(duì)LCD進(jìn)行實(shí)時(shí)的庫(kù)房濕度、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)的顯示，液晶顯示屏與按鍵相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉(cāng)庫(kù)門限的修正。LED可以模擬加熱，制冷，加濕，除濕四種情況。本設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在于采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT系列作為感溫和濕度檢測(cè)元件?；谏鲜鱿到y(tǒng)功能完成各器件的方案選型設(shè)計(jì)，在選型確定基礎(chǔ)上完成各個(gè)模塊的軟硬件設(shè)計(jì)，再功能上經(jīng)過(guò)Keil和Proteus的模擬驗(yàn)證，證明該系統(tǒng)的可行性。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫濕度倉(cāng)庫(kù)AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,thecountry'srequirementsforthestorageenvironmentareincreasing.Onthisbasis,thestorageofordinarymaterialsshouldhaveacertaintemperatureandhumidity,andforspecificmaterials,theyshouldbemanagedhierarchicallyaccordingtoregulationstoensuretheirservicelifeandreliability.Therefore,howtoscientificallymanage,simpleoperation,stableoperationandefficientoperationisparticularlyimportant.Thispapertakesthemicrocontrollerasthecoretocontrolthetemperatureandhumidityofthewarehouseandachievetheautomaticadjustmentoftemperatureandhumidity.Thesystemusesatemperaturesensortomeasurethesurroundingenvironmentandahumiditysensortomeasurethehumidityinthewarehouse.Thesystempressesthebuttontoadjustthetemperatureandhumiditythresholds,andwhenthesystemfindsthatthetemperatureandhumidityarenotsetattheupperandlowerlimits,thesystemwillissueanalarm,andtherelaywillheat,cool,humidify,and3dehumidifyuntilthebuzzerstopsthealarm.Theuseofsingle-chipmicrocomputertolcdreal-timewarehousehumidity,ambienttemperatureandotherdatadisplay,LCDdisplayandbuttoncombination,toachievethecorrectionofwarehousethreshold.LEDscansimulateheating,cooling,humidification,dehumidificationfoursituations.TheinnovationofthisdesignistheuseoftheDTTseriesofdigitaltemperatureandhumiditysensorsasthesensingtemperatureandhumiditydetectionelement.Basedontheabovesystemfunctions,theschemeselectiondesignofeachdeviceiscompleted,thesoftwareandhardwaredesignofeachmoduleiscompletedonthebasisoftheselectiondetermination,andthenthesimulationverificationofKeilandProteusisperformedtoprovethefeasibilityofthesystem.Keywords：MicrocontrollerTemperatureandhumiditywarehouse

前言溫度、濕度的監(jiān)測(cè)與控制一直是中國(guó)食品、中藥、圖書等行業(yè)的重點(diǎn)工作。但是，其中最困難的就是溫度、濕度，所以開發(fā)一套可靠的、實(shí)用的溫、濕控制系統(tǒng)是十分必要的。隨著微機(jī)、傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域也隨之發(fā)生了翻天覆地的變化。美國(guó)和日本的倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)控設(shè)施在過(guò)去的20多年里發(fā)展迅速，根據(jù)各自的情況，取得了一些富有創(chuàng)意的成果。近幾年，我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)16個(gè)國(guó)家的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境監(jiān)控體系，為借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)倉(cāng)庫(kù)溫度、濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了積極的作用，但是由于能耗大、成本高、品種不匹配等原因，沒(méi)有取得良好的效果。中國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)要按照中國(guó)的實(shí)際情況，在引入、消化和吸收國(guó)外高水平技術(shù)前提下，制造出可以科學(xué)管理，總結(jié)提高，集成創(chuàng)新，超前示范，逐步形成符合我國(guó)國(guó)情、適應(yīng)各種氣候、接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的智能倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)。倉(cāng)庫(kù)溫度、濕度監(jiān)控系統(tǒng)不僅適用于倉(cāng)庫(kù)，也適用于其它行業(yè)。比如紡織行業(yè)對(duì)溫度、濕度有很高的要求，而紡織企業(yè)的空調(diào)系統(tǒng)是否安全、可靠，將直接影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前紡織企業(yè)多數(shù)空調(diào)控制方式落后，操作不便。另外，空調(diào)機(jī)能耗高，設(shè)備損毀嚴(yán)重，運(yùn)轉(zhuǎn)成本上升。為此，開發(fā)了一套方便、功能完善、工作可靠的溫度、濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)于提高生產(chǎn)效率和降低事故率具有重要的意義。一、緒論（一）研究背景倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)藏室、運(yùn)輸設(shè)施（如吊車、電梯、滑梯等）、輸送管道、設(shè)備、消防設(shè)施、管理用房等。是一種用于保管、儲(chǔ)存物品的建筑物和地點(diǎn)的統(tǒng)稱。根據(jù)存放物品的方法，可以分為固體物品、液體物品、氣體物品和粉末物品；根據(jù)存放的物品的特性，可以將其分為存放材料、半成品和成品的倉(cāng)庫(kù)；根據(jù)建筑物的構(gòu)造，可以分為單層，多層，圓柱形。通常，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫度、濕度的控制是一項(xiàng)重要的工作，它不僅與貯存材料的使用壽命有關(guān)，而且與倉(cāng)庫(kù)的管理質(zhì)量有關(guān)（如防潮、防腐蝕、防爆、防霉變）有關(guān)。因此，在現(xiàn)代工業(yè)中，許多重要的倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所，都需要嚴(yán)格的溫濕度控制。以往的監(jiān)控都是由專業(yè)人士通過(guò)普通的儀器來(lái)完成，同時(shí)還要適時(shí)的增溫、加熱、加濕、除濕。這不僅需要大量的人力、物力，而且在精度、實(shí)時(shí)性等各個(gè)方面都難以保證。目前常用的溫濕度計(jì)有：液態(tài)膨脹型、固體膨脹型、毛發(fā)型、自動(dòng)記錄型、微電子式溫濕度記錄儀等。溫、濕度測(cè)量?jī)x分散在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，以往采用人工巡檢、收集、整理、歸檔等方法。倉(cāng)庫(kù)數(shù)量龐大，工作人員巡視一圈需要很長(zhǎng)的時(shí)間。所以，采用手工抄表，每天的溫度、濕度都非常有限，夜間也不能進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本方案可實(shí)時(shí)智能地控制溫度、濕度，當(dāng)溫度超出設(shè)定的最高閾值時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警，并通過(guò)繼電器設(shè)備來(lái)進(jìn)行冷卻。在溫度降至最高點(diǎn)時(shí)，該蜂鳴器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉警鈴，并停止降溫；當(dāng)溫度降到最小值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置，報(bào)警，升溫；在溫度低于一定溫度時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并在一定的溫度范圍內(nèi)停止工作。通過(guò)分析溫度和濕度相結(jié)合的應(yīng)用背景，該設(shè)計(jì)出對(duì)溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)、可靠、智能的控制系統(tǒng)。（二）研究目標(biāo)和意義溫濕度的自動(dòng)化控制技術(shù)得到了越來(lái)越多的使用，而常規(guī)的檢測(cè)手段主要有比重計(jì)、頭發(fā)濕度計(jì)、雙金屬測(cè)量工具、濕試紙等儀器，以及對(duì)不滿足濕度和濕度的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行通風(fēng)、去濕、冷卻等操作。但采用手工檢測(cè)的方式，其弊端主要有：費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低；二是測(cè)得的濕度、溫升誤差較大，隨機(jī)性較大。相對(duì)于常規(guī)的手工檢測(cè)，溫度、濕度的自動(dòng)控制具有高可靠性、高效率、高精度等特點(diǎn)，特別適用于溫度、濕度的檢測(cè)及自動(dòng)化，確保了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的高效率、高質(zhì)量。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展和發(fā)展，大型IC器件的性能越來(lái)越好，越來(lái)越廉價(jià)，同時(shí)也大大減少了生產(chǎn)的費(fèi)用。在溫度、溫度、溫度和溫度等方面，利用溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，既節(jié)省了成本，又提高了工作效率和使用壽命。該系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行良好，操作簡(jiǎn)單，操作準(zhǔn)確，大大地改善了倉(cāng)儲(chǔ)的工作和貯存的品質(zhì)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效果。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)溫度、濕度的準(zhǔn)確測(cè)量，利用微處理器作為控制器，外部連接LCD、警報(bào)、中繼等功能，達(dá)到了對(duì)溫度、濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。其特征如下：1.能夠?qū)χ車臏囟群蜐穸冗M(jìn)行精確的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和錄制。2.能夠在LCD上實(shí)時(shí)、清楚地顯示所述探測(cè)的結(jié)果。3.溫度和濕度的上下數(shù)值可以簡(jiǎn)單地設(shè)定，并且可以通過(guò)程序控制按鍵來(lái)調(diào)整溫度和濕度。4.能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)警報(bào)，通過(guò)中繼及LED燈光來(lái)對(duì)溫度、濕度進(jìn)行仿真調(diào)整。5.溫度和濕度的探測(cè)區(qū)域能夠按照現(xiàn)實(shí)的環(huán)境需求進(jìn)行調(diào)整。7.具備實(shí)用和商業(yè)價(jià)值。8.能夠減輕員工的工作緊張程度，并能增加工作的生產(chǎn)力。（三）溫濕度國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.國(guó)外方面國(guó)外的溫度、濕度控制技術(shù)較為成熟，其特點(diǎn)是：首先，在測(cè)量精度、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、功能多樣性和應(yīng)用環(huán)境等方面，國(guó)外的傳感器具有世界領(lǐng)先水平；其次，全面管理測(cè)控技術(shù)和整個(gè)系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件、硬件等模塊進(jìn)行適當(dāng)?shù)募桑⑦M(jìn)行分組實(shí)現(xiàn)；最后是系統(tǒng)架構(gòu)，一般采用FCS，它有時(shí)會(huì)與因特網(wǎng)相連，以便學(xué)習(xí)遙控及遠(yuǎn)程診斷。溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。從系統(tǒng)控制的觀點(diǎn)來(lái)看，這是一種比較成熟的潔凈延遲控制。在現(xiàn)階段，開發(fā)高精度、高品質(zhì)、多功能的溫度、濕度監(jiān)控系統(tǒng)，提高可靠性、降低靈活性、降低成本，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。系統(tǒng)在報(bào)警、登記、控制、通訊等方面的自動(dòng)化、智能化也會(huì)逐漸提升。2.國(guó)內(nèi)方面我國(guó)溫濕度傳感器的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面：首先，采用傳統(tǒng)的分立式溫度、濕度傳感器，通過(guò)變化的電量來(lái)測(cè)量溫度和濕度；其次是模擬溫度、濕度一體化，向一體化方向發(fā)展；第三種是智能溫度傳感器，可以省去一部分手工操作，節(jié)省時(shí)間。中國(guó)起步較晚，在濕度、溫度測(cè)量與控制技術(shù)方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。在我國(guó)，對(duì)溫度、濕度的檢測(cè)與控制仍不夠普及。但是，我國(guó)的傳感器檢測(cè)與控制技術(shù)卻沒(méi)有停下，雖然與國(guó)外的差距還很大，但隨著不斷的探索與研究，這種差距正在逐漸縮小。我想，用不了多久，中國(guó)的溫濕度控制技術(shù)就會(huì)走上國(guó)際前列。（四）本章小結(jié)本章主要從溫濕度研究的背景、研究的目的、意義、國(guó)內(nèi)外的研究狀況三個(gè)部分對(duì)本文的研究進(jìn)行了較為詳盡的闡述。是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制倉(cāng)庫(kù)的溫濕度來(lái)達(dá)到防潮濕、防腐爛、防發(fā)霉和防爆炸的目的。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)研究溫濕度控制技術(shù)的差異，國(guó)內(nèi)還需繼續(xù)發(fā)展。通過(guò)研究目的和意義，本此設(shè)計(jì)一種能夠控制溫度和濕度變化的，并且成本低廉的、測(cè)量精確的自動(dòng)控制系統(tǒng)。二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求該項(xiàng)目開發(fā)的溫度、濕度自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)液晶顯示屏顯示，并與設(shè)置的上限、下限進(jìn)行比較，超過(guò)此限度，溫度和濕度控制設(shè)備就會(huì)被激活，并發(fā)出警報(bào)，使溫度和濕度回復(fù)至預(yù)定的范圍。另外，也可以通過(guò)按鍵來(lái)改變上、下的限制。這一設(shè)計(jì)為滿足存儲(chǔ)物料環(huán)境的需要，將達(dá)到下列要求：（二）主要硬件的選擇1.微控制器的選擇STC公司的微處理器以8051為核心，是一款新型的增強(qiáng)MCU，其指令碼與傳統(tǒng)8051完全兼容，運(yùn)行速度8-12倍，具有ADC、4通道PWM、雙串口、國(guó)際上獨(dú)一無(wú)二的ID號(hào)碼，具有良好的保密性和抗干擾能力。STC89C52是一款具有8位CMOS8位單片機(jī)，具有低功耗、高性能、可編程Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)。STC89C52以其靈活的8位CPU和可編程Flash為多種嵌入式系統(tǒng)的高靈活性和高效率的解決方案。單片機(jī)實(shí)圖如圖2.1所示：圖2.151單片機(jī)實(shí)圖傳感器的選擇圖2.2DHT11傳感器實(shí)圖DHT11型溫度濕度傳感器是一種由溫度、濕度組成的新型傳感器，其輸出數(shù)據(jù)由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成。本系統(tǒng)使用了一種新型的模塊式數(shù)據(jù)采集技術(shù)，并利用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了高可靠性、長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定。它包括電阻式濕度傳感器和NTC溫度計(jì)，并與8位的高性能單片機(jī)連接。因此，它具有良好的質(zhì)量、極高的響應(yīng)速度、較好的抗干擾性和較高的性價(jià)比。顯示器的選擇圖2.3LCD液晶顯示器實(shí)圖LCD1602作為單片機(jī)的輸出設(shè)備具有如下優(yōu)勢(shì)，報(bào)警器的選擇如果室內(nèi)的溫度、濕度沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的上限或下限，則需要開啟溫、濕度控制，同時(shí)也要發(fā)出警報(bào)，此時(shí)使用的是蜂鳴器。蜂鳴器有主動(dòng)蜂鳴器和被動(dòng)蜂鳴器，因?yàn)橛性捶澍Q器的內(nèi)部有一個(gè)振蕩源，通過(guò)直流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。如圖2.4所示圖2.4無(wú)源蜂鳴器由于被動(dòng)式蜂鳴器不存在振動(dòng)源，所以通常采用2K~5K的方波作為電源。如圖2.5實(shí)圖所示圖2.5有源蜂鳴器為了能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的控制溫濕度，這次設(shè)計(jì)采用了一個(gè)有源的蜂鳴器，在其兩端加上一個(gè)5V的DC電壓，可以使其產(chǎn)生反應(yīng)。（三）本章小結(jié)本章介紹了為滿足倉(cāng)庫(kù)存放物資的環(huán)境，設(shè)計(jì)指標(biāo)要求以及對(duì)硬件的最佳選擇。對(duì)主要硬件的選型，STC89C52單片機(jī)、DHT11溫濕度傳感器、LCD1602液晶顯示器以及有源蜂鳴器這四大器件是設(shè)計(jì)溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要器件。通過(guò)對(duì)它們的介紹以及有實(shí)圖的參照，大抵了解各個(gè)器件。第三章硬件設(shè)計(jì)（一）主控制模塊MCU是一種集成在一片晶片上的微型電腦系統(tǒng)，它可以將CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種輸入/輸出、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/定時(shí)器等功能于一片晶片上。MCU具有體積小、功耗低、控制能力強(qiáng)、可伸縮、微型、實(shí)用等特點(diǎn)。產(chǎn)品在儀器，家電，醫(yī)療，航天，特殊設(shè)備等方面的智能化管理及工藝控制等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。其內(nèi)部框圖如圖3.1所示圖3.1MCS單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.STC89C52單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)及功能STC89C52單片機(jī)總共有40個(gè)引腳接口，其中P0、P1、P2、P3分別擁有8位雙向I/O端口，共用了單片機(jī)接口32位。除了P數(shù)字端口外，還有其他接口都有各自的功能特點(diǎn)。引腳結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。圖3.2STC89C52引腳圖表3.1STC89C52引腳功能三、STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖所示：圖3.3STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源電路、外圍電路等。（二）主要電路1.電源電路單片機(jī)的電源由一個(gè)電池提供，電池的電壓為+5V。工作電壓要正常。也就是說(shuō)，它的第40個(gè)引腳VCC端子，它的第20個(gè)引腳GND端子應(yīng)與+5V供電。2.復(fù)位電路STC89C52單片機(jī)復(fù)位該電路包括電阻R1、電容C1、重置開關(guān)以及第九腳的重置末端。當(dāng)重置開關(guān)被按下后，9個(gè)腳的電壓從低電平變成高電平，單片機(jī)就可以完成重置工作。也就是說(shuō)，STC89C52單片機(jī)在該終端維持高電平的情況下，可以進(jìn)行重置操作。其復(fù)位電路原理圖如圖3.4。圖3.4復(fù)位電路原理圖3.時(shí)鐘電路時(shí)鐘是MCU的核心，它的各個(gè)功能元件的工作都是按照時(shí)鐘頻率來(lái)進(jìn)行的。該電路包括兩個(gè)電容C1,C2和11.0592兆赫的晶體振子，并連接于第18個(gè)腳（XTAL2）和第19個(gè)腳（XTAL1）。晶體的振動(dòng)頻率是11.0592兆赫，電容一般在15pF至30pF之間。時(shí)鐘電路如圖3.5所示。圖3.5時(shí)鐘電路圖總之，以上三個(gè)條件是不可或缺的，是判斷單片機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。（二）溫濕度傳感器模塊一、DHT11傳感器電路及引腳DHT11與單片機(jī)的接口電路如圖所示：圖3.6DHT11與單片機(jī)的接口電路DHT11的特點(diǎn)是體積小、功率消耗低、傳輸距離超過(guò)20米、傳輸距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，使得DHT11在許多應(yīng)用場(chǎng)合中都是理想的選擇。它是一個(gè)4針的單行插頭包裝。DHT11引腳如表3.2所示。表3.2DHT11引腳引腳號(hào)名稱注釋1VDD供電3－5.5VDC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極二、DHT11（一）相對(duì)濕度表3.3相對(duì)濕度性能表參數(shù)條件mintypemax單位量程范圍595%RH重復(fù)性±1%RH互換性完全互換遲滯±0.3%RH漂移典型值<±0.5%RH/年精度25℃±5%RH響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)<6S（二）溫度表3.4溫度性能表參數(shù)條件mintypemax單位量程范圍-2060℃重復(fù)性±1℃互換性完全互換遲滯±0.3℃漂移典型值<±0.5℃/年精度25℃±2℃響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)<10S（三）電氣特性表3.5電氣特性 參數(shù) 條件mintype max單位供電電壓3.35.0 5.5V供電電流0.06（待機(jī)）- 1.0(測(cè)量)mA采樣周期 測(cè)量>2S/次（三）顯示模塊 一、LCD1602主要參數(shù)及引腳說(shuō)明 1.主要參數(shù) LCD1602主要參數(shù)如表3.6所示。 表3.6LCD1602主要參數(shù) 名稱參數(shù)顯示容量16x2個(gè)字符芯片工作電壓4.5-5.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電流5.0V2.引腳功能說(shuō)明LCD1602使用了16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的插腳（背光源）接口，每個(gè)插針的含義都不一樣，每個(gè)插針的描述見表3.7。表3.7LCD引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命運(yùn)選擇端（H/L）12D5DataI/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6DataI/O6E使能信號(hào)14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源負(fù)極二、LCD1602的特性1602LCD模塊與STC89C52單片機(jī)直接連接，顯示器分兩行，上面代表溫度，下面代表濕度。電路如圖3.7所示。圖3.7LCD1602與單片機(jī)接口電（四）報(bào)警模塊在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)一些重要的參數(shù)和部分設(shè)備上都設(shè)有緊急報(bào)警，來(lái)警示工作人員采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，以保證生產(chǎn)的安全。該方法是把電腦采集的資料或電腦處理、數(shù)字濾波、比例轉(zhuǎn)換后，與上述參數(shù)的上下限相比較，如果高于或低于上限，則發(fā)出警報(bào)，或?qū)⑵渥鳛槿拥臉?biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以進(jìn)行顯示及控制。該系統(tǒng)使用了蜂鳴聲報(bào)警器。因?yàn)榉澍Q機(jī)是一種集成式的電子裝置，因此它采用直流電源。廣泛用于電子設(shè)備，如電腦，報(bào)警器，復(fù)印機(jī)，電子玩具，手機(jī)，燃?xì)馄嚨入娮釉O(shè)備，計(jì)時(shí)器等。蜂鳴器的工作電流通常在10mA左右，而單片機(jī)的輸入/輸出端口僅能支持?jǐn)?shù)毫安，所以必須使用三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)。在PNP三極管的基礎(chǔ)上，在PNP三極管的輸入/輸出端口上，在P2.1處于低電位時(shí)，三極管被接通，5V的電壓被加到蜂鳴器的兩端，這樣蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音；在P2.1高時(shí)，三極管關(guān)斷，蜂鳴器沒(méi)有反應(yīng)。報(bào)警電路如圖3.8所示：圖3.8報(bào)警電路圖（五）按鍵模塊鍵盤有兩類，一種是加密的，一種是非加密的。無(wú)編碼的鍵盤有兩種形式，一種是矩陣形式，另一種是獨(dú)立的。由于矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般需要大量的按鍵，而且單片機(jī)的輸入和輸出接口都比較少。這個(gè)系統(tǒng)只需要3個(gè)按鍵，數(shù)目很小，I/O口也很多，因此采用了一個(gè)單獨(dú)的鍵盤，每一個(gè)按鍵都有一個(gè)輸入/輸出接口。在這個(gè)設(shè)計(jì)中一共使用了3個(gè)按鈕開關(guān)，它們用于調(diào)節(jié)溫度和濕度的上限和下限。從S1至S3，分別是設(shè)置鍵、加值鍵、減值鍵，它們分別用于控制溫度和濕度。按鍵電路圖如3.9所示。圖3.9按鍵電路圖（六）繼電器控制模塊下圖所示，它包括一個(gè)PNP三極管和一個(gè)發(fā)光二極管和兩個(gè)電阻器。四種繼電器電路分別表示加熱、降溫、加濕和除濕四種情況，如當(dāng)倉(cāng)庫(kù)溫度低于下限值時(shí)，加熱繼電器的開關(guān)連接到LED電路中，LED燈瞬間亮起，直到加熱到下限值或之上，燈熄滅，加熱結(jié)束。電路圖如3.10所示。圖3.10繼電器電路圖繼電器是一種電氣控制裝置，它是一種在輸入功率改變時(shí)，能在一定的條件下，使受控量在一定的范圍內(nèi)發(fā)生一定的變化。該系統(tǒng)在輸入回路與輸出回路間存在交互作用。在自動(dòng)控制電路中，一般采用“自動(dòng)開關(guān)”，以較低的電流來(lái)控制大電流。它具有自動(dòng)校準(zhǔn)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等特點(diǎn)。繼電器是一種帶有絕緣功能的自動(dòng)切換裝置，在遠(yuǎn)程控制、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、電力電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通常，繼電器有一個(gè)感應(yīng)裝置（輸入元件），它對(duì)特定的輸入?yún)?shù)（例如電流，電壓等）；該系統(tǒng)由“通”和“斷”兩部分組成的執(zhí)行單元（輸出單元）組成；另外，在繼電器的輸入部和輸出部之間設(shè)有一個(gè)中間部件（驅(qū)動(dòng)部），用于耦合、分離輸入量、功能處理和驅(qū)動(dòng)輸出部件。（七）排阻模塊排阻是把多個(gè)電阻器集中包在一塊并結(jié)合而成。由于組裝方便，安裝密度高，在電視機(jī)、顯示器、電腦主板、小家電中廣泛應(yīng)用。與色環(huán)電阻相比，排阻具有指向性、整齊、占用空間小等特點(diǎn)。排阻可分成A類和B類，A類排出的管腳都是奇數(shù)，而B類排出的管腳永遠(yuǎn)都是偶數(shù)。該系統(tǒng)采用A型排阻，為9針。如下圖所示。圖3.11排阻模塊（八）本章小結(jié)本章以51微處理器為核心，對(duì)其硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并給出了相應(yīng)的硬件電路。（一）介紹了什么是微處理器，介紹了STC89C52單片機(jī)的組成和功能，并介紹了其最基本的功能，該系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、供電電路組成，三者缺一不。（二）是對(duì)DHT11溫濕度傳感器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)（相對(duì)濕度、溫度和電氣特性）加以剖析；第三節(jié)是對(duì)LCD1602顯示器的引腳功能加以說(shuō)明；第四、五、六、七節(jié)分別對(duì)蜂鳴器、按鍵設(shè)置、繼電器和排阻的特性進(jìn)行概述。硬件設(shè)計(jì)的好壞是溫濕度控制系統(tǒng)能否穩(wěn)定、有效、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。第四章軟件設(shè)計(jì)（一）軟件設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)的主控制器是STC89C52，再與其它各模塊共同構(gòu)成了溫度、濕度控制的整體系統(tǒng)。在中央控制系統(tǒng)中，使用STC89C52微處理器，它的主要功能是采集輸入的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部的處理，并對(duì)其進(jìn)行控制。本系統(tǒng)分為三個(gè)部分，首先是DHT11的溫度和濕度探測(cè)模塊，它可以對(duì)目前的溫度和濕度進(jìn)行檢測(cè)；第二部分為單獨(dú)的按鍵，采用三個(gè)單獨(dú)的按鍵進(jìn)行接口的切換，并設(shè)定溫度、濕度的閾值；第三部分為電源回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電力供應(yīng)。其中，LCD1602顯示模塊主要包括：顯示當(dāng)前溫度、濕度、設(shè)定溫度、濕度設(shè)定等；第二個(gè)環(huán)節(jié)是由繼電器控制的加熱器，在低于設(shè)定的最低溫度時(shí)，加熱繼電器關(guān)閉，加熱板工作，進(jìn)行加熱；第三個(gè)環(huán)節(jié)是用繼電器來(lái)控制制冷板，在超過(guò)設(shè)定的最大溫度時(shí)，繼電器關(guān)閉，制冷片工作并進(jìn)行制冷；第四個(gè)環(huán)節(jié)為中繼控制加濕器，在濕度低于設(shè)定最低限度時(shí)，濕度繼電器關(guān)閉，加濕器啟動(dòng)并加濕；第五部分是在濕度高于設(shè)置上限的繼電器控制風(fēng)扇，繼電器關(guān)閉，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行除濕；第六個(gè)部分是蜂鳴器，當(dāng)溫度和濕度超出設(shè)定的臨界點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出一聲警報(bào)。圖4.1溫濕度控制框圖（二）系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1.主程序流程設(shè)計(jì)圖4.2顯示了該系統(tǒng)的主要流程；在主程序中，每個(gè)模塊都會(huì)被初始化，接著進(jìn)入while主循環(huán)，在主循環(huán)中，首先是一個(gè)功能鍵函數(shù)，這個(gè)功能分為兩個(gè)步驟，一個(gè)是根據(jù)鍵的大小來(lái)確定鍵的數(shù)值，另一個(gè)是根據(jù)鍵值來(lái)完成界面切換、溫度濕度調(diào)節(jié)等；然后，進(jìn)行第二個(gè)功能監(jiān)控功能，它主要是利用溫、濕度檢測(cè)模塊來(lái)探測(cè)目前的環(huán)境氣溫和濕度；然后進(jìn)行功能的第三個(gè)功能展示功能，它利用不同的顯示標(biāo)記位來(lái)顯示不同的界面，其中有主界面的當(dāng)前溫度、濕度值，其它界面則有溫度閾值、濕度閾值等；第四個(gè)功能處理功能，它主要判斷目前的溫度、濕度是否在設(shè)定的臨界值范圍內(nèi)，若溫度低于此閾值，就會(huì)進(jìn)行冷卻或加熱，并發(fā)出警報(bào)；若溫度低于臨界溫度，應(yīng)進(jìn)行增濕、除濕，并發(fā)出警報(bào)。最后，利用延遲功能和計(jì)算公式對(duì)每個(gè)功能進(jìn)行了限定。它的主要源代碼的一部分如下：voidmain(){Lcd1602_Init();Delay_function(50);lcd1602_clean();Delay_function(50);while(DHT11_Init());Delay_function(50);while(1){……}}圖4.2程序總體流程圖2.顯示函數(shù)流程設(shè)計(jì)在圖4-4中展示了顯示函數(shù)的子流；不同的界面由不同的顯示標(biāo)記位進(jìn)行顯示，當(dāng)標(biāo)記位為0時(shí)，顯示當(dāng)前的溫度和濕度；當(dāng)顯示標(biāo)記比特是1時(shí)，最大設(shè)定溫度被顯示；當(dāng)標(biāo)記比特是2時(shí)，最小設(shè)定的溫度被顯示；當(dāng)顯示標(biāo)記比特是3的時(shí)候，最大的設(shè)定濕度被顯示；當(dāng)標(biāo)記比特是4的時(shí)候，最小的濕度被顯示出來(lái)。它的程序代碼的一部分如下：voidDisplay_function(void){switch(flag_display){case0:lcd1602_display_str(1,0,"Temp:");lcd1602_display_temp(1,5,temp);……}}圖4.4顯示函數(shù)子流程圖3.處理函數(shù)流程設(shè)計(jì)如圖4.5中所示，處理功能子流程如下：第一步判定當(dāng)前的顯示標(biāo)記比特為0，如果是0，則確定目前的溫度；如果當(dāng)前的溫度低于最低設(shè)置，那么加熱器開關(guān)閉合，并啟動(dòng)加熱，每500ms，蜂鳴器會(huì)開始啟動(dòng)，發(fā)出鳴叫；如果當(dāng)前的溫度高于最高設(shè)置，那么，該蜂鳴器將接受主控制器的信號(hào)，發(fā)出鳴叫，制冷繼電器得到信號(hào)，開關(guān)閉合，開始降溫；如果處于臨界點(diǎn)，繼電器斷開，停止加熱和冷卻，蜂鳴器將不會(huì)發(fā)出警報(bào)；然后，判定目前的濕度，如果低于設(shè)定的最低溫度，就會(huì)關(guān)閉加濕器，加濕器啟動(dòng)，并進(jìn)行加濕，蜂鳴器每500ms發(fā)出警報(bào)；如果空氣中的濕度超過(guò)設(shè)定的最高溫度，那么，除濕繼電器關(guān)閉，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并啟動(dòng)除濕，蜂鳴器每500ms發(fā)出一次警報(bào)，如果處于臨界點(diǎn)，繼電器就會(huì)關(guān)掉，停止加濕和除濕，蜂鳴器將會(huì)停止警報(bào)。下面是軟件部分的代碼：voidManage_function(void){if(flag_display==0){if(temp<(temp_min*10)){Temp_Up=0;flag_beep_temp=1;}elseif(temp>(temp_max*10))……}}}圖4.5處理函數(shù)子流程圖4.按鍵函數(shù)流程設(shè)計(jì)在圖4.6中顯示了關(guān)鍵功能的子流程；按鍵設(shè)定功能首先利用按鍵掃描功能，獲得按鍵按下時(shí)的鍵值，并根據(jù)不同的鍵值，來(lái)調(diào)整對(duì)應(yīng)的參數(shù)。在所獲得的鍵值是1的情況下，執(zhí)行+1的顯示標(biāo)記。若所獲得的鍵數(shù)值是2，則最大溫度為+1，而溫度最大值為1；當(dāng)顯示標(biāo)記位置為2，最小的溫度低于最大-1的時(shí)候，最小的溫度是+1；當(dāng)最大濕度低于99%時(shí)，顯示標(biāo)記位置為3，最大濕度為+1；當(dāng)最小濕度比最大-1時(shí)，最小的濕度是+1。若所獲得的鍵數(shù)值是3，則最大溫度-1，當(dāng)所述顯示標(biāo)記位是1并且所述最大溫度比所述最小溫度+1更高；在最小溫度超過(guò)0℃的情況下，最小溫度-1；當(dāng)顯示標(biāo)記位置為3、最大濕度比最小濕度+1時(shí)，最大濕度-1；最小的溫度是-1，當(dāng)顯示標(biāo)記位置是4，最小的濕度是0。它的程序代碼的一部分如下：voidKey_function(void){key_num=Chiclet_Keyboard_Scan();if(key_num!=0){switch(key_num){case1:flag_display++;if(flag_display==5)flag_display=0;lcd1602_clean();break;……}}}圖4.6按鍵函數(shù)子流程圖（三）本章小結(jié)在本章中，我們介紹了基于該裝置方案的設(shè)計(jì)方案和流程圖，并認(rèn)為單個(gè)微裝置是控制中心。（一）是對(duì)軟件設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以介紹并畫出相應(yīng)的系統(tǒng)框圖，讓人更加清楚了解；（二）是程序設(shè)計(jì)，根據(jù)硬件電路所實(shí)現(xiàn)的效果，由主程序設(shè)計(jì)、顯示函數(shù)設(shè)計(jì)、處理函數(shù)設(shè)計(jì)以及按鍵函數(shù)設(shè)計(jì)四部分組成，利用匯編語(yǔ)言編寫合理程序，然后畫出具體各個(gè)步驟的程序流程圖，并加以解釋。結(jié)論該系統(tǒng)采用單片機(jī)、溫度、濕度傳感器、液晶顯示器、繼電器等組成，以單片機(jī)為核心，對(duì)溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)控制。本方案的溫度和濕度自動(dòng)控制是整個(gè)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，因?yàn)閭}(cāng)庫(kù)是儲(chǔ)存物資，因此，物料質(zhì)量的優(yōu)劣首先取決于庫(kù)房?jī)?nèi)部的環(huán)境。本課題研制了一套自動(dòng)溫、濕自動(dòng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)房溫度、濕度的自動(dòng)控制。論文的前五章對(duì)部分硬件的構(gòu)成及設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述，并采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行了軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：1.采用微處理器的外部傳感器，可采集、記錄倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫度、濕度數(shù)據(jù)；2.采用LCD技術(shù)實(shí)時(shí)顯示周圍的溫度、濕度；3.單片機(jī)外接蜂鳴器報(bào)警器，在設(shè)定的溫度、濕度高于設(shè)定上限時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)；4.采用繼電器模塊，通過(guò)加熱、降溫、加濕、除濕等四個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的溫度、濕度的自動(dòng)控制，使之回歸到正常；5.本系統(tǒng)的軟件、硬件相結(jié)合、設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)簡(jiǎn)單、具有較高的性價(jià)比。