畢業設計（論文）開題報告 機械工程 學院 20 13屆 題 目 基于單片機的糧庫溫濕度監控系統設計 課題類型 設計 課題來源 自擬課題 學生姓名 學 號 _專 業 年級班 指導教師 職 稱 講 師 ， 填寫日期：2013 年 04月 03 日一、本課題研究的主要內容、目的和意義（一）本課題研究的主要內容本次設計完成糧庫溫濕度監測系統。該系統實現的基本功能為檢測糧庫各處的儲藏溫度、濕度并顯示其值。當庫內的溫濕度越過設定值時，系統將進行報警，同時步進電機拖動風扇自動調節糧倉內的溫濕度，使糧倉內的溫度和濕度保持在一定的范圍以內。保證糧食的安全儲藏。溫度和濕度是兩種最基本的環境參數，與人們的生活環境息息相關，在工業生產和日常生活中，溫度和濕度是需要測量和控制的重要參數。物體的許多物理現象和化學性質都與溫度、濕度有關，許多生產過程都是在一定的溫濕度范圍內進行，因此需要測量和控制溫濕度。 該課題是對糧庫溫濕度的監測及電路設計的研究。利用單片機實現的高精度實用性溫濕度控制系統可廣泛應用于糧庫的倉儲管理。針對現有的設備大多數只監測溫度而忽視濕度的問題進行思考并提出解決方案，最終設計出實用性高、價格低廉的監測系統。 本次設計的溫濕度控制系統以AT89C51單片機為控制核心，采用溫濕度傳感器SHT11作為檢測元件，結合MAX 813L看門狗構建了溫濕度監控系統。實現單片機發出控制命令，傳感器進行數據采集，將采集到的模擬信號轉換為計算機能夠識別的數字信號，通過mgls12864液晶顯示屏顯示實時溫度和濕度，超出或者低于用戶的設定值時由蜂鳴器報警，并由溫濕度調節系統對環境溫度、濕度進行調節。從而完成的系統可以方便地實現溫度、濕度的有效實時顯示和控制的要求，降低經濟損失和勞動強度，提高產品的性價比。 實現功能（1）傳感器對溫度、濕度的檢測。（2）顯示溫度、濕度。（3）超過監測范圍時自動報警。二、文獻綜述（國內外相關研究現況和發展趨向） 國內外研究現狀與發展趨勢隨著傳感器技術、計算機應用技術、超大規模集成電路技術和網絡通信技術的發展，監控系統廣泛應用于工農業生產等領域，在此同時，糧倉溫濕度監控技術的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進展。 初期，以熱敏電阻，濕敏電阻作為傳感器件，通過檢測電阻的變化來反映糧食溫濕度的變化，為糧食保管提供參考依據。采用人工測量與人工抄錄、管理相結合的傳統方法，并且用人工的辦法對糧食進行晾曬，通風，噴灑藥劑防止因存儲不當引起的溫濕度異常及蟲害，消耗了大量的人力和財力，效率較低，然而往往由于判斷失誤和管理不力，效果不佳，發霉變質等現象大量存在。廣大科技工作者近30年的共同努力下，糧情檢測技術不斷完善、提高、并日趨成熟，逐步形成了樣式繁多的糧情檢測系統，為安全、科學儲糧起到了積極作用。 目前，國內生產的糧倉溫濕度監控系統品種繁多，系統結構各異，在糧倉內外溫濕度檢測、糧食內部溫濕度檢測及分析、通風機械的控制等方面，比之前有了不少進步但仍有進步空間。國外的溫濕度監控系統相對比較先進，主要體現在以下三個方面： （1）無論是傳感器的測量精度、反應速度、穩定性、功能多樣性還是使用環境方面，國外的傳感器都比較先進。 （2）構成系統整體的測控技術和管理，無論是硬件還是軟件，都已普遍采用相應的標準模塊集成，并且早已實現組態。 （3）系統結構已經普遍采用網絡連接的現場總線技術(FCS)，有些需要的場合，則連接到Internet上，實現遠程控制、遠程診斷。 溫濕度監控系統主要應用于控制環境空間的溫度和相對濕度，從系統控制的角度來看，屬于純滯后控制，而這一技術已經相當成熟。目前研制高精度，高性能，多功能的溫濕度監控系統是主流，提高可靠性、靈活性和降低成本也是其考慮的重點，并且系統在報警、記錄、控制、通信等方面的自動化和智能化也將逐步完善。三、擬采取的研究方法（方案、技術路線等）和可行性論證本次選擇如下的方案整個系統由控制芯片AT89C2051、溫濕度傳感器SHT11、液晶顯示模塊、蜂鳴器以及溫濕度調節系統等6 部分組成。用戶預先設定并輸入溫度、濕度報警值到程序中,該值作為系統閾值,溫濕度傳感器將監測值傳輸給單片機,當單片機監測到的數值超出所設定閾值時,驅動蜂鳴器報警,并為溫濕度調節系統提供控制信號,實現自動控制。下面分別介紹一些芯片資料及幾個主要部分。1. 該溫濕度測控系統以溫濕度監控為重點溫濕度參數和設備運行狀態由用戶根據庫房存儲或者房植物的環境要求自行設定,并在液晶顯示屏上顯示當前的溫濕度信息。此控制平臺主要實現現場溫濕度數據的采集并實時調整環境的溫濕度,AT89C2051是控制平臺的核心,溫濕度數據的采集通過溫濕度傳感器SHT11獲得,當溫濕度高于或者低于用戶設定值時,由單片機將信號傳給蜂鳴器,此時蜂鳴器報警,從而溫濕度調節系統進入工作狀態,控制環境溫濕度并使其恢復到正常值。 2. 主控芯片AT89C2051單片機 AT89C2051是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機,片內含2k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器和128bytes的隨機數據存儲器,器件采用ATMEL公司的高密非易失存儲技術制造、引腳結構兼容標準MCS-51指令系統,片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。 3.溫度和濕度的測量溫濕度傳感器 溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉換成容易被測量處理的電信號的設備或裝置。 市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。 溫濕度傳感器的工作原理是將被測量溫濕度的變化轉換成電阻的變化,要想獲取被測溫濕度信號,必須通過測量電路才能實現。測量電路的首要任務是將熱敏電阻的電阻變化(Rt) 轉換成電壓變化(Vt ),且這種轉換應該是線性的。由溫濕度傳感器提取出來的測量信號非常微弱,一般會夾雜噪聲的干擾,如果不對信號進行處理,就會導致噪聲隨著測量信號被放大,這樣測量的結果會存在很大的偏差,會影響到整個系統的精度問題,這一步對于溫濕度測量過程尤其重要。 4. 12864液晶顯示器 12864是128*64點陣液晶模塊的點陣數簡稱,業界約定俗成的簡稱。該點陣的屏顯成本相對較低,適用于各類儀器,小型設備的顯示領域。可行性論證(1) 技術可行性 各種器件及相關軟件都已具備。 （2）國家政策支持 （3）經濟可行性 價格較便宜，容易實現大規模生產。 （4）實踐可行性 勞動成本的提高，必須實現生產自動化。四、預期結果（或預計成果） 1、完成溫濕度信號的采集：溫度、濕度信號的采集采用溫濕度傳感器DHT11模塊，該傳感器模塊是溫濕度一體化傳感器，輸出信號為單總線數字信號，含有信號校準功能，精度較高。測量精度： 濕度5%RH，溫度0.5。2、實現溫濕度信號的顯示：采集的數字信號經過單片機的處理后，輸出到數碼管顯示。3、完成檢測系統軟件設計：系統軟件主要包括單片機的初始化、傳感器的初始化、數字信號的接受處理、信號的顯示等功能。 4由于本項目出自創新項目，加之經費有限，系統中僅采用單點溫濕度采集，在實際應用中可以根據實際需要增加采集點。五、研究進度安排 2013年1月7日1月13日 畢業設計工作動員。舉辦安陽工學院畢業設計（論文）工作規程宣講，文獻檢索、論文寫作指導、就業指導四個講座。個人畢業設計選題申報，分組、確定每組的指導教師。2013年3月4日3月24日 畢業實習，畢業設計（論文）課題調研、畢業設計開題（共3周）。2013年3月25日5月19日 畢業設計（共8周）。2013年5月20日5月26日 畢業答辯。七、審核意見指導教師對開題的意見：教師