粮仓温湿度控制系统的设计及实现毕业论文设计Word文档格式.docx
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2、毕业设计成果要求：
程序代码、硬件实物和论文，论文要求计算机打印（A4纸），论文有不少于3000词的相关英文中
文翻译。
3、毕业设计时间安排：
1—4周：
查阅相关资料，熟悉题目内容，掌握设计原理，提交开题
5—10周：
根据设计原理，进行相应软、硬件设计；
11—12
周：
完善设计功能，整理资料并进行结果测试及分析；
13—14
毕业设计验收；
15—16
撰写、修改、提交毕业论文，毕业答辩。
指导
教师
系（教研室）
系（教研室）主任签名
批准日期
接受论文（设计）任务开始执行日期
学生签名
作者：
（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1101班，陕西汉中723003）
指导老师：
张文丽
[摘要]温湿度是工业控制中一个重要的被控参数，因而温湿度控制系统广泛用于粮仓、冷冻库、蔬菜大棚
等场所。
本课题设计一个粮仓温湿度控制系统，以STC89C51为主控芯片，以温湿度传感器DHT11为输入信号，对
数据处理后通过LCD1602A显示，并将获得的数据与设定值比较，超过设定范围可驱动报警电路并启动相应设备进
行调节，以达到温湿度控制的目的。
该系统结构简单、性能稳定、成本低廉，易于控制，在温湿度监测领域具有广
泛的应用价值。
[关键词]STC89C51；
温湿度传感器；
LCD1602A显示；
报警
Designandimplementationoftemperatureand
Engineering,SchoolofPhysicsandtelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityof
Technology,Hanzhong723001,China）
Tutor:
ZhangWenLi
Abstract:
Temperatureandtheindustrialcontrol,sothetemperatureandgranary,freezer,vegetable
greenhousesandotherfields.Thissubjectdesignsagranarytemperatureandthisdesign,theSTC89C51single-chipmicrocomputerwaschosenasthemastercontrolchipandthesystemcollectinputinformationfromthetemperature
anddisplaytemperatureandLCD1602A,andthesystemcanalsogiveanalarmwhenthereal-timetemperatureandthemeantime,drivingthecoolingorinthefieldsoftemperatureand
目
录
引言........................................................................................
1
1课题研究背景............................................
2
1.1
研究意义..............................................
1.2
研究现状..............................................
1.3
发展趋势..............................................
3
1.4
应用领域..............................................
2方案论证
................................................
4
2.1
设计要求..............................................
2.2
方案设计..............................................
2.2.1
方案一...........................................
2.2.2
方案二...........................................
5
2.3
方案选择..............................................
3硬件设计
6
3.1
系统总体设计..........................................
3.2
各单元模块设计........................................
3.2.1
单片机最小系统...................................
3.2.2
温湿度采集模块...................................
8
3.2.3
数据设置模块.....................................
9
3.2.4LCD1602显示模块.................................
10
3.2.5
报警电路........................................
13
4软件设计
...............................................
14
4.1主程序设计14
4.2子程序设计15
4.2.1液晶显示15
4.2.2
中断............................................
16
4.2.3
报警............................................
4.2.4
复位............................................
17
4.2.5
按键设置........................................
18
5系统调试及分析.........................................
19
5.1
软件仿真.............................................
5.1.1
软件程序调试....................................
5.1.2
电路仿真调试....................................
20
5.1.3
软件调试与仿真结果..............................
22
5.2
硬件测试.............................................
5.2.1
调试步骤........................................
5.2.2
相关问题........................................
5.3
功能分析.............................................
23
结束语
...................................................................................
24
参考文献...............................................................................
26
附录A外文文献原文...............................................................
27
附录B外文文献译文...............................................................
32
附录C部分程序.....................................................................
36
附录D元器件清单..................................................................
40
附录E实物图........................................................................
41
引言
一句老话说的好，“国以民为本，民以食为天”，这充分体现了粮食对国家的重要性。
从理论上讲粮食越多越好，但从现代经济学的角度看，国家只要能控制住一定数量的可以灵活支配、质量良好的粮食，既可达到宏观调控的目的，又可节省资金用于发展经济。
一般来说：
粮食存放在粮仓中，大型的粮仓可存放数以万计的粮食。
而且这些粮食存放的时间有长有短。
在贮藏过程中，粮食的温度和湿度变化的主要因素是影响食品质量安全的。
当粮仓内的温湿度超过一定的阈值，由于每年储存不当，粮食易霉变、变质，大量食物造成浪费和巨大的经济损失。
然而，粮堆的热传递是一个缓慢的过程，让人感知力差，需要管理者常进入令人窒息的谷仓的进行温湿度观察，不断的进行通风，繁重的体力劳动，不仅对人体有很大的伤害，而且不科学，不及时。
因此，粮食随时可能发生霉变、虫蛀等。
所以监测温度和湿度的变化，在谷仓里发现粮食发热点，对减少损失有重要意义。
为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，就必须使粮仓内的温湿度保持在一定的范围以内。
为了达到以上的要求，必不可少的就是既稳定又精确的粮情监测系统。
粮仓的温湿度和相应的智能控制一直是一个重要的粮食保存问题。
目前市场上的各种温度控制设备大多只能根据配方简单控制算法的温度变化，研究产品种子粮仓存储自动化程度较低，不易大面积管理和系统扩展性差的粮库管理技术随着我国的科学技术和农业自动化的快速发展也将进一步提高。
粮仓一般较大，库房数较多，测点超过数百个。
影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的温度和湿度，这就要求能有一种有效的、低成本的仪表来实现监测控制功能，使得管理人员能够方便有效地进行监测操作。
如果用单片机作为前沿机对现场进行数据采集，通过对采集的数据进行分析（温度设定，实时温度显示，报警电路）然后通过单片机串行口控制电机启停进行温湿度控制。
利用单片机技术监测粮仓，用户可以很容易得到需要的数据采集系统，粮仓的信息在任何时候可以实时的传入控制室，管理人员不需要进入就可以按照要求进行温度和湿度的控制，提高生产效率，增强了粮仓存储安全，也获得了粮仓的实时管理和自动化。
电脑微机测量是第一步在设计和计算机测量技术的一部分，即粮仓温度和湿度的测量，并用单片机对数据进行处理和控制粮仓的温度和湿度。
在综合研究国内粮库管理现状和发展的前提下，吸收了国内多种粮库粮情温湿度监测系统的成功经验后，我们设计了自己的粮仓温湿度监测系统。
该系统具有可靠性和高性价比，而且操作维修简便，具有检测、数显等诸多功能。
1课题研究背景
粮食，对于国家对于人民的重要性是显而易见的。
那么粮食的储藏就至关重要了，但在贮藏过程中，粮食的温度和湿度变化的主要因素是影响食品质量安全的。
粮情监测系统是通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本温湿度情况，并结合其他粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析。
利用微机技术对粮仓进行监测，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统。
1.1研究意义
在贮藏过程中，粮食的温度和湿度变化是影响质量安全的主要因素。
当粮仓内的温湿度超过一定的设定值，粮食易霉变、变质，大量食物造成浪费和巨大的经济损失。
由于经济条件，部分地区对国家粮食储备库还采用粮情监测，传统的人工方式，不及时，不准
确。
本系统采用DHT11型多功能温湿度传感器，通过温度和湿度信号的微控制芯片ATMEL804采
集，判断和处理信号，根据控制制冷器、热水器、除湿机、加湿器的要求启动，从而实现粮仓温湿
度自动控制和调节。
根据粮食的储存条件，气候条件和目前的仓库管理水平，粮仓温度一般不超过
20℃，湿度不超过30%的相对湿度。
该系统可以调节温度和湿度自动[1]。
当温湿度超过规定范围，
系统将发出警报，提醒工作人员及时查看温度和湿度条件下，在系统中不能及时和温、湿度自动控
制，进行人工干预和调控，可以减少粮食储存不当所造成的经济损失。
影响粮食存储安全的最主要因素是粮仓内的温湿度，这就需要有一种有效的、低成本的仪器来
实现实时监测和控制的功能，使得管理人员方便有效地进行监控和操作。
如果使用单片机作为前沿
机对现场采集数据，通过分析收集的数据，然后通过单片机的串行口来控制电机启停并进行温湿度
控制。
利用单片机技术监测粮仓，用户可以很容易的得到自己所需的数据采集系统，粮仓现场实时信
息在任何时候都可以传入控制室，管理人员不需要进入现场就可按照所需的温湿度控制粮仓内的温
湿度。
提高了生产效率，增强了粮仓存储安全、实现粮仓管理的实时性和自动化。
计算机测量是微
机设计的第一步，是微机测量技术的一部分，即粮仓温度和湿度的测量，并利用单片机处理数据的
测量和粮仓的温度和湿度控制。
1.2研究现状
温度的测量和控制技术在中国的研究始于第二十世纪80年代。
我们的工程技术人员在温度测
量和控制的技术吸收发达国家技术的基础上，掌握室内温度微机控制技术，该技术仅对温度的单一环境因素的控制。
温度的测量和控制在一般的计算机应用设施从消化吸收，到实际的简单应用阶段，综合应用阶段过渡和发展。
在技术上，单参数单回路系统由单片机控制的是多数，没有真正意义上的参数综合控制系统，它与发达国家相比有很大的差距的。
中国的温度测量和控制的地位还远远没有达到，实际生产中仍有许多问题困扰着我们，有配套的设备能力差，产业化程度低，环境控
制水平落后，无法共享硬件，软件资源不足和可靠性差等缺点[2]。
在研究的早期阶段，用湿敏、热敏电阻传感器的传感器，来反映粮食温湿度的实时信息，为粮食储存提供了参考数据。
人工测量和记录，通过人工对粮食进行干燥，通风的方法，从而防止温度和湿度发生异常，它不仅费时费力，而且监控效果不好。
近年来，研究人员不断的努力研究和粮仓监控技术的成熟发展，逐步建立了日益完善的粮仓监控系统。
目前，在国内成功的粮仓监控系统的研究有许多不同的类型，组成的系统也各不相同，在晶粒内部和外部的温度和湿度检测和粮仓的监控，相比以前有了很大的进步，但仍有很大的发展空间。
随着微型计算机和传感器技术的飞速发展，在自动检测领域有了巨大的变化，仓库温湿度自动监测
和控制的研究有了明显进步。
在中国近几年来，在多达16个国家和地区的仓库环境控制系统的引
进，吸收国外先进经验，促进仓库温湿度自动检测产生了积极的作用，但由于能源消耗过大，成本高，品种不配套，未能达到良好效果。
中国仓库环境综合控制系统必须走适合中国国情的发展道路，在引进，消化，对国内外的先进技术和科学管理，总结，集成创新，推进示范的基础上吸收，适合我国经济发展水平的发展和适应不同的气候条件，接近或达到世界先进水平的智能仓库监控系统。
在特殊品种，集成技术，储存和销售，开发了中国知识产权的产品和技术。
1.3发展趋势
粮仓温度和湿度监测系统主要用于监测粮仓的温度和湿度，现在设计一个高性能、精度高、多功能的温度和湿度监测系统是主要方向，降低制造成本、提高灵活性、可靠性也是思考的方向，在通信的同时，记录、控制和报警系统的自动化和智能化已经成为研究的主要方向。
目前实现智能控制粮库的温度和湿度需要高稳定、低成本的智能温度和湿度控制系统，采用上、下位机控制结构，实现粮库管理的综合智能控制系统。
单片机系统中的终端通常安装在系统的某些节点网站信息的实时测量和控制。
可靠性高，抗干扰能力强，使它可以放在前端的恶劣环境下工作。
国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。
第一次使用的组合模拟仪器,收集现场
信息和指示、记录和控制。
分布式控制系统在80年代末,计算机数据采集控制系统研究与开发的多
种因素综合控制系统。
现在世界的温度测量和控制技术发展很快,一些国家的基础上的自动化是完
全自动化的方向,无人驾驶。
温度测量和控制技术在中国的研究相对较晚,开始于1980年代,我国工
程技术人员的基础上吸收温度测量和控制技术在发达国家,掌握室内温度和微机控制技术,该技术是
有限的个人因素的控制环境温度。
温度测量和控制设备,计算机应用在我们国家,一般来说,从消化
吸收,简单的应用程序的实际应用程序中,相变的综合应用和发展。
在多数与单片机控制技术、单参
数的单回路系统,没有真正意义上的多参数综合控制系统,与发达国家相比,有很大的差距。
温度测
量控制我国现状还远远没有达到工厂的程度,仍有许多问题在实际生产中,有一个不同的设备配套能
力,产业化程度低,环境控制水平,软件和硬件资源不能共享和可靠性较差。
在温度控制系统的研究
在未来会更聪明,综合的系统的各项性能指标更准确,更稳定可靠。
存储粮食安全是一个重要的原因是食物的温度和湿度,因此它需要经济和实用的粮仓温度和湿度监测系统能够及时监测粮仓的温度
和湿度分布,准确分析粮仓温度和湿度变化,为了提供信息管理,使管理人员能够有效地管理。
粮仓温度和湿度的准确监测设计和开发一套粮仓温度和湿度检测系统，同时粮仓温度和湿度的测量和分
析,提出了更高的要求。
1.4应用领域
本文介绍的温湿度检测系统还适用于气象、工业、环保、科研等领域温度、湿度的测量．该系统中DHT11温湿度传感器可以用于暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、湿度调节器及医疗等应用领域。
随着现代科技的发展，微机已用于控制仓库环境。
控制系统由中央控制装置、终端控制设备、
传感器等部分组成。
先开发仓库存储管理程序谷物的最佳环境条件表，存储在计算机内存设备，电
子计算机根据进度确认，每个仓库的校正参数，指令到终端控制系统。
终端控制设备中央控制装置
用于测试信息，根据中央控制装置的指令输出控制信号，电机和设备来执行一个动作，粮食仓库环
境监管。
这个系统可以实现自动控制冷却、除湿、通风。
具体的应用领域是非常广泛的，比如：
汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等；
太阳能供
热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等；
轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备
测温和控制；
冷冻库、粮仓、储罐、电信机房、电力机房、电缆线槽等测温和控制领域。
2方案论证
一个设计系统的生成最重要部分就是方案的提出，方案的提出和正确的方案建立是完成这个系统设计的必不可少的环节，它为之后的方案确定起到了至关重要的作用。
那么以下就该系统的设计要求提出相关的方案并选择确定出最合适的方案来完成系统设计。
2.1设计要求
根据任务书该系统的设计要求如下所示。
（1）利用温度湿度传感器对粮仓监测点的温湿度进行采集和存储；
（2）系统能够预设监测点温湿度的上下限值，并通过显示电路将测得的温湿度进行实时显示，同时可实现对不同监测点最适合温湿度预设值的调整和修改；
（3）系统能将温度湿度传感器采集的温湿度值和系统设定的温湿度上下限值进行比较，当采集到的温湿度值超出设定范围时，系统可自动报警，并输出驱动信号控制继电器，启动相应的调节设备如空调、风机、加湿机等设备，对粮仓温湿度进行调节，当调节到设定范围内时，应停止相应设备运行；
（4）如果由于加热或降温设备出现故障，或者温湿度传感头出现故障，导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，则报警电路应报警提示。
2.2方案设计
温湿度监测系统要满足以下条件：
温湿度监测系统能完成数据采集和处理、显示、串行通信、输出控制信号等多种功能。
由数据采集、数据调理、单片机、数据显示、电路报警等部分组成。
该测控系统具有实时采集（检测粮库内的温湿度）、实时显示（对监测到的进行显示）、实时警报（根据监测的结果，超出预设定的值的进行蜂鸣警告）的功能。
传感器的主要部分是实现测量和监控系统，如果没有传感器对原始测量信号准确和可靠的捕捉和转换，一切都将无法实现精确的测量和控制。
工业生产过程自动化测量和控制，几乎主要依靠
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