智能化糧庫系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設計）</p><p>　　( 2013屆 ) </p><p>　　題 目： 智能化糧倉控制系統(tǒng)的設計 </p><p>　　學 院： 信息工程學院 </p>

2、<p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　學生姓名： 學號： </p><p>　　指導教師： 職稱（學位）： 講師 </p><p>　　合作導師：

3、 職稱（學位）： </p><p>　　完成時間： 201 年 月 日 </p><p>　　成 績： </p><p><b>　　目錄</b></p>

4、<p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　英文摘要2</b></p><p><b>　　1 引言3</b></p><p>　　1.1 選題目的及意義3</p><p>　　1.2 國內外研究狀況及發(fā)展趨勢3</p>

5、<p>　　1.3 本設計的結論4</p><p>　　2 設計要求和設計方案選擇4</p><p>　　2.1 設計要求4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的設計方案與組成4</p><p>　　2.2.1 設計思路4</p><p>　　2.2.2 本設計的結構框圖5</p

6、><p>　　2.3 傳感器的選擇5</p><p>　　2.3.1 溫度傳感器的選擇5</p><p>　　2.3.2 濕度傳感器的選擇6</p><p>　　2.4 信號采集通道的選擇7</p><p>　　2.5 系統(tǒng)總體設計8</p><p>　　3.1 信號采集8&

7、lt;/p><p>　　3.1.1 溫度傳感器電路8</p><p>　　3.1.2 濕度傳感器10</p><p>　　3.1.3 多路開關12</p><p>　　3.2 信號分析電路13</p><p>　　3.2.1 A/D轉換電路13</p><p>　　3.2.2

8、 單片機8031基本電路16</p><p>　　3.2.3 單片機外圍的設計20</p><p>　　3.3 顯示與報警的設計21</p><p>　　3.3.1 顯示鍵盤接口電路21</p><p>　　3.3.2 報警電路21</p><p><b>　　4 軟件設計23</b

9、></p><p>　　4.1 模塊組成23</p><p>　　4.2 標度變換23</p><p>　　4.3 流程圖23</p><p>　　5 總 結29</p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　參 考 文 獻

10、31</p><p>　　附錄A硬件設計總圖32</p><p><b>　　附錄B源程序33</b></p><p>　　智能化糧倉控制系統(tǒng)的設計 </p><p>　　摘要：本設計控制系統(tǒng)采用8031單片機為核心，利用AD590溫度傳感器和HS1100/HS1101濕度傳感器進行采樣、放大，通過MC14433進

11、行模數轉換，通過單片機對信號進行控制，從而實現(xiàn)對溫度和濕度的檢測和控制。通過數碼顯示電路能顯示當前的溫濕度和預設溫濕度。用傳感器對現(xiàn)場的（溫度濕度體，）進行采集；同時電路報警。本系統(tǒng)特別適合于倉庫等無人監(jiān)控等場所。使設計出的系統(tǒng)具有可操作性更強，性價比更高，功能更強大的優(yōu)點。為人們的生產和生活帶來了巨大的意義。</p><p>　　關鍵詞：傳感器；溫濕度；電路；A/D轉換；單片機</p><p

12、>　　Design of intelligent warehouse control </p><p><b>　　system</b></p><p>　　Abstract: The design of control system uses 8031 microcontroller as the core, sampling, amplifying b

13、y AD590 HS1100\/HS1101 humidity sensor and temperature sensor, analog to digital conversion through MC14433, through the microcontroller to control signal, so as to realize the detection and control of temperature and hu

14、midity. Through the digital display circuit can display the temperature and humidity of the current and preset temperature and humidity. With sensors on the site (temperature and h</p><p>　　Key Words： Sensor

15、; temperature and humidity; circuit; A/D conversion; MCU </p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 選題目的及意義</p><p>　　糧食安全存儲是關系到有利于民生的戰(zhàn)略事件，具有重要的社會意義和經濟價值的科學儲糧保護。管理

16、糧倉的最重要的問題是糧堆的變化，溫度，濕度監(jiān)控。國家糧食儲存，每年支付高額費用，主要是因為成本高，監(jiān)控設備，先進的管理方法是不夠的?；诶碚撗芯亢同F(xiàn)場實驗，中儲糧溫度和濕度的在線監(jiān)測和控制系統(tǒng)的設計和開發(fā)。檢測和控制溫度和濕度，防止糧食霉變，討論糧和糧食倉庫的溫度和濕度的變化主要是由于溫度和濕度范圍內具有重要的意義。上線的倉庫的溫度和濕度的測量，計算和控制的原則和方法的討論，基本上消除了糧食霉變事故，而且還節(jié)省了大量的人力和物力資源，減

17、少糧倉管理人員的工作強度，提高糧食管理，糧食管理的效率，安全和可靠的保證。管理糧倉的最重要的問題是糧堆的變化，溫度，濕度監(jiān)控。目前，糧庫的溫度和濕度檢測，基本上是人工檢測，勞動強度高，單調乏味，因為報警不及時，導致糧庫虧損，因此不時發(fā)生的糧庫溫度和濕度，高性價比的價格和自動檢測系統(tǒng)的設計和制造已是迫在眉睫。由于糧庫大，分布廣，儲量大，糧庫管理和監(jiān)控是很難的，糧庫檢測系統(tǒng)基于計算機管理軟件的設計，清楚地表明，倉庫的溫度和濕度條件由上位機對

18、糧倉進行監(jiān)視，管理人員在控制室</p><p>　　1.2 國內外研究狀況及發(fā)展趨勢</p><p>　　糧倉的溫度和濕度的測量方法和相應的智能控制是一個重要的問題。目前市場上的各種溫度控制裝置，可以根據溫度的變化，發(fā)展的控制算法簡單，農業(yè)種子，糧食倉儲和自動化程度低的狀態(tài)，是不是方便大面積管理，系統(tǒng)的可擴展性是糧庫差管理技術的飛速發(fā)展，中國的科學技術和農業(yè)自動化程度的提高，也將進一步提

19、高。食物一般較大，糧倉，數百個測量點的數目。對于溫度測量和控制技術在我國，上世紀80年代開始。我們的工程技術人員在發(fā)達國家，溫度測量和控制技術，控制室內溫度的微電腦控制技術，控制技術僅限于一個單一的環(huán)境因素溫度。溫度測量和控制設備，計算機應用，一般從消化和吸收，相變的簡單應用和發(fā)展之實，全面應用階段。在技術方面，大多是單回路系統(tǒng)由單片機控制，沒有真正意義上的多參數綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達國家相比，也有很大的差距。溫度測量和控制形勢依然遠未實

20、現(xiàn)廠級，在生產過程中仍存在許多問題，我們有能力，形成了一套完整的設備差，程度低，產業(yè)，環(huán)境控制，軟件和硬件資源不能共享，可靠性差的缺陷。目前糧食，實施，智能溫濕度控制，穩(wěn)定性高，成本低的溫度和濕度智能控制系統(tǒng)，控制結構和較低的地方機，糧庫管理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了全系列智能。微控制</p><p>　　1.3 本設計的結論</p><p>　　考慮氣候、環(huán)境因素對糧食的影響，以單片機8031為

21、控制模塊，并通過由傳感器組成的數據采集系統(tǒng)將倉內的溫濕度進行采集，經過放大、MC14433A/D轉換，并送入單片機，與預先存儲于單片機中預先確定的糧倉中糧食保持正常所需的溫濕度進行比較，通過單片機對糧倉的溫濕度進行監(jiān)測和控制，并通過報警裝置對超過規(guī)定值進行報警，還可以通過實際情況通過鍵盤來人工修改片內存儲的預設值。本設計造價低廉、使用方便且測量準確。</p><p>　　2 設計要求和設計方案選擇</p&

22、gt;<p><b>　　2.1 設計要求</b></p><p>　　設計一溫濕度檢測系統(tǒng)：</p><p><b>　　(1)基本功能：</b></p><p><b>　　檢測溫度、濕度；</b></p><p><b>　　顯示溫度、濕度；&l

23、t;/b></p><p><b>　　過限報警；</b></p><p>　　(2)主要技術參數 </p><p><b>　　溫度檢測范圍 ：</b></p><p><b>　　測量精度 ：</b></p><p><b>　　濕度

24、檢測范圍 ：</b></p><p><b>　　檢測精度 ：</b></p><p>　　顯示方式 ：四位顯示 </p><p>　　2.2 系統(tǒng)的設計方案與組成</p><p>　　2.2.1 設計思路</p><p>　　本系統(tǒng)被測量的是糧倉的溫濕度，通過采樣及A/D轉

25、換，將所測量的模擬信號轉換為數學信號和鍵盤所設定的溫濕度值一起送入單片機中，通過單片機對溫濕度進行監(jiān)測和控制，并通過報警裝置對超過規(guī)定值進行報警。</p><p>　　2.2.2 本設計的結構框圖</p><p>　　通過分析可得本系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　2.3 傳感器

26、的選擇</p><p>　　2.3.1 溫度傳感器的選擇</p><p>　　傳感器 是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關鍵部件.</p><p>　　方案一：采用熱電阻溫度傳感器&l

27、t;/p><p>　　電阻溫度傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行熱測溫的一種傳感器溫度計。</p><p>　　熱電阻溫度傳感器分為金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩大類。熱電阻廣泛用于測量-200~+850°C范圍內的溫度，少數情況下，低溫可測至1K，高溫達1000°C。熱電阻傳感器由熱電阻、連接導線及顯示儀表組成，熱電阻也可以與溫度變送器連接，將溫度轉

28、換為標準電流信號輸出。用于制造熱電阻的材料應具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數和電阻率，輸出最好呈線性，物理化學性能穩(wěn)定，復線性好等。目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。</p><p>　　鉑的物理、化學性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，但價格貴，溫度系數小，受到磁場影響大，在還原介質中易被玷污變脆。按IEC標準測溫范圍-200～650℃；銅電阻的溫度系數比鉑電阻大，價格低，也

29、易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于-50～180℃測溫。</p><p>　　方案二：采用集成芯片AD590</p><p>　　集成溫度傳感器將溫敏晶體管與相應的輔助電路集成在同一塊芯片上，能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，一般用于-55℃~±150℃之間的溫度測量。溫敏晶體管在管子的集電極電流恒定時，其基極發(fā)射極電壓與溫度成線性關系，

30、為克服溫敏晶體管vb電壓產生時的離散性，采用了特殊的差分電路。集成溫度傳感器具有電壓型和電流型兩種，電流輸出型集成溫度傳感器在一定的溫度T時相當于一個恒流源。因此，它不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪音的干擾，具有很好的線性特性。  </p><p>　　本實驗采用國產的AD590，它只需要一種電源（4.5~24V）即可實現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻，即可實現(xiàn)電流到電壓的轉

31、換。它使用方便，并且電流型比電壓型的測量精度高。</p><p>　　綜合比較方案一與方案二，本設計系統(tǒng)溫度傳感器采用方案二。</p><p>　　2.3.2 濕度傳感器的選擇</p><p>　　測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件

32、分別是根據其高分子材料吸濕后的介電常數、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。</p><p>　　方案一：采用HOS-201濕敏傳感器。</p><p>　　HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃。這種傳感器原是用于開關的傳感器，不能在寬頻帶范圍內檢測濕度，因此，主要用

33、于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。</p><p>　　方案二：采用HS1100/HS1101濕度傳感器。</p><p>　　HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應時間，專利設計的固態(tài)聚合物

34、結構，由頂端接觸（HS1100）和側面接觸（HS1101）兩種封裝產品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%---100%RH范圍內；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應時間小于5S；溫度系數為0.04 pF/℃?？梢娋仁禽^高的。</p><p>　　綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但

35、其只限于一定范圍內使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設計系統(tǒng)中對溫度-30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設計的濕度傳感器。</p><p>　　2.4 信號采集通道的選擇 </p><p>　　在本設計系統(tǒng)中，溫度輸入信號假設為8路的模擬信號，需要多通道結構。</p><p>　　方案一：采用多路并行模擬量輸入通道。<

36、;/p><p>　　結構框圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2多路并行模擬量輸入通道</p><p>　　這種結構的模擬量通道特點為：</p><p>　　可以根據各輸入量測量的餓要求選擇不同性能檔次的器件?？傮w成本可以做得較低。</p><p>　　硬件復雜，故障率高。</p><p>

37、;　　軟件簡單，各通道可以獨立編程。</p><p>　　方案二：采用多路分時的模擬量輸入通道。</p><p>　　結構框圖如圖2-3所示。這種結構的模擬量通道特點為：</p><p>　　對ADC、S/H要求高。</p><p><b>　　處理速度慢。</b></p><p><b&g

38、t;　　硬件簡單，成本低。</b></p><p><b>　　軟件比較復雜。</b></p><p>　　圖2-3 多路分時的模擬量輸入通道</p><p>　　綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設計系統(tǒng)對于模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬件簡單的突出優(yōu)點，所以選擇方案二作為信號的輸入通道。</p>

39、<p>　　2.5 系統(tǒng)總體設計</p><p>　　本設計是基于單片機對數字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產生模擬信號，和A/D模擬數字轉換芯片的性能，以8031基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括A/D轉換、單片機、復位電路、溫度檢濕度檢測、鍵盤及顯示、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設計。結構框圖如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4系統(tǒng)總體框圖</

40、p><p>　　3 硬件電路的設計</p><p><b>　　3.1 信號采集</b></p><p>　　信號采集系統(tǒng)包括溫度傳感器電路、濕度傳感器電路和多路開關組成。</p><p>　　3.1.1 溫度傳感器電路</p><p>　　集成溫度傳感器AD590 是美國模擬器件公司生產的集成

41、兩端感溫電流型溫度傳感器。</p><p>　　一、AD590主要特性</p><p>　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。</p><p>　　1、AD590主要特性</p><p>　　(1)流過器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數，即：</p><p>

42、<b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中：IT—— 流過器件（AD590）的電流，單位μA。T——熱力學溫度，單位K。</p><p>　　(2)AD590的測溫范圍-55℃～ +150℃；</p><p>　　(3)AD590的電源電壓范圍為4V～30V；</p><p>　　(4)電源電壓可在4V-6

43、V范圍變化，電流變化，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。</p><p>　　(5)輸出電阻為710MΩ；</p><p>　　(6)精度高，AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內，非線形誤差±0.3℃。</p><p>　　2、AD590的工作原理&

44、lt;/p><p>　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值，直接輸出與熱力學溫度成比例的電流信號,在輸出端串聯(lián)一個電阻則轉換為電壓信號。除此之外,AD590 還具有測溫不需要參考點、抗干擾能力強、互換性好等優(yōu)點。</p><p>　　二、攝氏溫度測量電路</p><p>　　攝氏溫度測量電路如圖3-1所示。</p>

45、<p>　　圖3-1 AD590構成溫度測量電路</p><p>　　電位器R2用于調整零點，R4用于調整運放LF355的增益。調整方法如下：在0℃時調整R2，使輸出V0=0，然后在100℃時調整R4使V0=100mV。如此反復調整多次，直至0℃時，V0=0mV，100℃時V0=100mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25℃，那么V0應為25mV。冰水混合物是0℃環(huán)境，沸水為100℃環(huán)境。

46、</p><p>　　3.1.2 濕度傳感器</p><p>　　濕度傳感器采用HS1100/HS1101。</p><p>　　一、HS1100/HS1101特點</p><p>　　HS1100／1101采用具有專利權的固態(tài)聚合物結構，它具有全互換性，在標準環(huán)境下不需要校正，長時間飽和下快速脫濕，高可靠性等特點，可用于作業(yè)環(huán)境濕度自動化

47、及工業(yè)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　二、濕度測量電路</b></p><p>　　HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運方與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產生的正弦波電壓信號經整流、直流放大、再A/D轉換為數

48、字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。555測量振蕩電路如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 頻率輸出的555振蕩電路</p><p>　　集成定時器555芯片外接電阻R4、R2與濕敏電容C，構成了對C的充電回路。7端通過芯片內部的晶體管對地短路又構成了對C的放電回路，并將引腳2、6端相連引入到片內比較

49、器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外，R3是防止輸出短路的保護電阻，R1用于平衡溫度系數。該振蕩電路兩個暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Vs通過R4、R2 向C充電，經t充電時間后，Uc達到芯片內比較器的高觸發(fā)電平，約0.67Vs，此時輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經t放電時間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平，約0.33Vs?？諝鉂穸韧ㄟ^555測量電路就轉變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表3-1給出了其中的一

50、組典型測試值。</p><p>　　表3-1 空氣濕度與電壓頻率的典型值</p><p>　　3.1.3 多路開關</p><p>　　本系統(tǒng)設計的溫度信號采集和濕度信號采集為八路，而A/D轉換僅為一路輸入，因此需要采用由CD4051組成的多路分時的模擬信號采集電路。</p><p>　　CD4051多路開關相當于一個單刀八擲開關，開關接通

51、哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定 ，CD4051導通電阻小，CD4051在常溫下的導通電阻為幾百歐姆.供電電壓范圍較寬，速度相對較快，控制簡單，適合作為量程轉換模塊中選擇放大反饋回路的開關。 </p><p>　　一、溫度多路檢測信號的實現(xiàn)電路</p><p>　　其電路結構如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3多路溫度檢測的電路</p>

52、<p>　　每路溫度檢測電路的輸出接入模擬開關CD4051的S0~S7，而模擬開關CD4051的選通地址A、B、C由單片機8031的P3口的低位地址P3.0～P3.2控制，而CD4051的片選信號 INH由單片機8031 P2口P2.5來控制。</p><p>　　二、濕度多路檢測信號的實現(xiàn)電路</p><p>　　其電路結構如圖3-4所示。</p><p

53、>　　圖3-4多路濕度檢測的電路</p><p>　　每路溫度檢測電路的輸出接入模擬開關CD4051的S0~S7，而模擬開關CD4051的選通地址A、B、C由單片機8031的P3口的低位地址P3.3～P3.5控制，而CD4051的片選信號INH由8031的P2口P2.5來控制。</p><p>　　3.2 信號分析電路</p><p>　　信號分析電路由A/

54、D轉換器和單片機的基本系統(tǒng)組成</p><p>　　3.2.1 A/D轉換電路</p><p>　　為了把溫度、濕度檢測電路測出的模擬信號轉換成數字量送CPU處理，本系統(tǒng)選用了雙積分A/D轉換器MC14433，它精度高，分辨率達1/1999。由于MC14433只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測的多路溫度與濕度信號輸入，故選用多路選擇電子開關，可輸入多路模擬量。</p><p

55、>　　一、MC14433 A/D 轉換器特點</p><p>　　MC14433是一種雙積分式AlD轉換器，屬于大規(guī)模CMOS集成電路，具有功耗低、精度高、功能完善、使用簡便以及可以和數字電路和微機兼容等優(yōu)點。MC14433常用于數字電壓表及數字檢測電路中。 例如，在低速數據采集系統(tǒng)中，被廣泛采用。MC14433A/D轉換器組成電壓表時的量程可達1.999V和199.9mV兩擋 。轉換結果輸出為BCD碼，并

56、有多路調制選通脈沖輸出，通過外接譯碼電路，可實現(xiàn)LED動態(tài)掃描顯示或LCD顯示 。其管腳如圖3-6所示，各引腳的功能見表3-2所示。</p><p>　　圖3-6MC14433引腳圖</p><p>　　表3-2MC14433各引腳的功能</p><p>　　DS1對應千位，DS4對應個位。每個選通脈沖寬度為18個時鐘周期，兩個相應脈沖之間間隔為2個時鐘周期。見圖3

57、-7所示。</p><p>　　圖3-7 MC14433選通脈沖時序圖</p><p>　　Q0---Q3中Q0為最低位，Q3 為最高位。當DS2、DS3和DS4選通期間，輸出三位完整的BCD碼數，但在DS1選通期間，輸出端Q0-------Q3 除了表示個位的0或1外，還表示了轉化值的正負極性和欠量程還是過量程其含意見表3-2</p><p>　　表3-3 DS

58、1選通時Q3～Q0表示的結果</p><p><b>　　由表可知：</b></p><p>　　（1）Q3表示1/2位，Q3=“0”對應1，反之對應0；</p><p>　?。?）Q2表示極性，Q2=“1”為正極性，反之為負極性；</p><p>　?。?）Q0=“1”表示超量程：當Q3=“0”時，表示過量程；<

59、/p><p>　?。?）當Q3=“1”時，表示欠量程。</p><p>　　二、MC14433與8031單片機的接口電路</p><p>　　由于MC14433的A/D轉換的結果是動態(tài)分時輸出的BCD碼，Q0~Q3和DS1~DS4不是總線式的，因此MCS-51系列的單片機只能通過并行I/O接口或者擴展I/O接口與其相連。對8031單片機應用系統(tǒng)來說，MC14433可以直

60、接和其P1口或者擴展I/O口8155/8255相連。經分析，本系統(tǒng)中MC14433與單片機8031的P1口直接相連，其電路結構如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 MC14433與8031單片機的接口電路</p><p>　　3.2.2 單片機8031基本電路</p><p>　　為了設計此系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用了8031單片機作為控制芯片，在前向通道中是一

61、個非電信號的電量采集過程。它由傳感器采集非電信號，從傳感器出來經過放大過程，使信號放大，再經過模/數轉換成為計算機能識別的數字信號，再送入計算機系統(tǒng)的相應端口。</p><p><b>　　一、8031的概述</b></p><p>　　8031是有8個部件組成，即CPU、時鐘電路、數據存儲器、并行口（P0～P3）、串行口、定時計數器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并

62、被集成在一塊半導體芯片上，其基本組成見圖3-9所示。</p><p>　　8031就是MCS-51系列單片機中的一種。</p><p>　　8031的引腳圖見圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 8031引腳圖</p><p><b>　　各引腳說明如下：</b></p><p>　?。?

63、）VCC（40引腳）：+5V電源電壓。</p><p>　?。?）VSS（20引腳）：電路接地端。</p><p>　　XTAL1（19引腳）：內部振蕩器外接晶振的另一個輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩器</p><p>　　（3）XTAL2（18引腳）：內部振蕩器外接晶振的一個輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩源時，此端必須接地。</p><p&

64、gt;　?。?）RST/VPD（9引腳）：復位輸入信號，振蕩器工作時，該引腳上２個機器周期的高電平可以實現(xiàn)復位操作，在掉電情況下（Vcc降到操作允許限度以下）， 后備電源加到此引腳，將只給片內RAM供電。</p><p>　?。?）ALE/PROG（30引腳）：地址鎖存有效信號， 其主要作用是提供一個適當的定時信號，在它的下降沿用于外部程序存儲器或外部數據存貯器的低８位地址鎖存，使總線 P0輸出/輸入口分時用作地

65、址總線（低８位）和數據總線， 此信號每個機器出現(xiàn)２次，只是在訪問外部數據存儲器期間才不輸出ALE。所以， 在任何不使用外部數據存貯器的系統(tǒng)中，ALE以１/６振蕩頻率的固定速率輸出，因而它能用作外部時鐘或定時，8751內的EPROM編程時，此端輸編程脈沖信號。</p><p>　?。?）（29引腳）：程序選通有效信號，當從外部程序存貯器讀取指令時產生， 低電平時，指令寄存器的內容讀到數據總線上。</p>

66、<p>　?。?）（31引腳）：當保持高電平時，單片機訪問內部存?電平時，則只訪問外部程序存儲器，對8031而言，此腳必須接地。</p><p>　?。?）P0，P1，P2，P3：8031有四個并行口，在這四個并行口中，可以在任何一個輸出數據，又可以從它們那得到數據，故它們都是雙向的，每一個I/O口內部都有一個8位數據輸出鎖存器和一個8位數據輸入緩沖器，各成為SFR中的一個。P0口通常用做通用I/O

67、口為CPU傳送數據，P2口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除P0口以外其余三個都是準雙向口。</p><p><b>　　二、單片機復位電路</b></p><p>　　為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機電路是時序數

68、字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 </p><p>　　根據應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。</p><p>　　上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RST端為高電平，自動復位；電容兩端

69、的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路，RST端為低電平，程序正常運行 ，如圖 (3-10a)中所示。</p><p>　　上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。常用的上電或開關復位電路如圖 (3-10b)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為

70、一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。</p><p>　　圖3-10 單片機的復位電路</p><p><b>　　三、系統(tǒng)時鐘的設計</b></p><p>　　時鐘電路是用來產生單片機工作時所必須的時鐘信號，在一個單片機應用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率

71、的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內部的可編程定時/計數器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。 我們系統(tǒng)采用內部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。8031內部有一個用于構成振蕩器的高

72、增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調的電容，便構成了一個自激勵振蕩器。電路如圖3-11所示。</p><p><b>　　圖3-11時鐘電路</b></p><p>　　電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，晶振頻率為在12MHZ。</p><p>　　3.2.3 單片機外圍的設計&

73、lt;/p><p>　　在8031芯片的外圍電路中必須對其進行程序存儲器的擴展，和根據系統(tǒng)的需要對其進行數據存儲器的擴展。8031對程序存儲器和數據存儲器均可進行0000H～FFFFH的64K字節(jié)地址內容的有效尋址。由1片2764EPROM、1片6264RAM。</p><p>　　1片74LS138譯碼器及一些必要的邏輯器件構成。其框圖如圖3-12所示。由于檢測系統(tǒng)需要對檢測的溫度數據進行記

74、錄保存，因此，在單片機的外圍電路中設計了RAM掉電保護電路，保證存在6264RAM內的檢測結果在斷電后不丟失。8031的P1.0～P1.1作為位選信號使用，控制對應的2片多路模擬開關CD4051的選通。74LS373譯碼器的輸出Y7用于A/D轉換器的口地址，去控制74LS244緩沖器輸出允許端。</p><p>　　圖3-12單片機外圍電路</p><p>　　由于8031無內部ROM，故

75、擴展的程序存儲器地址為0000H～FFFFH，考慮系統(tǒng)的需要，我們將8031的程序存儲器擴展為4KEPROM，采用2764作為ROM芯片。</p><p>　　程序存儲器擴展的容量大于256字節(jié)，故EPROM片內地址線除了由P0口經地址存儲器提供低8位地址外，還需要由P2口提供若干條地址線，我們選用8K的2764EPROM，故地址線應該是13條，因為系統(tǒng)中只擴展一片EPROM，所以不用片選信號，即EPROM 的接

76、地。在程序擴展中，我們選用的地址鎖存器是74LS373。</p><p>　　3.3 顯示與報警的設計</p><p>　　3.3.1 顯示鍵盤接口電路</p><p>　　在單片機應用系統(tǒng)設計中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。本設計是利用8031的串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口。</p><p>　　當8031的串行口未作它用時，使用

77、8031的串行口來外擴鍵盤/顯示器。應用8031的串行口方式0的輸出方式，在串行口外接移位寄存器74HC573，構成鍵盤/顯示器接口，其硬件接口電路如圖3-14所示：</p><p>　　圖3-14顯示鍵盤接口電路</p><p>　　3.3.2 報警電路</p><p>　　報警器(alarm) ，是一種為防止或預防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式

78、來提醒或警示我們應當采取某種行動的電子產品。隨著科技的進步，機械式報警器越來越多地被先進的電子報警器代替，經常應用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運輸、醫(yī)療救護、應急救災、感應檢測等領域，與社會生產密不可分。</p><p>　　本設計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過MCS-51的1根口線經驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅動電流，可以使用TTL系列集成電

79、路7406或7407低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。在圖中，P3.2接晶體管基極輸入端。當P3.2輸出高電平“1”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當P3.2輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖3-15是一個簡單的使用三極管驅動的峰鳴音報警電路：</p><p>　　圖3-15三極管驅動的峰鳴音報警電路</p><p>　　本設計是為在溫濕度測量中

80、對溫濕度的上下限超出是的提示報警，接口位于單片機0831的P3.2口，當溫濕度過限時，P3.2口被置0，本系統(tǒng)開始工作。</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件設計采用模塊化結構。整個程序由主程序、顯示、鍵盤掃描、A/D 轉換等子程序。</p><p><b>　　4.1 模塊組成</b

81、></p><p>　　溫度控制主程序的設計應考慮以下問題：</p><p>　　鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示；</p><p>　　溫濕度采樣，數字濾波；</p><p><b>　　越限報警和處理；</b></p><p>　　溫度標度轉換。通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和T0

82、中斷服務程序兩部分組成。</p><p>　　這里所需要注意的是標度變換，下面簡單的介紹一下標度變換：</p><p><b>　　4.2 標度變換</b></p><p>　　目的是要把實際采樣的二進制值轉換成BCD形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)34H-3BH。對一般線性儀表來說，標度變換公式為：</p><p>

83、;　　式中：A0為一次測量儀表的下限；Am為一次測量儀表的上限；AX為實際測量值；N0為儀表下限所對應的數字量；Nm為儀表上限所對應的數字量；NX為測量所得數字量。</p><p><b>　　4.3 流程圖 </b></p><p>　　系統(tǒng)軟件主要由初始化程序、主程序、A/D 轉換程序及監(jiān)控程序等組成。初始化程序是對 8031 內部特殊功能寄存器 SFR工作方式

84、進行設定。監(jiān)控程序完成對鍵盤輸入的掃描及顯示器的顯示；A/D 轉換程序完成對信號的采樣和 A/D 轉換，主程序對采集的數據進行處理，其中，A/D 轉換程序是 8031 響應 MC14433 A/D轉換器的中斷服務程序。</p><p><b>　　一、主程序流程圖</b></p><p>　　主程序流程圖 4-1所示。</p><p>　　圖4

85、-1 主程序流程圖</p><p>　　二、A/D 轉換程序 </p><p>　　A/D 轉換程序的框圖如如4-2所示。</p><p>　　圖4-2 A/D轉換流程圖</p><p><b>　　三 中斷服務程</b></p><p>　　圖4-3 中斷服務程序流程圖</p>&

86、lt;p>　　四、溫度采樣子程序流程圖</p><p>　　五、鍵盤掃描子程序圖</p><p>　　圖4-6鍵盤掃描子程序圖</p><p><b>　　5 總 結</b></p><p>　　防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內容，是衡量倉庫管理質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可

87、靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監(jiān)測工作。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀。</p><p>　　本設計控制系統(tǒng)采用8031單片機為核心，利

88、用AD590溫度傳感器和HS1100/HS1101濕度傳感器進行采樣、放大，通過MC14433進行模數轉換，通過單片機對信號進行控制，從而實現(xiàn)對溫度和濕度的檢測和控制。通過數碼顯示電路能顯示當前的溫濕度和預設溫濕度。用傳感器對現(xiàn)場的（溫度濕度體，）進行采集；同時電路報警。本系統(tǒng)特別適合于倉庫等無人監(jiān)控等場所。使設計出的系統(tǒng)具有可操作性更強，性價比更高，功能更強大的優(yōu)點。為人們的生產和生活帶來了巨大的意義。</p><

89、p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文從擬定題目到定稿，歷時數月。在本論文完成之際，首先要向我的導師錢慶文老師致以誠摯的謝意。在完成設計和論文的寫作過程中，錢老師給了我許許多多的幫助和關懷。錢老師學識淵博、治學嚴謹，平易近人，他不僅教我專業(yè)知識和技能，還教我很多為人處事的道理；同時他對工作的積極熱情、認真負責、有條不紊、實事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益

90、非淺。在此我謹向錢老師表示衷心的感謝和深深的敬意。</p><p>　　同時，我要感謝給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學到了專業(yè)知識，并從他們身上學到了求知治學的方法和為人處事的智慧。我還要感謝我的母校黃山學院，是它提供了良好的學習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。</p><p>　　最后，衷心感謝我的隊友們，在我畢業(yè)論文寫作中，

91、與他們的探討交流使我受益頗多；同時，他們也給了我很多無私的幫助和支持，我在此深表謝意。 </p><p>　　明天，將是我終身學習另一天的開始。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　張琳娜，劉武發(fā)．傳感檢測技術及應用[M]．北京：中國計量出版社，1999.</p><p>　　胡漢才．

92、單片機原理及接口技術[M]．北京：清華大學出版社，1996.</p><p>　　李志全等．智能儀表設計原理及應用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　何立民．MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計[M]．北京：北京航空航天大學出版社，1990.</p><p>　　李建民．單片機在溫度控制系統(tǒng)中的應用[J]．江漢大學學報，1996，（6）.&l

93、t;/p><p>　　張毅剛，彭喜元，姜守達，喬立巖．新編MCS-51系列單片機應用設計[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003.</p><p>　　楊世成．信號放大電路[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　高光天．儀表放大器應用[M]．北京：科學出版社，1995.</p><p>　　潘立民，王燕芳．微型計算機控

94、制技術[M]．北京：人民郵電出版社，1990.</p><p>　　[10]楊振江等．智能儀器與數據采集系統(tǒng)中的新器件及應用[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2001.</p><p>　　[11]R.L.Geiger. P.E.Allen,N.R.Strader.VLSI.Design techniques for Analog And Digitial Ciruits.McGraw

95、_Hill Inc.1990.</p><p>　　[12]Jack Shandle. the upcoming 32 wave -- ARM framework in 32 bit microcontroller application [J] microcontroller and embedded systems applications, 2004, (03).</p><p>　

96、　[13]Analog Devices.The Technologe Of AT89C51[EB/OL].White Paper.Spe.28.2000.</p><p><b>　　附錄A硬件設計總圖</b></p><p><b>　　附錄B源程序</b></p><p>　　#define ucharunsigned

97、 char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><p>　　#include<reg52.h> //導入頭文件</p><p>　　#include<intrins.h>//導入頭文件</p&g

98、t;<p>　　#include<stdio.h>//導入頭文件</p><p>　　#include<math.h>//導入頭文件</p><p>　　Sbit setdown=P3^5;//設置減</p><p>　　Sbit setup= P3^6;設置加</p><p>　　Sbit set= P

99、3^7;設置</p><p>　　Sbit jdq= P1^3;</p><p>　　Sbit speak=P1^5;</p><p>　　Sbit gwai=P2^4; //千位</p><p>　　Sbit swei=P2^3; //十位</p><p>　　Sbit bwei=P2^2; //十位&l

100、t;/p><p>　　Sbit qwei=p2^5; //個位</p><p>　　Sbit wei6=P2^6; //位</p><p>　　Sbit wei5=P2^7; //位</p><p>　　sbit fanled =p3^1; //</p><p>　　sbit hotled =p3^6; //&

101、lt;/p><p>　　sbit humiled =p3^7;//</p><p>　　sbit fanjdq =p1^4;//</p><p>　　sbit hotjdq =p1^5;//</p><p>　　sfr XSOUT =0x80;</p><p>　　//P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0

102、,P3=0xB0.//數據端口</p><p>　　sbit TMDAT=P1^0;//溫度</p><p>　　sbit TMDAT=P1^0;//濕度</p><p>　　uchartmpbuf[6];//臨時保存 百位，十位，個位，點位，十點位，正負位，為1為負，為0為正</p><p>　　//sbit TMDAT=P1^0;//

103、溫度</p><p>　　//uchar code</p><p>　　table[]={0x3f,ox06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,</p><p>　　0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};//顯示表</p><p>　　//uchar code&l

104、t;/p><p>　　table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,</p><p>　　0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};//供陽表</p><p>　　//uchar code</p><p>　　table[]={0xA0,0xBB,0x62

105、,0x2A,0x39,0x2C,0x24,0xBA,0x20,</p><p>　　0x28,0x30,0x25,0xE4,0x23,0x64,0x74};//供陽表</p><p>　　bit xsbz,setbz,setupbz,setdownbz;</p><p>　　uchar ma,adjs,setmaxt,setmint,setmaxh,setminh,

106、setmode;</p><p>　　uint tmp;//溫度</p><p>　　//uint admezhi;</p><p>　　//uchar tmpbuf[5];//臨時保存</p><p>　　/**************************************</p><p>　　549控制引

107、腳宏定義</p><p>　　*************************************/</p><p>　　sbit TLC549_SDO=P1^3;//數據</p><p>　　sbit TLC549_CS=P1^4;//片選</p><p>　　sbit TLC549_SCK=P1^2;///*549時鐘*/</

108、p><p>　　uint adzhi;</p><p>　　uint adyzhi;</p><p>　　uint adzzhi;</p><p>　　uint admezhi;</p><p>　　uint xianzhi;</p><p>　　uint sdzhi;</p><

109、;p><b>　　bit clbz;</b></p><p><b>　　uchar js;</b></p><p><b>　　//AD相關</b></p><p>　　//uint tmp;//溫度</p><p>　　uchar setzhi; // 設定值<

110、/p><p>　　bit setbz,setkbz,setupbz,setdownbz;//設置標準</p><p>　　void Delay(int useconds)//延時</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>&

111、lt;b>　　int s;</b></p><p>　　for(s=0;s<useconds;s++);//延時</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ucharReset_Bus(boid) //DS18B20總線復位</p><p><b>　　{</

112、b></p><p>　　uchar presence;</p><p>　　TMDAT=0;//輸出為0</p><p>　　Delay(29);//延時</p><p>　　TMDAT=1;//輸出為1</p><p>　　Delay(3);//延時</p><p>　　presenc

113、e=TMDAT;</p><p>　　Delay(25);</p><p>　　return(presence);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Write_Bit(char bitval)//DS18B20寫入一位命令</p><p><b>　

114、　{</b></p><p><b>　　TMDAT=0;</b></p><p>　　if(bitval==1)TMDAT=1;</p><p><b>　　Delay(5);</b></p><p><b>　　TMDAT=1;</b></p>&

115、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　void Write_Byte(char val)//DS18B20希爾一個字節(jié)數</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchari;</b></p><p>　　uchar temp;

116、</p><p>　　for(i=0;i<8;i++);</p><p>　　temp=val>>i;</p><p>　　temp&=0x01;</p><p>　　Write_Bit(temp);</p><p><b>　　}</b></p><

117、p><b>　　Delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar Read_Bit(void)//DS18B20讀一位</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;<