小型仓库温湿度监控系统(毕业设计)

1南京信息职业技术学院毕业设计论文作者陈龚学号10619s34系部电子信息工程系专业电子信息工程技术/电子商务题目小型仓库温湿度监测系统指导教师丁宁评阅教师徐瑞亚完成时间：2010年4月10日2毕业设计(论文)中文摘要小型仓库温湿度监测系统摘要：仓库内要实现温湿度的精确控制必须进行多点测量。基于这一要求，本文采用多个数字温湿度传感器SHTll来设计仓库监测系统，以达到简化软硬件系统设计，提高测量精度的目的。首先介绍了SHTll的结构特点、接口电路和工作时序，然后确定了采用多个SHTll纽成的温湿度测量系统的软硬件设计方案，最后基于AT89S51单片机设计了电路简洁、大大节省I/O口资源、具有现场独立显示和远距离通信功能的多点温湿度测量系统，并编写了PC机端直观的数据观测界面程序，为现代化仓库的集中管理提供了条件。关键词：SHT11；AT89S51；串口通信；仓库温湿度监测系统3毕业设计(论文)外文摘要Title:SmallStorageTemperature&HumidityMonitoringSystemAbstract：Multi—pointsmonitoringisnecessaryforstorageexacttemperature&humiditycontrollingsystem．Forthisreason，weuseseveraldigitaltemperature&humiditysensorstodesignthestoragemonitoringsystem，Itcanmakethesoftwareandhardwaredesigningeasierandthemeasuringprecisionhigher．Firstly，thepaper，introducesSHTl1’sstructurecharacters，I/Oconnectingcircuitandworkingschedule．Theschemethathowtodesignthesoftwareandhardwareoftemperature&humiditymeasuringsystembyusingseveralSHTl1ispresented．Initially，Atemperature&humiditymeasuringsystembasedonAT89S51isdesigned．Theadvantagesofthesystemaresimplehardware，lessI/Oresource，self—displayingandlongdistancecommunication．Furthermore，AdataobservationinterfaceinthePCterminalisprogrammed，whichcanprovideAgoodconditionforconcentrativemanagementofmodernstorage．Keywords:SHTll；AT89S51；Connectiontoserialinterface；StorageTemperature&HumidityMonitoringSystem4目录一、引言............................................................51.1设计目的......................................................51.2设计要求......................................................5二、系统总体设计....................................................62.1信号采集......................................................62.1.1温湿度传感器...............................................62.1.2SHT11性能特点.............................................72.1.2SHT11的功能管脚及实物.....................................72.1.3SHT11内部结构和工作原理...................................82.1.5硬件设计..................................................92.1.6软件设计.................................................112.2单片机AT89S51...............................................162.2.1单片机AT89S51的结构及组成...............................172.2.2单片机AT89S51的引脚.....................................172.2.3存储器..................................................212.2.4Flash闪速存储器的编程..................................222.2.5单片机最小系统的硬件电路.................................272.3通信模块.....................................................292.3.1RS-232、RS-485及其接口电路...............................302.3.2串口的基本接线方法.......................................312.4电源模块.....................................................332.4.1芯片LM7805...............................................332.5硬件设计综述.................................................34三、软件设计.......................................................343.1AT89S51软件设计.............................................353.1.1软件结构设计.............................................353.2PC机数据接收界面设计........................................37四、系统调试.......................................................38结论致谢参考文献5一、引言1.1设计目的防潮、防霉、防腐是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。1.2设计要求一、基本功能检测温度、湿度实时显示温度、湿度设定温湿度限定值过限报警二、主要技术参数温度检测范围：0℃～+100℃（可软件调整）测量精度：1℃湿度检测范围：0%-100%RH（可软件调整）检测精度：1%RH显示方式：后台实时显示报警方式：后台报警6二、系统总体设计本设计是以AT89S51为CPU的一套检测系统，其中涉及到温湿度检测、矩阵键盘、报警电路、单片机、后台显示等部分的设计。CPU后台（PC）温湿度传感器SHT11串行通信I2C通信电源电路图2-1系统总体框图本设计由信号采集、信号分析、信号处理和电源四个部分组成的。（一）信号采集由多个数字式温湿度传感器SHT11组成；（二）信号分析由单片机AT89S51组成；（三）信号处理由后台软件组成。2.1信号采集本设计利用传感器技术进行信号采集，为单片机提高数据。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。本设计使用了数字式温湿度传感器SHT11。2.1.1温湿度传感器7温湿度的测量在仓储管理、生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中被广泛应用，传统的模拟式湿度传感器一般都要设计信号调理电路并需要经过复杂的校准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。SHT11是瑞士Sensirion公司生产的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器。该传感器采用独特的CMOSensTM技术，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术结合起来，从而发挥出它们强大的优势互补作用。2.1.2SHT11性能特点SHT11温湿度传感器的主要特性如下：●将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、I2C总线接口全部集成于一芯片（CMOSensTM技术）；●可给出全校准相对湿度及温度值输出；●带有工业标准的I2C总线数字输出接口；●具有露点值计算输出功能；●具有卓越的长期稳定性；●湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位，并可编程为12位和8位；●小体积（7.65×5.08×23.5ｍｍ），可表面贴装；●具有可靠的CRC数据传输校验功能；●片内装载的校准系数可保证100％互换性；●电源电压范围为2.4～5.5Ｖ；●电流消耗,测量时为550μＡ，平均为28μＡ，休眠时为3μＡ；2.1.2SHT11的功能管脚及实物8图2-1SHT11引脚说明图2-2SHT11实物SHT11温湿度传感器采用SMD(LCC)表面贴片封装形式，管脚排列如图2-2所示，其引脚说明如下：(1)GND：接地端；(2)DATA：双向串口数据线；(3)SCK：串口时钟输入；(4)VDD电源端：2.4～5.5Ｖ电源端；（5～8）NC：空管脚2.1.3SHT11内部结构和工作原理温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图2-3所示。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A／D转换器；最后经过二线串口数字接口输出数字信号。9SHT11在出厂前，都会在恒湿或恒温环境巾进行校准，校准系数存储在校准寄存器中；在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外，SHT11内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将SHT11的温度升高5℃左右，同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。在高湿(95％RH)环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。加热后SHT11温度升高、相对湿度降低，较加热前，测量值会略有差异。图2-3SHT11内部结构框图2.1.5硬件设计2.1.5