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基于单片机的粮库温湿度监控系统设计答辩人：刘浩专业：通信工程（设备）指导老师：石钦亮目录2系统总体设计3硬件设计5总结1背景及目的4软件设计背景及目的粮食，自古以来都是人们的必需品。在古代，就有着“兵马未动，粮草先行”的战略之言；有着“五谷丰登，国泰民安”的盛世之言。那就更不用说我们现在生活的年代了，在我国这庞大的人口基数下，粮食就显得尤为重要了。故而，运用所学的知识设计一个经济实用、方便快捷的粮库温湿度监控系统，来进行科学的储粮，防止粮食的霉变。这对于粮食的长期储藏具有重大意义。系统总体设计本设计是基于粮库中单个智能节点而设计出的，此次系统以STC89C52为核心，与电阻、电容、晶振等元器件相互配合，构成以STC89C52为核心的电路。剩下的模块器件则依托以STC89C52为核心的控制器展开。这其中就有，以DHT11传感器为温湿度采集模块，将收集到的消息发给STC89C52。按键则用最常见的，作为系统的设置模块，来设置温湿度的正常工作范围。输出分为两个部分：其中一个是让1602来显示输出结果，另一是包括蜂鸣器报警、LED指示灯报警的报警输出，另外还有降温，除湿等控制部分。DHT11温湿度一体传感器单片机最小系统按键设置输入1602液晶显示蜂鸣器LED指示灯恒温恒湿装置系统结构框图硬件设计STC89C52单片机STC89C52是作为控制器常用的一个高8位的最小系统，其系统由于兼容性好、可反复擦写、随机存取数据等原因，并有着高稳定可靠、高性价、功率消耗少的特性，被广泛的应用。P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40硬件设计STC89C52单片机如图所示，系统有三部分组成：1）电源部分：为整个系统提供电力支持。2）复位电路：当系统出现任何问题或者程序出现问题的时候，此部位可以让程序从初始位置开始运行。3）时钟电路：又称为晶振电路，为单片机提供正弦波。在单片机的定时/计数器的作用下，单片机可以向外部输出差异化频率的方波，从而驱动声音模块。硬件设计DHT11传感器VCC1IO2NC3GND4U1DHT11R24.7KGNDVCCDHT传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。Pin1：(VCC)，电源引脚，供电电压为3-5.5V。Pin2：(IO)，串行数据，单总线。Pin3:（NC），空脚，悬浮。Pin4（VDD），接地端，电源负极。它采用数字模块采集技术和温湿度传感技术并拥有很好的稳定性与可靠性。并以质量坚实，反应速度超快，抗干扰能力强，性价比高最为突出。硬件设计1602液晶模块1602LCD主要技术参数：◆显示容量:16×2个字符◆芯片工作电压:4.5—5.5V◆工作电流:2.0mA(5.0V)◆模块最佳工作电压:5.0V◆字符尺:2.95×4.35(W×H)mmGNDGNDVCCVCCRSRWEND0D1D2D3D4D5D6D7R1103GNDVSS1VCC2VO3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K16LCD1602LCD11602在微控制器系统中应用液晶显示器的优点有：易于携带，适应性强；体积小，重量轻；功耗低。硬件设计蜂鸣器电路Q18550GNDVCCBEEP1BEEP蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电。本设计选用的三极管型号是PNP三极管S8550，且选用是有源蜂鸣器，单片机无需连续发出高低电平来驱动它，而只要输出高（或低）电平即可，这大大简化了单片机程序的设计。由于选用的是PNP型而单片机上电IO口默认是高电平的，所以上电时蜂鸣器是不会发出鸣叫的。蜂鸣器电路如图所示。选用三极管的原因：由于蜂鸣器工作时，需要的电流比较大，单片机的IO口输出的电流又比较小，所以这里的开关管功能来控制蜂鸣器发音。硬件设计按键电路K1K2K3GNDKEY2KEY3KEY1在STC89C52的RC控制的粮库内温湿度系统中，因为设计的需求是只需将恒定的温湿度现场满足可调就行了，故此有3个按键就够了，其中这三个按键的功能分别为：K1：用来进行切换控制操作；K2：用来进行“-”的操作；K3：用来进行“+”的操作，电路如图所示。硬件设计继电器电路继电器是基于电气控制的一种装置，当给出值达到所需最大值时，在电路中会产生瞬间电压的电器。它有控制系统和受控制系统之间的相互作用关系。它主要在控制电路中得到应用，其相当于是一个控制的“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。上图中这是自动保持恒温的装置中的除湿的设计电路，当粮食内与空气中的湿气只要＞设定值时，它就会收到来自STC89C52的讯息，并开始进行除湿的工作。软件设计总体程序流程图设计开始液晶初始化报警值初始化看门狗清零读取DHT11数据显示测量结果温湿度超限？蜂鸣器报警指示灯点亮启动恒温恒湿装置按键被按下？进入温湿度报警范围设置延时否否是是软件设计液晶显示流程图开始定位行列坐标显示一个字符数据显示完？结束是否软件设计DHT11程序流程图开始发起起始信号读取湿度测量结果读取温度测量结果读取校验字节计算传输是否出错？结束否是丢弃当前数据保存测量结果系统原理图P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U212X112MC230pFC330pFGNDGNDVCCVCC123456789R8103C110uFR510KGNDVCCR1103K1K2K3GNDQ18550GNDVCCVCC1IO2NC3GND4U1DHT11R24.7KGNDVCCBEEP1J1power123456SW1VSS1VCC2VO3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K16LCD1602LCD11602C5680uFGNDGNDVCCGNDQ5S8550D81N4148GNDVCCD7LEDR121KRelay4VCCGNDR131k雾化器W1Q4S8550D61N4148GNDVCCD5LEDR101KRelay3VCCMB2GNDR111kQ3S8550D41N4148GNDVCCD3LEDR31KRelay2VCCGNDR91kH1HeaterQ2S8550D21N4148GNDVCCD1LEDR61KRelay1VCCMB1GNDR71kC4220uF总结经过三个多月的努力，本次设计的任务——基于单片机的粮库温湿度监控系统设计基本完成，主要实现了对粮库温湿度的实时监测与温湿度的控制，符合了任务书的基本要求。在本次的设计过程当中，出现了很多的问题。如：焊接过程当中焊锡将引脚连到一起，处理麻烦；三极管的种类太多，各个引脚需要仔细识别；还有芯片安装时的不当操作等问题。同时，由于时间紧，导致设计存在不足。但是，在往后的社会工作过程当中，我一定对自己严要求。请各位老师批评指正！谢谢！