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基于单片机的温湿度控制系统设计
计算机控制设计
课程设计报告
班级 B电气092 姓名 陈文雄 学号 0910601217 课程设计题目:基于单片机的花房温湿度控制系统设计
花卉的生长要在一定的环境中进行,其在生长过程中受到环境中很多因素的影响,其中对花卉生长影响最大的是环境中的温度和湿度。环境中昼夜温度和湿度变化很大,不利于花卉的生长。因此必须对环境的温度和湿度进行监测和控制,使其适合花卉的生长。本课程设计就是要求利用基于单片机来设计一个参数精度高,控制操作方便的花房温湿度控制系统。以前种植植被一般都用温室栽培,为了充分的利用好温室栽培这一高效技术,就必需有一套科学的,先进的管理方法,用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义,它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。
技术参数和设计任务:
1、显示部分的第1到4位显示出温度值,分辨率为0.01度,2位小数,第5、6位显示出湿度值,分辨率为1%H;
2、设置湿度报警值,按1度增加,测量湿度到了设定值后,湿度指示LED灯关掉,高于设定湿度5度时报警LED灯打开,断电后能保存温度设定值;
3、温度低于设定值时,输出加热控制信号;湿度大于设定值时,输出降湿控制信号;
4、利用89C51单片机实现对温度和湿度的控制,以实现温湿度的采集和控制;
、完成传感器模块电路的设计;、完成主要控制电路的设计;
7、完成显示模块电路的设计;
8、完成报警电路的设计
一、系统概述
1、系统原理介绍
该系统利用STC89C51单片机的软、硬件资源辅以相应的测量电路和SHT11数字式集成温湿度传感器等智能仪器能实现多任务、多通道的检测和输出。它具有测量范围广、测量精度高等特点。
温湿度控制系统上电工作后,用户首先通过键盘输入温度及湿度的初值,单片机系统将用户设置的初值保存在 X25045芯片中。单片机进入主程序后,开始以查询的方式检测温湿度传感器 SHT11 的温湿度状态,并将相应的数值通过液晶显示器显示输出。监控中心可向现场控制器发出控制指令,当温室内的温度或湿度小于设置的初值时,单片机将通过控制输出接口使加温设备或加湿设备开始工作当温室内的温湿度大于或等于设置的初值时,单片机将通过控制输出接口使加温设备或加湿设备停止工作保证的生长环境。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置。
图1 系统原理图
根据设计要求,整个系统由单片机、温湿度传感器、LED数码管、蜂鸣器以及键盘等5部分组成。单片机作为主控制器,主要负责处理由温湿度传感器送来的数据,并把处理好的数据送向显示器模块。温湿度传感器主要用来采集周围的环境参数,并把所采集到得数据送向单片机。键电路主要是用来完成单片机的复位操作和温湿度初始值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的,用来判断周围的温度或者湿度是否超出设定数值。显示电路主要用来显示当前的温湿度。
2.系统所用主要芯片介绍
芯片共有40个引脚,其中电源引脚有4个,控制引脚有4个,并行的I/O接口有32个,其引脚图如图2所示:
图2 STC89C51的引脚图
(2)芯片X25045
X25045是美国Xicor生产的标准化8脚集成电路,它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内,大大简化了硬件设计,提高了系统的可靠性,减少了对印制电路板的空间要求,降低了成本和系统功耗,是一种理想的单片机外围芯片。X25045引脚如图3所示。
图3 X25045引脚图
X25045芯片内包含有一个看门狗定时器,可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动,则X25045将从RESET输出一个高电平信号,经过微分电路C2、R3输出一个正脉冲,使CPU复位。看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。如表1所示,X25045状态寄存器共有6位有含义,其中WD1、WD0和看门狗电路有关,余位和EEPROM的工作设置有关。表1 X25045状态寄存WD1=0,WD0=0,预置时间为1.4s。WD1=0,WD0=1,预置时间为0.6s。WD1=1,WD0=0,预置时间为0.2s。WD1=1,WD0=1,禁止看门狗工作。看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定,通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时,可在软件的合适地方加一条喂狗指令,使看门狗的定时时间永远达不到预置时间,系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞,用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时,则看门狗定时时间很快增长到预置时间,迫使系统复位。
图4 X25045与单片机的连接电路图
二、硬件设计
1、温湿度传感器检测电路
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