温湿度测控系统设计答辩ppt演讲.ppt

温湿度测控系统设计专业自动化答辩人指导教师 王春侠 主要内容 1设计过程及工艺要求2系统硬件设计3系统软件设计4系统软硬件联调5结束语 绪论近年来 我国的设施农业得到了较快的发展 温室大棚技术已经突破了传统的农作物种植受地域和自然环境的限制 从传统农业向以优质 高产 高效为目的的现代农业转化的新阶段 温湿度作为工农业生产的主要环境参数 为了保证农作物快速生长 在现代农业中 我们采用先进的控制技术 对温室大棚内的环境实行自动检测和和实时控制 从而实现人为控制植物生长环境 为优质 高产的农作物生产提供可能 同时也大大降低了工人的劳动强度 为解决上述问题 本次课题设计出了温湿度测控系统 它以单片机为核心 采用温湿度测量 控制 报警等技术 以温湿度传感器作为测量元件 最终结合硬件与软件 实现了对温室大棚的自动检测 报警及通风降温 加温加湿处理 1设计过程及工艺要求 一 基本功能温度 湿度的检测温度 湿度的显示键盘设置过限报警升温增湿处理降温除湿处理二 主要技术参数温度检测范围 55 125 温度测量精度 0 0625C湿度检测范围 0 100 RH湿度检测误差 2 温湿度显示方式 LCD液晶显示报警方式 蜂鸣器报警 2系统硬件设计本次设计是基于STC89C52单片机的温湿度测控系统的设计 是硬件与软件的结合 STC89C52 报警模块 温度控制 湿度控制 温度检测 湿度检测 温湿度显示 键盘设置 2 1单片机最小系统采用STC89C52单片机作为系统的主控制器 单片机系统的扩展是以基本最小系统为基础的 最小系统包括晶体振荡时钟电路和复位电路 其电路图如下图所示 2 2温湿度检测电路设计2 2 1温度检测温度检测采用Dallas半导体公司生产的数字式传感器DS1820 它支持 一线总线 接口 DS18B20主要特性 DS18B20支持 一线总线 接口 测量温度范围为 55 C 125 C 现场温度直接以 一线总线 的数字方式传输 大大提高了系统的抗干扰性 2 2 2 DS18B20工作原理DS18B20的测温原理如下图所示 2 2 3DS18B20基本应用电路 1 DS18B20寄生电源供电方式如下图所示 在寄生电源供电方式下 DS18B20从单线信号线上汲取能量 2 DS18B20的外部电源供电方式在外部电源供电方式下 DS18B20工作电源由VDD引脚接入 此时I O线不需要强上拉 不存在电源电流不足的问题 可以保证转换精度 同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器 组成多点测温系统 2 3湿度检测湿度传感器HS1101是电容式湿度传感器 具有不需校准的完全互换性 高可靠性和长期稳定性 响应时间短 适用于线性电压输出和频率输出两种电路HS1101的实物和符号图如下 HS1101电容传感器 在电路构成中等效于一个电容器件 其电容量随着所测空气湿度的增大而增大 如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号 常有两种方法 一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中 另一种是将该湿敏电容置于555荡电路中 湿度检测频率输出555测量振荡电路如下图所示 集成定时器555芯片外接电阻R1 R2与湿敏电容C 构成了对C的充电回路 7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路 并将引脚2 6端相连引入到片内比较器 便成为一个典型的多谐振荡器 即方波发生器 频率输出的555震荡电路如图所示 其中 充放电时间为T1充电 C R1 R2 Ln2T2放电 CR2Ln2因而 输出的方波频率为 假设此时的电容为180pf f 1 t2放电 t1充电 1 C R1 2R2 Ln2 1 180pf 1291 ln2 6208HZ湿度D t1 T R1 R2 2R1 R2 620 51 1240 51 52 可见 空气对湿度通过TLC555测量电路就转变为与之呈反比的频率信号 表2 1给出了其中的一组典型测试值 表2 1空气湿度与电压频率的典型值 RH0102030405060708090100HZ73517224710069766853672866006468633061866033湿度随电容变化响应曲线 2 5显示电路及键盘设置液晶显示器以显示质量高 数字式接口 体积小 重量轻 功耗低等特点 受到用户的青睐 LCD12864液晶显示模块是128 64点阵型液晶显示器 可显示各种字符及图形 与CPU直接接口 具有8位标准数据总线 6条控制线及电源线 计算机系统中的键盘按其连接方式的不同 可以分为非矩阵式键盘和矩阵式键盘两类 本系统由于功能的需要 系统在单片机P1口连接一个接4 4矩阵键盘 来完成温度湿度控制参数的设定 2 6报警电路在控制系统中 为了安全生产 对于一些重要的参数或系统部位 都设有紧急状态报警系统 以便提醒操作人员注意 或采取紧急措施 通常的做法是就是把单片机采集的数据或经过处理的信号与设定的参数上下限给定值进行比较 如果高于上限值 或低于下限值 则进行报警 否则就作为采样的正常值 进行显示和控制 2 7系统总的硬件图 3系统的软件设计 本次设计的软件程序包括 系统主程序 温度采集子程序 湿度采集子程序等 1 主程序流程图 2 温度子程序 3 湿度子程序 1 主程序流程图 开始 温湿度传感器初始化 读18B20值 显示 读HS1101值 显示 温湿度超上限 温湿度超下限 报警 红灯亮 蓝灯亮 黄灯亮 绿灯亮 湿度YES NO NO 返回 湿度YES 温YES 温YES 初始化 读温度值 发温度转换命令 温度转换 初始化 开始 显示温度 YES NO 关闭T0计算湿度值 开始 定时T0 计数T1 计数 读取湿度 显示湿度 NO YES 4软硬件联调4 1传感器调试湿度信息采集模块调试 在使用湿度传感器HS1101前需对555震荡电路进行搭建 确定电路连接无误后 将HS1101接入电路 接下来开始对电路电阻进行确定 按照曾经设计电路的经验 我先对R1取51K R2取510K 测量555振荡器输出频率 与湿度与电压频率的典型值表进行比对 看是否合适 用这种方法经多次测试 最终确定电阻R1取51K R2取620K R4取1M 4 2液晶模块调试 液晶显示器是人机界面最关键的部分 能够使我们更加清楚的读取数据 显示内容为 ucharcodeL11 温湿度测控系统 ucharcodeL13 电气工程系自控072班孔克考宋凯 ucharcodeL21 温度 30 0度 ucharcodeL22 湿度 40 0 uchartable 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 在对显示模块进行调试的过程中发现显示不正常 汉字显示与字符显示不同 LCD 12864每行可以显示16个字符 8个汉字 汉字不能分半显示 由于软件编程时 地址分配有误 使得汉字部分无法显示 经过检查 发现问题后 将地址重新分配 显示部分正确 4 3报警电路调试本次系统设计采用的是声音报警电路 在调试的过程中 发现当温度或者湿度其中之一过限时 蜂鸣器都会发出声音 这是软件程序设定的 但是 在加上控制信号 温湿度过限后 蜂鸣器并不报警 蜂鸣器的控制端口无控制信号输出 经检查发现程序里面蜂鸣器的控制端口电平设置有误 修改后 蜂鸣器工作正常 5结束语针对温室大棚环境控制中存在的问题 本文集信号检测 控制 处理于一体 设计出了一套实时 全面 科学的温室环境控制系统 可实现对温室环境温湿度全局 实时自动控制 及时发现大棚问题 采取有效防护措施 减少不利于农作物生长灾害的发生 当然 本系统还不够完善 功能还需近一步加强 此次毕业设计是在我的导师 王春侠老师的精心指导和全力支持下完成的 本系统的设计完成与王老师的帮助是密不可分的 同时 感谢在学习期间给我上课的所有老师们 是你们渊博的学识和严谨教学态度深深影响了我 最后也要感谢曾给过我帮助的同学们 是你们的支持让我顺利的完成了设计任务 我深信 只有我们不断的努力 明天才会更加美好 因为机会永远属于那些有准备的人们 谢谢各位老师