摘要
随着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境越来越严格。特别在温室大棚中，对温湿度要求更为严格。基于单片机的温湿度监测控制统设计，将对环境的温湿度监测控制系统做详细的设计与实现。采用高性能的控制芯片89C51，高精度数字温湿度传感器AM2301。向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。
本文利用89C51单片机设计一个温室大棚的温湿度检测控制系统，对湿室内的温湿度进行检测控制并实时显示。其中温湿度传感器采用AM2301数字温湿度传感器，通过89C51单片机的处理把温湿度值显示在1602液晶上。并实时判断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，若超出设定范围，通过89C51启动温湿度控制系统，达到恒温恒湿的目的。
关键词 89C51单片机 AM2301传感器 1602液晶控制系统
目录
第1章绪论 (3)
1.1 课题背景 (3)
1.2 立题的目的和意义 (3)
1.3 国内外的研究现状和发展趋势 (4)
1.4 系统主要研究内容 (4)
第2章系统总体设计 (6)
2.1 系统设计技术要求 (6)
2.2 系统设计原则 (6)
2.2.1 可靠性 (6)
2.2.2 操作维护方便 (6)
2.2.3 性价比 (7)
2.3 系统的组成和工作原理 (7)
2.3.1 系统的组成 (7)
2.3.2 系统的工作原理 (8)
第3章系统硬件设计 (10)
3.1 单片机外围电路设计 (10)
3.1.1 AT89C51单片机 (10)
3.1.2 时钟电路 (10)
3.1.3 复位电路 (11)
3.1.4 5V稳压电源电路 (11)
3.2 传感器的选型和接口电路设计 (12)
3.2.1 传感器的基本特性 (12)
3.2.2 AM2301数字温湿度传感器 (13)
3.3 人机接口电路设计 (18)
3.3.1 液晶显示电路设计 (18)
3.3.2 按键电路的设计 (23)
3.4 光声报警电路与温湿度控制电路设计 (24)
3.4.1 光声报警电路 (24)
3.4.2 温湿度控制电路 (25)
第4章软件系统设计 (28)
4.1 初始化模块 (28)
4.2 温湿度检测模块 (29)
4.3 温湿度控制模块 (30)
4.4 1602液晶显示模块 (30)
4.5 按键识别模块 (31)
4.6 报警模块 (32)
总结 (33)
参考文献 (34)
附录1 (35)
基于单片机的恒温恒湿控制系统设计
第1章绪论
1.1 课题背景
随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植被也要求越来越严格，如何种植出品种优良的植物，一直是人们研究的话题。而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。
植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄膜温室出现后，植被生产出现了划时代的变化。现在人们可以根据自己的意愿，随时生产出所需要的各种植被。可以说，这是“设施栽培”的功劳。
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。
1.2 立题的目的和意义
环境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。由于应用的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系统有着广泛的
应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施加以调整和一步步的提高系统的性能。89C51单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用89C51单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且89C51单片机易于学习、掌握，性价比高。
使用89C51型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。这对我国的农业生产，实现农业现代化，提高国民生产总值，改善人民生活水平起到了非常重要的作用。
1.3 国内外的研究现状和发展趋势
目前，我国绝大部分自主开发的大棚温湿度控制或者进口的国外设备都属于这种系统。虽然这种自动控制系统实现了自动化，适合规模化生产，提高了劳动生产率，通过改变大棚温室度的设定目标，可以自动的对大棚内温湿度进行调节，但是这种调节对作物的生长来说还是相对滞后的，难以介入作物生长的内在规律。所以在这种自动控制系统和实践的基础上，温湿度自动控制向着适合不同作物生长的智能化控制发展。
国外大棚业正致力于高科技发展，遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和控制中。为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必须有一套科学的，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。近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化，大众化，大规模，无人化的方向发展的思路也更加完善和成熟。采用高性能的控制芯片89C51，高精度数字温湿度传感器AM2301，向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。
1.4 系统主要研究内容
本系统所要完成的任务是：
(2) 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。
(3) 通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相应的控制方案。
(4) 能够根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机更改温度及湿度值，以满足用户不同的需求。
第2章系统总体设计
2.1 系统设计技术要求
系统要完成的设计功能是：
(1) 实现对温室大棚温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度，由单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能检测。
(2) 并能根据实际所需要的温湿度值通过独立按键设定，已达到更加理想的温室大棚条件。
(3) 实现超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。
(4) 现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。
要求达到的技术指标要求：
测温范围：-10～70℃
测温精度：±0.4℃
测湿范围：0～90﹪RH
测湿精度：±3% RH
2.2 系统设计原则
要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。
2.2.1 可靠性
高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊判断功能等。
2.2.2 操作维护方便
在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人
员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交换接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障自动诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。
2.2.3 性价比
单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，再设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。
2.3 系统的组成和工作原理
2.3.1 系统的组成
以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信技术，控制技术等技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度测量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路,选用的主要器件有：AT89C51，温湿度传感器AM2301，1602LCD 显示模块，降温装置风扇，升温装置加热器，増湿装置喷雾器，除潮装置除潮器，红绿LED灯，报警装置蜂鸣器等[1][2]。系统的组成方框图如图2-1所示。
图2-1 系统的组成
2.3.2 系统的工作原理
本系统以单片机Atmel89C51为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器AM2301完成；通过单片机把采集的数据显示在1602LCD上；当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣器实时报警，并显示红灯提示，并进行相应的控制处理。在整个系统中采用了AM2301单总线技术，单片机采用C语言编程。
首先，系统启动后，提示用户输入温湿度的上限与下限的温度值。用户输入之后，系统自动求出中间值，根据实际温度的情况采取相应的方案。如温度的设定如
下所示：
下限温度中间温度上限温度
28 ---- 32 ---- 36
如果该时刻的实际温度值低于用户给定的下限温度值时，系统立即启动报警装置，且系统处于升温状态，直到实际温度达到用户输入的上下限温度的中间值一定区间内时停止升温。反之，如果实际温度值高于用户设定的上限值时，系统也会立即启动报警装置，且系统处于降温状态，直到实际温度达到用户输入的上下限温度的中间值一定区间内时停止降温。
选择中间值作为控制参数，防止升温—降温—升温的死循环，因为温度低于下限时会一直升温，可能会导致升温之后温度高于上限值系统又开始降温，这样系统便一直重复升温—降温—升温过程，导致设备在某一个温湿度点附近频繁的启停，使设备寿命下降，而且没有实际意义。
选择中间值的一定区间，是防止达到中间值时，采取了停止升温或者降温措施，温度还是会持续上升或下降一会儿，这时候温度可能不是正好在中间值处，系统便还是采取升温或者降温的措施，而此时的温度值可能已经是很适合植被生长的需要的温度值。所以本方案选在中间值的正负一度区间内，认为此区间内都是适合的，不产生任何控制动作变化，这样就能解决设备频繁启停问题。
整个系统通过独立键盘给定温湿度的上下限值并通过LCD1602显示出来，首行显示温度，第二行显示湿度。另外LCD除了显示上下限温湿度值，还显示实时的温湿度值。
·温室温湿度控制系统是以89C51单片机作为中央控制装置，风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备等。
· 89C51作为中央控制装置，负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。
·风扇：负责系统的降温工作。
·加热设备：负责系统的加热工作。
·喷雾设备：负责系统的加湿工作。
·排潮设备：负责系统的去湿工作。
·双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的上下值界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控制下有规律的切换，同时报警模块发出报警声，通知用户采取相应的措施。
·按键：由四个独立按键构成，第一个键代表温湿度选择按键，第二个代表温湿度加按键，第三个代表温湿度减按键，第四个代表确定键。它只在需要调整温湿度具体值时才会用到，此时液晶显示屏就会显示出温湿度数值设定界面。
第3章系统硬件设计
3.1 单片机外围电路设计
经过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计，硬件系统是应用系统的基础、软件系统设计的依据。
根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用MCS-51系列的89C51为主机，满足上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。
3.1.1 AT89C51单片机
中央微处理器 AT89C51：AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89C51设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式。AT89S51单片机综合了微型处理器的基本功能。按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的AT89C51单片机作为整个系统的控制器[3]。
3.1.2 时钟电路
率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。AT89C51单片机内部有一个用于构成震荡的高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚构成一个稳定的自己振荡器。外部时钟方式时外部时钟电源直接接到XTAL1端，XTAL2端悬空。其电路如图3-1所示。
图3-1 时钟电路
3.1.3 复位电路
复位是单片机的初始化操作，只需给AT89C51的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就可使AT89C51复位。复位电路通常采用上自动复位和按钮复位两种方式。上电复位是通过外部复位电路给电容C充电加至RST引脚一个短的高电平信号，次信号随着VCC对电容C的充电过程而逐渐回落，即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为保证系统可靠地复位，EST引脚上的高电平必须维持足够长的时间。按键手动复位有电平和脉冲两种形式[4][5]。其电路如图3-2所示。
图3-2 复位电路
3.1.4 5V稳压电源电路
一只固定式三端稳压器(LM7805)极为简捷方便地搭成的。220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1-D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。
此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件,在此5V稳压电源电路图中,经变压器后输出电压为8V,又经过D1-D4桥式整流电路变为之前的1.4倍为11.2V。这样在LM7805的Vin和GND两端之间的压差为5.2V，一般气压差越小越好，这样对LM7805的损伤越小，但为了综合考虑有时则要这种考虑。其电路如下图3-3中所示。
图3-3 5V稳压电源电路
3.2 传感器的选型和接口电路设计
3.2.1 传感器的基本特性
传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示[6][7]。
3.2.2 AM2301数字温湿度传感器
(1) AM2301产品概述
AM2301数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它运用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个AM2301传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用场合的最佳选则。产品为4针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
(2) 产品亮点
超低能耗、传输距离远、全部自动化校准、采用电容式湿敏元件、完全互换、标准数字单总线输出、卓越的长期稳定性、采用高精度测温元件。
(3) AM2301接口定义
AM2301的引脚分配及各个引脚的简单描述分别如表3-1和图3-4所示。
表3-1 AM2301
的引脚分配
图3-4 AM2301的引脚描述
引脚说明（VDD SDA GND）：
AM2301的供电电压范围为3.5V-5.5V,建议供电电压为5V。数据线SDA引脚为三态结构，用于读/写传感器数据。
(4) 单总线接口定义
AM2301器件采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制均由数据线完成。设备（微处理器）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，
以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线；单总线通常要求外
接一个约5.1kΩ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。由于它们是主从
结构，只有主机呼叫传感器时，传感器才会应答，因此主机访问传感器都必须严格遵循
单总线序列，如果出现序列混乱，传感器将不响应主机。
(5) 单总线通信时序和AM2301通信格式说明
用户主机（MCU）发送一次起始信号（微处理器把数据总线SDA拉低至少800μs）后，AM2301从休眠模式转换到高速模式。待主机的开始信号结束后，AM2301发送响应信号，从数据总线SDA串行并送出40Bit的数据，先发送字节的高位。发送的数据依次为湿度高位、湿度低位、温度高位、温度低位、校验位，发送数据结束触发一次信息采集，采集结束后传感器自动转入休眠模式，直到下一次的通信来临。如表3-2所示。
表3-2 AM2301通信格式
(6) 传感器的性能
传感器AM2301的相对温湿度性能分别如表3-3所示，而相对温湿度的的最大误差则如图3-5和图3-6所示。
图3-5 相对温度最大误差
图3-6 相对温度最大误差表3-3 AM2301相对湿度性能表
(7) 外设读取步骤
步骤一：AM2301上电后（AM2301上电后要等待2S以越过不稳定状态，在此期间读取设备不能发送任何指令），测试环境温湿度数据，并记录数据，此后传感器自动转入休眠状态。AM2301的SDA数据线由上拉电阻拉高并且一直保持高电平，此时AM2301的SDA引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。电气特性，如能耗，高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。
步骤二：微处理器的I/O设置为输出，同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于800us，典型值是拉低1MS，然后微处理器的I/O设置为输入状态，释放总线，由于上拉电阻，微处理器的I/O即AM2301的SDA数据线也随之变高，等主机释放总线后，AM2301发送响应信号，即输出80us的低电平作为应答信号，紧接着输出80us的高电平通知外设准备接收数据，信号传输如图3-7所示。
图3-7 单总线分解时序图
步骤三：AM2301发送完响应后，随后由数据总线SDA连续串行输出40位数据，微处理器根据I/O电平的变化接收40位数据。
位数据“0”的格式为：50us的低电平加26-28us的高电平；
位数据“1”的格式为：50us的低电平加70us的高电平；
位数据“0”、位数据“1”格式信号如图3-8所示。
图3-8 单总线分解时序图
AM2301的数据总线SDA输出40位数据后，继续输出低电平50us后转为输入状态，由于上拉电阻随之变为高电平。同时AM2301内部重测环境温湿度数据，并记录数据，测试记录结束，单片机自动进入休眠状态。单片机只有收到主机的起始信号后，才重新唤醒传感器，进入工作状态。
(8) 接口电路：建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。电路如图3-9所示。
图3-9 AM2301典型接口电路
3.3 人机接口电路设计
3.3.1 液晶显示电路设计
3.3.1.1 LCD1602简介
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：(1)显示质量高，由
射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。(2)数字式接口，液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。(3)体积小、重量轻，液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。(4)功耗低，相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此，所以他不能显示图形(用自定义CGRAM，显示效果也不好)。LCD1602是指显示的内容为16×2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，其和LCD1602的控制原理是完全相同的，因此基于HD44780[8]的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。LCD1602的芯片及其接口电路如图3-10所示。
图3-10 1602LCD引脚图
1602 LCD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
字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm
3.3.1.2 LCD1602各引脚及功能说明
1602LCD在此处采用标准的16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3-5所示。
恒温恒湿机组的选型和设计方法 恒温恒湿机组特点： 1.制冷量一般在10HP-200HP之间； 2.配置了电加热和电极式加湿，加热量一般富裕量较大，空调机配置加湿量均偏小，需要重新计算，一般需要加大一个型号或多配置一台； 3.有额定的风量要求； 4. 有额定的冷却水量要求； 5.冷凝器的阻力一般在0.82-3.45mH2O； 6.空调机组尺寸较小； 7.温控范围：18～25，灵敏度：±1；湿控范围：50～70，灵敏度：±5； 8.机外静压一般在100～550之间； 9.设计条件：进风干球温度23℃，湿球温度17℃；冷却水进水温度30℃，出水温度35℃；一般适用在有温湿度控制或整个设计面积不大的情况下。如果该工程面积较大，系统划分较多，空调机房位置相对分散，管理和系统的控制就会带不便，也不利于能量统一分配，能源浪费较严重。在这种情况下，一般面积在大于2000m2，建议采用冷水机组+组合式空气处理机组的设计形式。 恒温恒湿机组的用途分为两块： 1.恒温恒湿车间，但无净化要求； 2.既有恒温恒湿要求，又需要净化等级控制； 房间的情况：1.房间内显热较大；2. 房间内显热较小； 针对以上两点进行分析： 1.从负荷方面考虑： 系统的送风量是与房间内的显热和送风温差决定的,而不是根据系统总制冷量(房间的显热和潜热)计算得出的。恒温恒湿机组制冷量一般显热占50％，潜热占50％，相当于新风占整个送风量的20％左右。当房间内显热较大，而新风量不大时，计算的送风量较大，就不能根据总制冷量选择恒温恒湿机组标定的制冷量来确定。 2.从机外余压考虑： 恒温恒湿，但无净化要求系统对空调机组的机外余压要求不高，主要克服送回风管道、阀门、散流器、初效过滤器等，常规的机组即可满足要求； 既有恒温恒湿要求，又需要净化等级控制的系统对空调机组的机外余压要求较高，一般系统总阻力在1100Pa～1400Pa之间，主要克服送回风管道、阀门、散流器、初效过滤器（初阻力50Pa，终阻力100Pa）、中效过滤器（初阻力150Pa，终阻力300Pa）、高效过滤器（初阻力250Pa，终阻力500Pa）等，常规的机组就无法满足要求。如系统需要设置二次回风，洁净式恒温恒湿机组就无法选用；一次回风的情况，恒温恒湿机组+加压箱的设计形式，由于在选择加压风机的型号时无法与恒温恒湿机组内的风机很难匹配，不同型号、不同功率的风机在串联或并联时总风量不是简单的相加，计算相对较复杂；建议在一般设计过程中尽量设计为单风机系统。
基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
——您身边的实验室工程专家 恒温恒湿系统控制 南京拓展科技有限公司是专业从事恒温恒湿、生物安全、理化检测等实验室整体规划设计、安装和运行保障为一体的高科技服务型企业，是实验室综合解决方案的提供者。 建设要求： 1、恒温恒湿室技术要求 a) 符合ISO、GB标准。 b) 根据甲方要求恒温恒湿实验室设置精度 c) 风速0.25m/s。 2、建筑要求 a) 建筑物周围无强磁场、震动、热源、异味、污染等。 b) 建筑物层高应在3.0m以上（梁下净空高度）。 3、恒温室建设要求 a) 送风方式为孔板式，上送风，下回风。 b) 室内净空高度为2.35-2.70m。 c) 无窗，减少门的数量。 d) 新建实验室的恒温室内不设上下水、供暖管线设施。改建实验室的恒温室内上下水、供暖管线设施应按规范作隔热防潮处理。 4、空调机房建设要求 a) 应建在有外墙的位置。 b) 独立供电系统和接地系统。 c) 设有上下水，下水作防异味处理。 5、保温墙面要求 λ=0.021～0.12Kcal/m·H·℃（λ=0.0244～0.1395w/m·k）范围内，吸水率不大于10%，热绝缘性能优，耐水性能好，难燃，绿色环保、尺寸稳定性能好的材料. 6、保温材料导热系数λ=0.0267～0.0289w/m·k，满足要求。
——您身边的实验室工程专家恒温恒湿空调系统的任务，是将室内的温湿度及洁净度控制在一定的波动范围内，以满足工业生产、科学研究等特殊场合对室内环境的要求。近年来，随着我国生产力的发展和科技水平的不断提高，恒温恒湿空调系统的应用场合越来越多，温湿度要求也不断提高。在电子、医药、计量、纺织、光学仪器和农业育种等领域，恒温恒湿空调系统的精度和可靠性直接关系着产品的品质以及实验结果的准确性。在系统的冷热源配置、空气热湿处理、气流组织和系统控制等方面均与舒适性空调系统存在较大差异。结合近年来典型工程实践，讨论恒温恒湿系统设计中需要注意的若干问题。 1. 室内环境参数的确定 恒温恒湿间室内环境参数的确定取决于产品、实验对像或实验设备的要求。不同的精度和可靠性等要求，往往使恒温恒湿系统的复杂性大不相同，也极大地关系到系统的初投资和运行费用。肓目地提高精度要求，往往会导致初投资和运行费用成倍增加；相反，如果精度要求过低，将可能直接导致生产、实验活动的失败。因此，在系统设计之前，需要暖通专业人员与使用方根据生产和实验对像的要求，准确地提出室内环境的要求。 主要包括： 1）控制区域。在某些生产、实验过程中，需要对整个房间的温湿度进行控制。但更多的情况是只须对特定的生产、实验区域进行严格控制。 2）基准温湿度。很多生产、实验要求基准温湿度为固定不变的值，例如很多计量实验要求的基准温度为22 ℃，一些纺织类的生产、实验要求基准相对湿度为65%。还有一些特殊的实验过程和气候室，要求室内的基准温湿度可以根据实验要求在较大范围内进行调整，此时需要确认其变化范围和变化时间。 3）温湿度精度。温湿度精度一般包括2方面的要求，即单一控制点的时间变化率和均匀度。在参数确认阶段，必须明确精度要求的涵义。均匀度要求一般针对温度精度，可以用垂直方向和水平方向的温度梯度要求的方式提出。 4）新风要求。新风要求一般根据室内工作人员数量提出。新风对室内环境扰动极大，因此新风量的确定应该尽可能合理、准确。由于一般恒温恒湿环境所需要的换气次数较多，因此不能采用最小新风比的方法确定。 5）可靠性要求。某些实验周期较长或重要的场合，对恒温恒湿环境的可靠性有明确要求，如要求系统可连续不间断运行若干时间。此时需要在设备的备用方面加以考虑。
新风恒温恒湿机系统设计 选型方案 Prepared on 24 November 2020
风冷冷水主机匹配恒温恒湿处理机组功能的具体描述 1、制冷原理 采用通过风冷冷水机组制造低温冷冻水，低温冷冻水提供冷源给恒温恒恒湿机组，将室内热量移出室外,使室内温度得以降低. 2、加热原理 当被调节空气的温度底于所需温度时,恒温恒湿机电脑控制器就接通电加热器,将空气加热,通过风机送至被调房间达到加热的目的. 3、除湿原理 当被调节空气中的温度大于所需值时,空气经过蒸发器被冷却到露点温度以下,析出空气中的水分，而达到降温除湿的目的. 4、加湿原理 当被调节空气的相对湿度低于所需值时,恒温恒湿机电脑控制器使电极式加湿器工作,将水加热沸腾为蒸汽,通过风机送入空调房间,达到加湿目的. 5、控制原理 整机通过PLC整体控制，内置高精度温湿度探头（E+E）；通过PID自稳定调节温度再热量与加湿量；以实现最大精度 设计条件 1、工程概况 该工程为上海市上海汽车集团喷塑实验室新风处理项目，根据场所新风工艺要求，要求新风量为7000 m3/h，干球温度为20-30℃，相对湿度为60%-80%。 2、设计采用的气象数据
此使用场所采用新风为大自然空气，根据使用方提供数据，采用夏季空调设计工况为：tw=35℃，tsw=℃。冬季设计工况：tw=0℃，相对湿度50%。 负荷及全空气系统中制冷设备提供的冷量 1、夏季负荷计算： 根据使用要求风量为7000/h，取大车间内3000/h，干球温度25℃，相对湿度60%，室外新风风量4000/h，干球温度35℃，湿球温度℃，混合之后状态为干球温度31℃，相对湿度62%。 所需制冷量为66KW。温度降到17℃，相对湿度95%时，采用12KW的电加热升温 2、冬季供热负荷 根据使用要求风量为7000/h，取大车间内3000/h，干球温度25℃，相对湿度60%，室外新风风量4000/h，干球温度1℃，相对湿度50%，混合之后状态为干球温度10℃，相对湿度77%。 从干球温度10℃，相对湿度77%，含湿量不变温度升到22℃，所需电加热为30KW。 然后用电极式加湿桶等温加湿到相对湿度65%，所需加湿量为40kg 最终方案确定 A 夏季：室外新风4000与室内新风3000混合后，进入除湿机组，使用 66KW的制冷量降温除湿后，采用电加热升温，降低相对湿度。 B 冬季：室外新风4000与室内新风3000混合后，进入除湿机组，使用 30KW的电加热等湿升温后，再用40kg的电极式加湿桶等温加湿到所需相对湿度范围。
2.3.1恒温恒湿控制系统 一、恒温恒湿空调特点及结构 精密空调又称恒温恒湿空调机，具有制冷、除湿、加热、加湿等功能，可以提供一种人工气候，使室内温度、相对湿度恒定在一定范围内。一般的精密空调可使环境温度保持在20～25℃，最大偏差为±1℃；相对湿度为50％～60％，最大偏差为10％，是一种比较完善的空调设备，其温湿度的控制范围根据现场的使用要求确定。 制冷回路包括压缩机和一个用来使流向蒸发器的制冷剂保持一定过热度的外置平衡式热力膨胀阀，室外的冷凝器采用风冷。出厂时在每个制冷回路中充装了干氮气。业主要负责把机组和室外冷凝器连接起来并充装制冷剂。 气流选择：是指空调工作时进行空气循环的方式，一般有独立上送风、独立下送风、上下同时送风三种送风方式。上送风采用管道从机房的天花板从上至下送风，适合快速降低机房温度和加湿；下送风是从机房的地板处和墙角处从下至上送风，适合快速升高机房温度和除湿。 二、施工技术 2.1 准备工作 2.1.1 运行极限：机组被设计成在工作范围（每台机组都明确标明）内运行。超过这个极限会导致压缩机卡死，重设至正常状态只能通过手动。冷凝器安装在室内机组的下方。如果冷凝器安装在机组6米之上，每隔6米要安装一个捕油器。 2.1.2 定位 空调机分为室内机与室外机，室外机定位主要考虑间隙空间和维修距离。室内机安装主要考虑空气出入口位置及对气流组织的影响；先根据房间的大小形状和机房内设备机组的位置，然后确定精密空调机组和地板风口的位置。 2.1.3 安装 1、支架的制作和固定：首先检查确认地面平整，隔振钢支吊架结构形式和外形尺寸应符合设计或设备技术文件你的规定：焊接应牢固，焊缝应饱满、均匀。 2、风帽制作安装：根据机组支架及机组的出风口位置，确定风帽的尺寸、形式，制作要结构牢靠。 3、机组就位：支架固定及风帽制作安装保温后，进行机组就位。 4、制冷剂管道连接： 空调机组要用氦气充压至3bar。室内机组要用氦气吹洗（3bar），连接完系统抽空后马上对底座和连接部分去焊。然后安装铜管。 1）安装铜管要尽可能短来减少制冷剂充注量和压差，布置水平气管时在制冷剂流向要有1％的向下坡度。 2）减少弯头的数量，弯头的直径要大。
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
生化处理的恒温恒湿控制系统设计 2007年第11期（总第108期） 宋奇光，伍宗富，梅彬运（湖南文理学院，湖南常德415000 ） 【摘要】以PLC为控制器，结合温度传感变送器、LED显示器等，组成 一个生化处理的恒温恒湿控制系统。使用温度传感变送器获得温度的感应电压， 经处理后送给PLC。PLC将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，然后 根据模糊控制算法得出控制量。执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任， 采用PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。从而调节高温电 磁阀开关的导通时间，达到蒸汽控制目的。 【关键词】生化处理；PLC；恒温恒湿 引言 生化处理系统是食品工艺的关键设备。在此以米粉生产工艺中的生化处理系统的蒸汽温湿度控制进行实用设计，其温度控制在0~100℃，误差为±0.5℃，可用键盘输入设置温度及LED实时显示系统温度，采用模糊算法进行恒温控制，将数字处理控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象，可以很大程度的提高控制效果和控制精度[1]。 1米粉生化处理的恒温恒湿系统现状与分析 1.1 现状 由于国内米粉生产设备厂家尚未掌握米粉的关键技术，使其制造的设备无法满足米粉生产的工艺要求。我们经过现场堪察，发现原有的连续式米粉生化处理恒温恒湿控制系统具有如下现状。 一是连续式米粉生化处理恒温恒湿箱的控制基本上是手动调节； 二是箱内各部位温度分布不均匀，实际温度波动太大（40-70℃），远远达不到生产要求（62.5℃±2.5℃），影响米粉的抗老化效果； 三是实际湿度也达不到生产要求，容易出现湿度偏高（米粉发泡）或者偏低（米粉起壳）的现象，严重影响米粉生产质量； 四是上层辅助加热管道分布不合理，容易使散落米粉焦化，影响产品质量。
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
组合式空调恒温恒湿的自动控制 【关健词】组合式空调恒温恒湿除湿 【摘要】如何符合特殊的生产线温湿度的使用要求，是空调系统及其控制系统设计的难题。组合式空调的自控系统较好地解决了这难题，它采用了除湿优先的控制方法，利用最小能量能使该系统达到恒温恒湿控制精度。 我国为了更加快速与国际形势市场接轨，在原加入WTO的基础上，历经金融风暴后，大多数医疗手术室、电子、烟草、化工、制药、食品、民用建筑、商场、工业厂房及印刷等洁净空间，都感觉到无形的压力。这样强迫他们不断地更新设备、更新工业、更新观念，不断提高产品档次，提高产品质量。特别是国内的喷涂生产线，他们从国外引入先进的机器人喷涂生产线替代即将淘汰残旧的设备。这种机器人喷涂生产线对环境要求很高，温湿度不稳均会影响产品的外观及喷涂率，甚至导致涂料成本增加、喷涂不匀等质量问题。面对这烦恼的问题，恰好遇到了组合式空调，它完全可以满足工艺要求。按国家相关标准要求，室内温度要求±1℃，相对湿度要求±5%。如何符合特殊的生产线温湿度的使用要求，成为了空调系统及其控制系统设计的难题。组合式空调的自控系统较好地解决了这难题，它典型结构如图1所示。 图1 组合式空调结构示意图 根据喷涂生产线对空气的质量精度要求不同、南北方气候差异，选配较合理功能段的组合式空调对空气进行混合、加热、冷却、加湿、除湿、过滤等处理也相当重要，满足车间温湿
度时积极提倡节能回收。除湿是恒温恒湿系统空气处理过程中必不可少的环节，在空调系统中常采用冷冻除湿技术。因为制冷系统既要控制温度又要控制湿度，而被控制室内的温湿度也是密切关联，所以较难符合被控制生产线所要求达到理想的温湿度精度。空气成分的温湿度是密切关联，如：温度精度≤±1℃与湿度精度≤±1%相比，湿度较难控制。因此±1%湿度所对应的温度精度≤±1℃。假设在12℃结露点上空气的含水率保持恒定，但空气温度在1.0℃之间变化，那么相对湿度就在47%和53%之间波动，0.2℃的空气温度变化将引起大于0.5%的相对湿度的变化。这一点可查空气H-D图（焓湿图）可以得到证明。组合式空调系统中表冷器有降温和除湿双重功能，致它接受两个控制量的控制，至于它在某一时刻接收那个信号控制，需要看哪个参数先满足要求而定。对于室内有散湿负荷，特别是湿负荷变化大的对象（生产线），无疑是十分合适的，因为它不是控制固定露点温度来确保室内相对湿度。虽然有人称它为无露点控制方式，但是这并不意味着经表冷器处理后的空气不必再处理到相应的露点温度。要除湿从原理上说，必须把空气处理到相应的露点.这样的控制方式把它称为不定露点温度控制。这样经此处理的冷气进入房间后，除非室内有大量显热负荷，在大多数情况下，都会导致室内过冷，相对湿度显得过高。实际运行过程中控制器选择的控制信号多半是来自湿度控制器的信号，于是避免冷热抵消，该系统将在消耗最低能量下运行。组合式空调是针对室外空气的经过过滤处理后用风机以一定的风量送往室内，来调节室内的空气。F6、F9袋式及G4板式的过滤器作用是除去空气中的细菌来提高空气洁净度；调节冰水比例阀控制表冷器冰水流量对空气进行制冷和除湿；调节加湿比例阀控制干蒸汽加湿器过热蒸汽流量对空气进行加湿处理；调节加热比例阀控制加热盘管过热蒸汽流量进行加热处理。自控系统采用西门子CPU226CN为控制核心的PLC，由温湿变送器采集0-10V的温湿度信号送到A/D模EM235，通过PLC的PID运算，输出D/A模块EM232由信号0-10V调节控制比例阀的运行控制温湿度；风量变送器采集0-10V的风量信号经过变换和计算，输出控制变频器的运行控制风量。所有控制状态和有关数据可以在触摸（HMI）监控显示。控制系统构成如图2所示，I/O接线示意图如图3所示，触摸屏（HMI）监控图如图4所示。
恒温恒湿实验室设计建设方案 恒温恒湿实验室组成： 实验室空调是温湿度控制的心脏，要求精度高，故障率低。所以必须要求空调能调节制冷量，目前市面上有两种方式：变频调节和冷冻水调节方式。 1、变频调节：实际上就是通过改变供电性质而改变压缩机的功率，让压缩机实现低负荷工作或者过负荷工作，同时调节制冷系统的节流量，所以必须添加非常多的繁琐的环节，而且各环节必须完美匹配，否则出现故障。 2、冷冻水调节：采用7℃左右的冷水作为冷源，通过电动阀开大或者关小来控制水流量，从而轻易控制制冷量，而电动阀结构象家用水龙头一样简单，所以故障率几乎为零。但其控是效果不高，每次调整后在一定的时间段内只能达到±5%RH。 3、通风装置：通风方式经历过好几个历史阶，从最初的底出风，到上自然送风，到上散流器送风，到现在最先进的上风管加微孔天花送风，下地板回风方式，整个实验室送风柔和、均匀，温湿度控制非常稳定。 4、进风装置：进风系统的第一作用是为工作人员提供生理新鲜空气，其对实验室温湿度的稳妥定性也功不可没，也是必不可少的设备：为了让实验室不受外界的干扰，必须向实验室提供新风，以保持实验室气压为正，这样外界的空气进入不了实验室，确保实验室长年温湿度稳妥定。 恒温恒湿机选型和设计： 恒温恒湿机组特点： 1.制冷量一般在10HP-200HP之间； 2.配置了电加热和电极式加湿，加热量一般富裕量较大，空调机配置加湿量均偏小，需要重新计算，一般需要加大一个型号或多配置一台； 3.有额定的风量要求； 4. 有额定的冷却水量要求； 5.冷凝器的阻力一般在0.82-3.45mH2O； 6.空调机组尺寸较小； 7.温控范围：18～25，灵敏度：±1；湿控范围：50～70，灵敏度：±5； 8.机外静压一般在100～550之间；
基础强化训练任务书 学生姓名：董勇涛专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院 题目：基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路； (2)对所设计电路的基本原理进行分析； 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件； (2)绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范； 4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明； 学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日，电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
恒温恒湿方案设计说明 树脂项目编制单位：编制日期：实验室恒温恒湿室建设工程设计方案说明2012-08-19 恒温恒湿间工程设计方案说明第2页，共19页目录一、工程概况：........................................................... . (3) 二、设计依据：........................................................... . (3) 三、空气参数：........................................................... . (3) 1、室外气象参数................................................................. ............................3 2、室内计算参数.................................................................
........................................................4 四、平面规划说明：........................................................... (4) 五、恒温恒湿室负荷计算及设备选型：........................................................... ................................4 1、基本气象参数................................................................. ........................................................4 2、负荷计算................................................................. (5) 3、恒温恒湿室1设置参数及计算结果............................................................... ..........................6 4、设备选型................................................................. (9) 六、空气处理过程............................................................... . (13) 七、自动化控制系统...............................................................
恒温恒湿空调负荷计算 空气工况处理过程如下: 一、已知条件 1、工程地点：上海宝山区 2、夏季室外工况：设计温度35℃,设计相对湿度75%。。 3、冬季室外工况：设计温度-0℃,相对湿度25% 4、工程概况：喷漆涂装车间 5、温湿度控制要求： 夏季供风：送风工况：27±2℃,相对湿度65%±5%。。 冬季供风：送风工况：23±2℃,相对湿度55%±5%。 6、机组形式要求：洁净式全新风恒温恒湿组合风柜。 二、全新风机组工况处理过程分析 1、夏季工况空气处理过程图见下（详细焓湿图附后——夏季工况图） 室外点P参数：t=35℃，￠＝75%，h=kg，d=kg 送风点O参数：t=27℃，￠=65%，h=64kJ/kg，d=kg 冷水盘管后工况点Q参数：t=℃，d=kg,h=57kJ/kg 2、冬季工况空气处理过程图见下（详细焓湿图附后—冬季工况图） 室外点W参数：tw=-0℃，￠＝25%，hw=kg，dw=kg 送风点N参数：tn=23℃，￠=55%，hn=kg，dn=kg 热盘管后工况点L参数：tl=℃，dl=kg 三、机组参数确定： 控温控湿供风机组： 此供风机组30000m3/h风量 1、机组制冷量确定： 机组冷量要求：Q=*30000*(Hp-Ho)/3600=*30000*(119-70)/3600=490KW; 2、冬季机组的加热量： 热盘管段加热量：Q热= L×ρ×Cp（Hn－Hw）/3600=30000***（0-22）/3600=231KW; 3. 冬季机组的加湿量： 加湿量D=** 30000*
控温控湿供风机组： 此供风机组45000m3/h风量 1、机组制冷量确定： 机组冷量要求：Q=*30000*(Hp-Ho)/3600=*45000*(119-70)/3600=735KW; 2、冬季机组的加热量： 热盘管段加热量：Q热= L×ρ×Cp（Hn－Hw）/3600=45000***（0-22）/3600=347KW; 3. 冬季机组的加湿量： 加湿量D=** 45000*恒温恒湿空调系统的节能优化设计 摘要:分析了目前采用恒温恒湿空调系统的设计方法，针对该类系统空气处理过程中通常采用的再热方式进行优化设计。计算结果表明，采用优化设计的空气处理方式能明显降低空调系统能耗。同时，对将高效节能的变制冷剂流量空调系统应用于恒温恒湿领域存在的问题进行了分析，并提出一种在不同分区采用不同系统的方式。 关键词:恒温恒湿空调;节能;设计; 引言 恒温恒湿空调机组在许多行业特别是工业领域中广泛应用，用来满足生产工艺所需的温湿度要求。这种空调机组常常是连续运行，能耗居高不下。随着能源形势日益紧张，“节能减排”已成为当前我国生产企业面对的首要问题，生产企业节能工作势在必行。在许多精密仪器生产厂家中，维持室内温湿度的空调机组是高耗能作业组成之一。因此降低恒温恒湿空调系统的能耗，是降低生产能耗的主要组成部分。对恒温恒湿空调系统进行节能考虑和设计，是目前广大工程技术人员需要面对的问题。 恒温恒湿中央空调系统不同于其它空调系统，就是它对室内的温度和湿度的稳定性要求特别高。有的温度波动范围要求控制在1℃以内，即上下浮动℃，同时对湿度也有较高要求。温湿度不只是受外界和室内条件的控制，温、湿度之间也会相互影响。如在20℃时，当温度波动1℃，会导致相对湿度大约波动4%。随着机械加工工艺技术的飞速进步，要求温、湿度的波动范围更小，这些都对恒温恒湿空调系统提出了更高的要求，也将大大增加空调系统的能耗。为了降耗节能，我们必须对恒温恒湿空调系统进行节能设计。 目前，恒温恒湿空调系统与其它空调系统有个特别的地方，就是为设计和营造一个达到高精度的恒温恒湿室，往往都是采用全空气系统。而对于所采用的全空气系统，在空气处理上存在冷热量抵消的现象，导致运行能耗大大增加。同时，由于恒温恒湿空调系统方式多采用传统机组，极少应用目前高效的变制冷剂流量集中空调系统。如果应用变制冷剂流量的多联体分体空调，那么恒温恒湿空调的冷热源成本亦可得到降低，实现节能。 本文对恒温恒湿空调存在冷热抵消现象的问题进行了分析，提出了一种取消冷热抵消的设计方法;对于采用