基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计

学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月基于STC89C52单片机的粮仓温湿度的系统设计摘要：温湿度作为一个重要的物理量，是粮食仓库中最普遍、最重要的工艺参数之一。

随着科学技术的不断更新，对温湿度测量的准确性要求不断提高,因此温湿度检测也成为一个重要的研究课题。

本设计是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性以及数字温湿度传感器可以产生数字信号的性能，设计了以STC89C52为核心的一套控制系统，其中包括单片机、温湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可编程Flash 存储控器。

DHT11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。

它应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。

关键词:温湿度；STC89C52；DHT11传感器；Temperature and Humidity of Granary System design basedon STC89C52 MicrocontrollerAbstract: Temperature and humidity as an important physical quantity, is one of the most common food warehouse, the most important process parameters. As the times progress, social development, science and technology constantly updated, the accuracy of measurement of temperature and humidity requirements continue to improve, so the temperature and humidity testing has also become an important research topic.The design is based on single-chip digital signal high sensitivity and controllability, as well as digital temperature and humidity sensors can produce the performance of digital signal, design a control system STC89C52 as the core, Including the microcontroller, temperature and humidity testing, keyboard and display, the alarm circuit, system software, and other parts of the design.STC89C52 a low-power, high performance CMOS8 bit microcontroller with 8K programmable Flash storage controller. DHT11 digital temperature and humidity sensor is a composite Sensor contains a calibrated digital signal output of the temperature and humidity. Application of a dedicated digital modules collection technology and the temperature and humidity sensing technology, to ensure that products with high reliability and excellent long-term stabilityKey words: Temperature and Humidity; STC89C52; DHT11 sensor;目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题开发的意义 (1)1.2课题开发的背景 (1)1.3课题开发的目标 (2)2系统总体分析 (2)2.1 总体方案设计 (2)2.2 硬件选择 (3)2.3 系统仿真 (4)3硬件设计 (6)3.1 Protel硬件开发软件 (6)3.2 单片机系统模块 (7)3.3 温湿度检测模块 (12)3.4 显示模块 (14)3.5 温湿度上限存储模块 (17)3.6 电源及程序下载模块 (19)4 软件设计 (21)4.1 主程序 (21)4.2 温湿度检测模块程序 (22)4.3 LCD显示模块程序 (23)5 系统实现与调试 (24)5.1 电路板焊接注意事项 (24)5.2 程序下载 (24)5.3 系统运行 (25)参考文献 (27)致谢 (28)附录 A (29)附录 B................................................................................ 错误！未定义书签。

引言电子计算机的产生和发展，使过去许多因为计算复杂而长期被搁置的数学难题得以解决，从而有力推动了科学技术的发展，推动了工农业生产、交通运输、空间技术及医疗卫生等事业的发展。

特别是近10多年来，微处理机与微型计算机的发展，以深入到科研、国防、工业、农业、交通运输、宇航、医疗卫生、企业管理及人类社会生活的各个领域，有利推动了人类社会的进步。

为适应社会发展需要，微型计算机不断地更新换代，新产品层出不穷。

在微型计算机的大家族中，近年来单片微型计算机异军突起，发展极为迅速。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域中都得到了广泛的应用。

其中，由单片机组成控制系统，已成为单片机应用的发展趋势。

粮食是人类生存的必需品，温度与湿度是保存好粮食的先决条件，随着中国加入WTO和粮食市场的逐渐开放，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。

本课题设计的是粮库温湿度控制系统，是对一个粮库的温湿度进行控制，以保证粮库储粮的安全。

粮库温湿度控制系统是以MCS-51系列单片机为核心构成控制系统。

本课题完成了整个系统的硬件设计，提出了一种可以应用于中小型粮库的温湿度控制系统。

第一章绪论1.1 单片机的简介1.1.1 单片机的发展单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）简称单片机。

它是一块芯片上集成了中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、定时/计数器及I/O （Input/Output）接口电路等部件，构成一个完整的微型计算机。

单片机的发展历史并不长，它的产生和发展与计算机的产生和发展大体上同步，经历了四个阶段。

题目基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计学生姓名张大陆学号********** 所在学院物理与电信工程学院专业班级电子信息工程专业12级3班指导教师帅春江完成地点陕西理工学院2016年6月5日基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计作者:张大陆(陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业12级3班，陕西汉中723001)指导老师：帅春江[摘要]影响粮食安全储存的主要参数是粮仓的温度和湿度,粮仓温湿度测量方法以及相应的智能控制一直是粮食储存的一个重要问题。

本设计采用STC89C52单片机最小系统对检测、报警、显示、调控等模块进行多点控制，传统的温湿度控制利用温度计、湿度表、湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温湿度要求的库房进行通风、降温、去湿等操作。

这种方法费时费力，效率低，随机性大，误差大，不能及时的解决问题。

本设计则通过自动检测、即时报警、自动调控等功能很好的解决了。

并且，本设计不仅针对粮仓，对于大多譬如蔬菜大棚、花圃、实验室、医院等需要温湿度检测控制的各个领域都是适用的。

[关键词]　粮仓；温湿度；多点检测控制；单片机　Design of temperature and humidity control system for granany basedon single chip microcomputerAuthor：Dalu Zhang(Grade 12, Class 3, Major electronic1s and information engineering, School of Physics and Electronic Information Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi)Tutor: Chunjiang ShuaiAbstract:Grain is a necessity for human , the grain storage is very essential to the maintenance of social stability and keep the economy sustainable developmented. And the main parameters to the grain safe storage is the temperature and humidity . This design uses the STC89C52 system of single chip microcomputer to cotrol the modules about the detection , alarm , control and the key . And it could automatic measurement and control without people , and improve effciency and quality of work very well . DHT11 temperature and humidity sensors and OLED display shows real time data and pass to the staff with instant and accurate . While the traditional temperature and humidity control is use of Thermometer , humidity table , humidity dipstick test equipment . Through the artificial testing . Not in conformity with the requirements of the temperature and humidity supply cooling , ventilation , to wet operation . This artificial testing time-consuming , the efficiency is low . This design is by automatic detection , instant alarm , automatic regulation of functions such as a good solution to these problems . At last , this design not only against the granary , but also for most such as vegetable greenhouses , flowers garden , laboratories , hospitals could also be applicabled .Keywords:Granary; automatic detection and control ;temperature and humidity ;Singlechip目录 3.2.21　引言1.1背景及意义粮食储存是国家针对战争、饥荒和一些突发事件所做的预防准备，所以粮食的储存安全至关重要。

基于STM32的大型粮仓温湿度监控系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32微控制器的大型粮仓温湿度监控系统的设计。

随着粮食储存技术的不断发展，对粮仓环境监控的要求也越来越高。

温湿度是影响粮食储存质量的关键因素，因此设计一种能够实时、准确地监测和调控粮仓内部温湿度的系统具有重要意义。

本文将从系统设计的背景、目的、主要研究内容和技术路线等方面进行全面概述。

本文将介绍粮仓温湿度监控系统的研究背景，包括粮食储存的重要性、温湿度对粮食储存质量的影响以及现有监控系统的不足。

明确本文的设计目标，即设计一种基于STM32微控制器的大型粮仓温湿度监控系统，实现粮仓内部温湿度的实时监测、数据分析和远程控制。

接着，本文将详细介绍系统的主要研究内容，包括硬件设计、软件编程、数据采集与处理、通信协议的选择与实现等。

硬件设计部分将涉及STM32微控制器的选型、温湿度传感器的选择与连接、电源电路的设计等；软件编程部分将讨论如何实现数据的实时采集、处理与传输，以及系统的稳定性和可靠性保障；数据采集与处理部分将探讨如何从传感器获取准确的温湿度数据，并进行相应的数据处理和分析；通信协议的选择与实现部分将讨论如何选择合适的通信协议，实现远程监控和控制功能。

本文将总结系统的技术路线和实现方法，包括系统的整体架构设计、各个模块的协同工作以及系统的优化与改进。

通过本文的研究，旨在为大型粮仓温湿度监控系统的设计提供一种新的解决方案，为粮食储存行业的智能化和自动化发展提供有益参考。

二、系统总体设计在大型粮仓温湿度监控系统中，系统总体设计是项目的核心部分，它决定了整个系统的架构、功能和性能。

本设计基于STM32微控制器，充分利用其强大的处理能力和丰富的外设接口，构建一个稳定、可靠的温湿度监控系统。

系统总体设计需要明确监控系统的基本需求。

对于粮仓而言，温湿度是影响粮食储存质量的重要因素，因此系统需要实时监测粮仓内的温湿度数据，并根据预设的阈值进行报警。

基于单片机的粮库温湿度控制系统的设计摘要本文设计了一种粮库温湿度控制系统，它具有对温湿度的实时显示，上下限的控制等功能。

该系统主要由放大电路，A/D转换，单片机控制以及显示四部分组成。

利用传感器采集粮库的温湿度，将采集到的数据用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，用单片机AT89S52对数据进行处理，并且送给数码管显示。

经实验测试，温度变化范围为5℃～25℃，控制精度为±1℃；湿度变化范围为40%～+65%RH，控制精度为±3%RH。

关键词单片机温度传感器湿度传感器A/D转换器The Grain S torage’s Temperature And Humidity Control SystemDesign Based On Single-Chip ComputerProfession: Electronic and information engineering Class: DX041 Name: Cai Ruirui Instructor:Ye GuowenAbstract This article has designed a kind of grain storage’s temperature and humidity control system, it is to display the temperature and humidity time-to-time, the control of bound functions and so on. This system mainly by the amplifying circuit, A/D transforms, the monolithic integrated circuit controls as well as demonstrated that four parts compose. Gathers the grain storage using the sensor the humiture, will gather the data the simulated signal will transform with A/D switch into the digital signal, which carries on processing with monolithic integrated circuit AT89S52 to the data, and gives the nixietube to demonstrate. Tests after the experiment, the temperature change scope for 5℃~25℃, the control precision is ±1℃. The humidity range of variation is 40%~65%RH, the control precision is±3%RH. Keywords SCM temperature sensor humidity sensor A / D converter目录引言 (1)第一章总体设计 (2)1.1设计思路分析 (2)1.2总体设计框图 (2)第二章硬件设计 (3)2.1单片机最小系统 (3)2.2温度采集与放大部分 (5)2.2.1 温度传感器的选择 (6)2.2.2 AD590的简介 (7)2.2.3 AD590的工作原理 (8)2.2.4 AD590的基本应用电路 (8)2.2.5 LM741放大器 (9)2.3湿度采样电路设计 (10)2.3.1 湿度传感器的分类及特点 (10)2.3.2 湿度传感器的选择 (11)2.3.3 湿度信号的测量原理 (12)2.3.4 湿度信号的温度补偿 (14)2.4A/D转换电路 (14)2.4.1 A/D转换的常用方法 (14)2.4.2 A/D转换器的主要技术指标 (15)2.4.3 ADC0804的引脚及使用说明 (15)2.4.4 ADC0804的应用 (17)2.5显示部分 (18)2.5.1 LED数码管简介 (18)2.5.2 LED的工作原理 (18)2.5.3 LED显示方式 (19)第三章软件设计 (20)3.1程序设计 (20)3.1.2 数据处理部分 (21)3.1.2 数码显示部分 (22)3.2仿真软件 (23)3.2.1 Keil C51 (23)3.2.2 PTOTEUS (24)第四章制作与调试 (25)4.1布线与调试 (25)4.1.1 Protel 99SE介绍 (25)4.1.2 焊接 (26)4.2软硬件调试 (27)4.2.1 硬件调试 (27)4.2.2 软件调试 (27)4.2.3 软硬联调 (27)4.3调试过程中遇到的问题 (28)结论....... . (28)参考文献.. (29)致谢.... .. (30)附录一源程序 (31)附录二原理图及实物图 (34)附表一元器件清单 (38)引言随着时代的进步和发展，单片机控制无疑是人们追求的目标之一。

摘要：针对粮仓环境温湿度监测工作量比较大的问题，设计了基于单片机的粮仓温湿度实时监控系统。

该系统利用传感器节点采集粮仓环境温湿度参数，单片机对数据进行处理后，再利用无线传输技术将数据发送到主控机。

该系统具有实用性强、稳定性好和价格便宜等优点，不仅能监测粮仓环境参数，也可推广到其他领域，具有较好的实用价值。

关键词：传感器；单片机；监测与控制；无线通信技术中图分类号：tp277 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2016）09-2370-03中国是产粮大国，粮食的存储工作尤为重要。

在粮仓管理工作中最重要的是防潮、防霉和防腐，传统手段采用湿度试纸和温度计、干湿度表、毛发湿度计等人工进行温、湿度的监控工作。

这些方法费时费力、效率低、测试结果不稳定、误差大。

近年来由于粮食产量不断增长，粮仓容量随之扩大，传统的粮仓温、湿度监控方式已不能满足需要，亟需设计一种便于操作、性能可靠的高效监控系统。

为此，本研究设计了一种以pc机为核心，基于数字温、湿度传感器的自动监控系统，对粮仓中各重要位置的温度和湿度等参数进行实时自动监控，从而提高粮仓管理的科学化和自动化水平。

1 系统设计架构基于单片机的粮仓温湿度实时监控系统结构如图1所示。

由用户监控层、主控机控制层和分机测量层三部分构成，用户监控层由微型计算机系统构成。

主控机控制层由单片机系统构成，分机测量层由传感器构成。

分机与主控机采用主从式分布连接结构，通过无线通信技术实现数据传输。

总体结构也可以分为温湿度采集模块、短距离无线通信模块、系统控制及数据处理模块。

2 系统硬件设计系统硬件设计主要包括温湿度采集电路设计、无线通信子系统电路接口设计和温湿度显示电路设计三部分。

2.1 温湿度采集电路在进行温湿度采集电路设计时首先要选取好传感器和单片机。

传感器主要有数字和模拟两种。

数字式传感器可得到数字信号，就能直接与数字设备进行信号的处理，具有抗干扰能力强、可靠性高、测量精度和分辨率高、稳定性好等优点。

基于51单片机的粮仓温湿度检测系统[摘要]粮仓温度湿度监测控制系统是基于STC12C52A60S2的数据采集、对比、控制的系统。

以STC12C52A60S2单片机为控制器，对温度传感器DS18B20传送的数字量信号和对湿度传感器HR202传送的模拟量信号进行采集和处理，当前值和设定温度上限值进行对比，进而执行控制作用，通过对继电器的控制进而控制设备的启停，对粮仓温度湿度进行调节，使其维持在适当范围，维护粮仓正常运行。

[关键词] 单片机、温湿度、检测、控制Abstract:The granary’s temperature and humidity control and detect system is based on the micro control unit of STC12C5A60S2,the system is used for date acquisition,comparison,and control.In this system,STC12C5A60S2 is the controller,the controller is designed to deal with temperature and humidity signal from the temperature sensor and humidity sensor.Then compare these data with limits the value of temperature and humidity.If the date is out of limits,then the controller send a control signal to warn people,besides,the controller will make the fan running to make the temperature and humidity lower.In this way,the granary can be working at usual status.Key words: MCU、temperature and humidity、control目录第一章绪论 (1)1.2相关领域国内外应用的现状及发展趋势 (1)1.3 粮仓温湿度检测控制系统原理 (2)1.4 本章小结 (2)第二章：系统分析、设计要求及模块选择 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 单片机型号的选择 (3)2.21 采用STC89C52单片机 (3)2.22 采用STC12C5A60S2单片机 (3)2.3 显示系统模块的选择 (3)2.31采用LED数码管显示 (3)2.32采用1602液晶显示 (3)2.4 测温模块的选择 (4)2.41 采用模拟量温度传感器 (4)2．42 采用数字量温度传感器 (4)2.5 测湿模块的选择 (4)2.6 控制模块的选择 (4)2.7 通讯模块的选择 (4)2.8本章小结 (4)第三章系统总体方案及硬件电路模块设计 (5)3.1 系统总体设计思路： (5)3.2 系统硬件设计 (5)3.2.1 单片机最小系统 (5)3.2.2 温度信号采样电路模块 (9)3.2.3 湿度采样电路模块 (12)3.3 串口模块 (14)3.4显示模块 (15)3.5 控制模块 (16)3.6 继电器模块 (17)3.7 本章小结 (18)第四章系统的软件设计 (19)4.1 流程图设计 (19)4.1.1系统总体流程图 (19)4.1.2温度检测流程图 (19)4.1.3湿度检测流程 (20)4.2系统的程序设计 (20)4.2.1 DS18B20测温程序 (20)4.2.2 A/D转换程序 (25)4.2.3 1602显示程序 (26)4.3 本章小结 (29)第五章硬件调试部分 (30)结束语 (31)参考文献 (32)第一章绪论1.1 本课题的研究意义及必要性民以食为天，粮食是社会安定的保证，自1990年我国建立粮食储备制度以来，储备粮在国家宏观调控中占据了重要地位，无论何时，必须时刻保持储备粮的调控作用不动摇，是维持社会安定、粮食市场稳定、农民增收的重要保证。

附件二：基于IAP15F261S2单片机粮仓温湿度监测及自动化环境控制系统开发背景：本作品针对粮仓的温湿度来进行检测，并给出调节粮仓的采光度和通风情况自动控制方法，且给出PC 机在线调节、现场人工调节、自动状态调节三种方式供用户选择。

采光度调节依靠安装在仓库窗户上百叶窗的开度调节来实现，而通风速度依靠排风扇的转速来实现。

（鼓风和抽风则依靠排风扇的正反转）PC 机可以实现对现场温湿度、排风扇转速的实时监控，也可以设定温湿度的需求值进行跟踪调节。

现场人工调节优先级最高，可以通过现场控制盘进行设定，以满足现场的工作需求。

自动调节则是事先针对时间进行温湿度需求的设定，随着白天夜晚的变化，系统会自动调节仓库的采光度和通风情况。

结构说明:PC 机和IAP15F2K61S2单片机通过串口线建立通信，IAP15F2K61S2单片机和MSP430F247单片机选用SPI 通信方式。

PC 机能将设定值传送到IAP15F2K61S2，后者整合温湿度值再控制步进电机和向MSP430F247传送值，以达到驱动电机的要求。

功能与使用说明：1、PC 机控制模式：可以控制百叶窗（步进电机）的开启关闭静止；排风扇（无刷直流电机）的正反转、提速降速和停机，并带有PID 参数设定功能使风速调节PC 机IAP15F2K61S2MSP430F247电机H 桥驱动电路无刷直流电机驱动信号处理后霍尔信号三项霍尔信号逆变后电源信号转速设定转速数据温湿度设定温湿度、转速温湿度传感器位置传感器步进电机（百叶窗）百叶窗开度更加快速准确；也可以设定温度湿度初始值，转为自动控制。

同时可以实时监控温度湿度，并绘制曲线图。

PC机界面如下图所示：2、手动模式：手动模式优先级大于其他两种模式。

使用者现场通过控制器（独立按键）控制单片机进而达到拉开和闭合百叶窗窗帘和排风扇的工作状态；退出手动模式后，进入自动调节状态。

3、自动模式：单片机调用设计者编好的时间模块，判断白天黑夜，以调用相应的模式进行控制。

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代社会中，温湿度的监测在许多领域都具有重要意义，例如农业生产、仓储管理、工业制造以及室内环境控制等。

为了实现对温湿度的准确、实时监测，基于单片机的温湿度监测系统应运而生。

本毕业设计旨在设计并实现一种基于单片机的温湿度监测系统，以满足实际应用中的需求。

二、系统总体设计方案（一）系统功能需求分析本系统需要实现对环境温湿度的实时采集、数据处理、显示以及超限报警等功能。

能够在不同的环境中稳定工作，并具有较高的测量精度和可靠性。

（二）系统总体结构设计系统主要由单片机控制模块、温湿度传感器模块、显示模块、报警模块以及电源模块等组成。

单片机作为核心控制器，负责协调各个模块的工作，温湿度传感器用于采集环境温湿度数据，显示模块用于实时显示测量结果，报警模块在温湿度超限时发出警报，电源模块为整个系统提供稳定的电源。

三、硬件设计（一）单片机控制模块选择合适的单片机型号，如 STC89C52 单片机，其具有丰富的资源和良好的性价比。

单片机通过 I/O 口与其他模块进行通信和控制。

（二）温湿度传感器模块选用 DHT11 数字温湿度传感器，该传感器具有体积小、功耗低、测量精度高、响应速度快等优点。

通过单总线方式与单片机进行数据传输。

（三）显示模块采用液晶显示屏（LCD1602）作为显示设备，能够清晰地显示温湿度测量值。

通过并行接口与单片机连接。

（四）报警模块使用蜂鸣器和发光二极管作为报警装置，当温湿度超过设定的阈值时，蜂鸣器发声，发光二极管闪烁。

（五）电源模块设计稳定的电源电路，为整个系统提供 5V 直流电源。

可以采用电池供电或者通过电源适配器接入市电。

四、软件设计（一）系统主程序设计主程序主要负责系统的初始化、各模块的协调控制以及数据处理和显示。

首先对单片机进行初始化，包括设置 I/O 口状态、定时器和中断等。

然后循环读取温湿度传感器的数据，并进行处理和显示，判断是否超过阈值，若超过则启动报警。

目录摘要 (1)Abstract (1)前言 (1)1 系统整体设计 (2)2 硬件设计 (3)2.1 芯片介绍 (3)2.1.1 单片机AT89C51 (3)2.1.3 液晶显示LCD1602 (8)2.2 模块功能介绍 (10)2.2.1 复位电路和时钟电路 (11)2.2.2 传感器电路 (11)2.2.3 显示电路 (12)2.2.4 超限处理电路 (13)2.3 整体电路图 (14)3 软件设计 (14)3.1 主程序框图 (14)3.2 温湿度采集及处理框图 (15)3.3 LCD显示框图 (15)4 仿真与调试 (15)4.1 仿真软件介绍 (15)4.1.1 Proteus简介 (16)4.1.2 Keil C51 编译器简介 (16)4.2 系统整体仿真图 (19)5 结束语 (19)致谢 (20)附录 (20)参考文献 (24)摘要：本课题是基于AT89C51单片机的仓库温湿度智能控制系统，系统采用集温湿度传感器与A/D 转换器为一体的SHT11芯片作为温湿度采集模块，通过单片机处理进而通过LCD1602构成的显示模块显示温湿度。

其它模块包括了串行通信模块和超限报警处理电路，分别实现了上下位机温湿度给定值的设定和超限报警处理。

本文主要介绍了系统的硬件设计和软件设计。

系统结构简单、实用，提高了测量精度和效率。

关键词：单片机；SHT11；LCD；温湿度SCM based intelligent temperature and humidity controlsystem design of warehouseAbstract:This topic is the AT89C51 microcontroller-based warehouse of intelligent temperature-humidity control system, the system uses the set temperature and humidity sensor with a/d converter for one SHT11-temperature and humidity data acquisition module, by single-chip computer in turn by LCD1602 constitute the display module displays the temperature and humidity. Other modules include serial communication module and overload alarm circuit, respectively, to achieve a set and overload alarm for a given value of temperature and humidity. This article mainly introduces the system of hardware design and software design. System structure is simple, practical, improves accuracy and efficiency.Key words: single chip microcomputer; SHT11; LCD; temperature and humidity前言防潮、防霉、防腐、防爆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。