基于单片机的仓库温湿度测量仪设计毕业设计论文.doc

目 录
第一部分 设计任务与调研 1
1 毕业设计的主要任务 1
1.1 设计目标 1
1.2 任务要求 1
2 设计思路、方法 1
3 与本课题相关的资料 2
4 研究目的和总结 2
第二部分 设计说明 3
1 理论分析 3
2 设计方案 4
3 相关图片 5
第三部分 设计成果 7
1 设计成果 7
第四部分 结束语 10
第五部分 致谢 11
第六部分 参考文献 12

第一部分 设计任务与调研
1 毕业设计的主要任务
1.1 设计目标
完成基于单片机的仓库温湿度测量仪设计，程序模拟调试获得成功。
1.2 任务要求
采用Arduino 328P最小系统进行控制，采用显示屏显示检测数据。
用Altium Designer绘制电路原理图和PCB板。
画出程序流程框图，编写程序。
下载程序，调试程序，实现功能。
2 设计思路、方法
根据设计要求并综合各方面因素，本系统的设计思路是以Arduino 328P为核心，设计一种低成本、高精度温湿度测量仪。采用DTH11温湿度传感器检测当前实时温湿度值，通过LCD12864液晶显示器实时显示当前数据。当温度达到某一个设定值时，蜂鸣器报警。
3 与本课题相关的资料

图1 库房环境温湿度监视系统
4 研究目的和总结
随着温湿度检测系统的广泛运用，不同行业和领域对温湿度检测有着不同要求和标准。本系统采用DHT11芯片作为温湿度传感器，LCD12864作为显示模块，蜂鸣器作为报警模块通过Arduino 328P单片机给DHT11发送指令来完成检测过程。软件编程采用Arduino IDE，完成了各个程序模块的设计编程。实践证明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便测量精度高，具有一定的实用价值，能达到日常生活温湿度测量要求。
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第二部分 设计说明
1 理论分析
本系统主要由Arduino 328P最小系统模块、报警、温湿度传感模块、LCD12864液晶显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
最小系统的选择
方案一：采用AT89C51控制。此方案的优点是成本低，运用广泛，容易上手。但该单片机能够实用的片内外资源有限，定时计数器少，无A/D转换，能用的I/O口比较少，频率低、处理速度慢、功能单一，难以满足设计要求。
方案二：采用ATMEGA328最小系统模块。ATmega328P， 8位AVR微控制器，先进的 RISC 结构，带32KB在系统编程FLASH存储器，自带ADC转换接口。
方案三：采用MSP430单片机。该单片机一种16位超低MSP430单片机，它的功耗小、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器。
终上所述，选择方案三。
温湿度传感器的选择
方案一：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和卓越的长期稳定性。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。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DHT11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存在OTP内存中，传感器内部在检测型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，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。
方案二：DHT22/AM2302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。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。
综上所述，选择方案一。
显示器的选择
方案一：1602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。它由若干个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，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。
方案二：LCD12864液晶显示器带中文字库的128×64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字，和128个16×8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
综上所述，选择方案二。
2 设计方案

图2 流程图
3 相关图片

图3最小系统

图4 328芯片引脚分布图

图5温湿度传感器模块 图6蜂鸣器

图7杜邦线

图8 LCD12864液晶显示屏

第三部分 设计成果
1 设计成果

图8程序测试

图9现场调试

图10现场调试

图11 PCB顶层图

图12PCB底层图

图11 原理图

第四部分 结束语
本文的主要工作就是充分考虑在实际工作环境中，温度不是一个恒值，随着环境的变化而变化，变化的范围很宽。湿敏元件受温度的影响不能忽略。基于温度和湿度两个参数之间的复杂关系，运用模糊控制理论解决温度和湿度之间的关系模型不完善性。当温度达到35°是蜂鸣器发出报警信号。但是因为温湿度传感器精度不高无法快速的反馈实时温度，需要一个缓冲时间。
在本次毕业设计中只设计了温湿度的检测，相应的可以在当前基础上加接风机等。当温湿度到达临界值是声光报警灯启动，风机启动，传感器实时检测当前温湿度，反馈给最小系统如此反复，将室内的温湿度控制在某一个恒定状态。从而完成任务要求。

第五部分 致谢
本成果说明书是在我的导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。得到了老师很好的意见和建议，在此表示深深地感谢！
从成果说明书选题、硬件的选择、程序的编写、试验分析、成果说明书撰写，无不凝聚着几位导师的汗水与心血！大学学习的几年里，几位导师渊博的知识、严谨的治学态度、忘我工作的敬业精神及正直诚恳的为人，深深地感染和激励着我，使我受益终身。在此，谨向几位导师致以最诚挚的谢意和崇高的敬意！真诚祝愿两位导师及其家人身体健康、合家幸福！
在成果说明书课题研究和试验成果说明书撰写的过程中，得到了实验室的同学等无私的帮助，和他们在一起学习的日子使我感到温暖，真诚感谢他们的帮助与建议。同时感谢在成果说明书中所有被引用文章的作者们。最后，感谢我的父母在我求学路上无悔的支持和不懈的关怀，在我成长的道路上，你们付出了太多太多，没有你们我不可能完成大学的学习！您们辛苦了！特别感谢
通过这几年的研究生学习生活，让我受益匪浅。感谢学校给了我一个良好的学习平台，同时感谢帮助和关心过我的每一个人。在今后的日子里，我会更加努力的工作与学习，回报帮助和关心过我的每一个人。
第六部分 参考文献
[1]苏维均，邵军，于重重，王晓，杨扬.基于ZigBee的温室监测系统的低功耗设计[J].计算机测量与控制.2012(07)
[2]黄伟锋，李加念.基于以太网的粮仓温度监测系统设计[J].农机化研究.2010(09)
[3]吴玉康，邓世建，袁刚强，李安迎.SHT11数字式温湿度传感器的应用[J].工矿自动化.2010(04)
[4]杨诚，聂章龙.ZigBee网络层协议的分析与设计[J].计算机应用与软件.2009(12)
[5]李银华，姬光锋.基于ZigBee技术的烟叶仓库温湿度监测系统[J].仪表技术与传感器.2009(05)
[6]胡天明，齐建家.基于DS18B20的数字温度计设计及其应用[J].黑龙江工程学院学报.2008(02)