仓库温湿度控制系统

仓库温湿度控制系统

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摘要 (2)

1 仓库温湿度控制系统设计任务和性能指标 (3)

1.1 设计任务 (3)

1.2 性能指标 (3)

2 系统总体设计 (3)

3 硬件设计 (4)

3.1 单片机最小系统 (4)

3.2 LCD1602显示模块 (5)

3.3 温湿度传感器模块 (6)

3.3.1 SHT10温湿度传感器的介绍 (6)

3.3.2 SHT10与单片机的接口电路 (7)

3.4 报警模块 (7)

3.4 按键模块 (8)

3.4 控制模块 (8)

4 软件设计 (9)

4.1 主程序流程图 (9)

4.2SHT10子程序流程图 (10)

4.3 LCD1602子程序流程图 (10)

4.4 输出控制子程序流程图 (11)

4.5键盘扫描子程序流程图 (11)

5仿真与调试 (12)

5.1 调试环境 (12)

5.2不足与优化 (13)

6 总结 (13)

7 参考文献 (13)

附件1系统仿真图 (14)

摘要

防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库温度与湿度的监测工作。

传统的方法是用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。为解决这种传统温湿度检测主要以人为基础、依靠人工轮流值班,人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息的模式,避免许多由人为因素造成的重大事故,解决效率低下不利于人才充分利用的问题,让测量更具有科学性,本设计提供了一套更方便和精确度更高的测控系统。

本设计是基于AT89C52单片机的仓库温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信，因为它高度集成，已经包括A/D转换电路，所以使用方便，而且准确、耐用。LCD1602能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。这个控制系统能够测量仓库中的温度和湿度，并将其显示在液晶屏LCD1602上，同时将其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并通过串口向PC端发送信息以及启动温湿度调节设备。此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度的上下限数值进行修改。经过整机调试，实现了仓库温湿度控制的模拟。

1 仓库控制系统设计任务和性能指标

1.1设计任务

为了保护仓库储存的物品的质量，创造适宜储存的环境，当库温湿度适宜物品储存时，控制设备不用采取措施，温湿度传感器只是对库进行检测。当库温湿度不适宜物品储存时，报警装置进行报警，控制设备采取相应的措施对仓库温湿度进行调节，只至温湿度在限定的围。

1.2性能指标

本文要设计的仓库温湿度自动控制系统，要能够及时、准确地对仓库的温度、湿度进行采集，将其显示在LCD1602液晶显示器上，然后与设定的上下限值进行比较，如果超出限制则启动温度、湿度控制设备，并通过蜂鸣器报警，直到温湿度回到规定的围。另外，还要能够通过按键修改设定的温湿度上下限，来满足不同物品的储存条件。为了满足仓库储存的需要，此次设计要达到一下指标：

（1）工作环境：仓库；

（2）温度测量误差：±1℃；

（3）测温围：-10~+55℃；

（4）湿度测量误差：±5%RH；

（5）测湿围：0～100%RH；

（6）能否通过键盘电路修改上下限：能；

（6）有无温湿度报警：有；

2 系统总体设计

本设计核心部件为AT89C51，信号采集及处理部分由SHT10构成，进入单片机后经处理后通过LCD1602显示温湿度，信号显示采用的液晶屏为5×7点阵，一行可显示16字，两行，第一行显示温度，第二行显示湿度。通过上位机部分对测量的温湿度进行上下值的设定，应用RS-485通信方式完成测控电路与上位PC机的数据交换。当测量超过限定值，通过超限报警处理电路对其进行处理分别显示不同的二极管灯亮，蜂鸣器产生长鸣，串口向PC 端发送具体的报警信息，控制设备采取相应的措施使温湿度到达设定的围。

硬件中包括五个按键，对温湿度上下限进行修改。开机后，所有器件初始化，温湿度传感器SHT11开始进行温湿度测量和计算，最后通过LCD液晶显示器显示结果。在测量结果中有超过设定的温湿度上下限的，通过温湿度控制部分作出反应。

整体电路框图如图1所示：

图1 整体电路框图

3硬件设计

3.1单片机最小系统

图2 单片机最小系统

单片机最小系统包括单片机、电源电路、时钟电路和复位电路。

时钟电路用于产生单片机工作时候所必须的时钟信号，单片机在时钟信号的节拍下逐条地执行指令。单片机有两种时钟信号产生方式，一种是部时钟方式，另一种是外部时钟方式。外部时钟方式是把已有的时钟信号从XTAL1或XTAL2送入单片，一般用于有多个单片机的情况，所以本设计中时钟电路采用部时钟方式，选用12M 的晶振和两个30pF 的电容与片的高增益反相放大器构成一个自激振荡器。

电源电路后面的模块中会单独提到，用5V 的直流电源。下面着重论述一下复位电路。

报警模块

键盘输入

LCD1602 显示

SHT10温湿度传感器

控制部分

AT89C52 单片机

图3 上电+手动复位电路

单片机的复位主要有上电复位和手动复位，之所以要进行复位，目的就是为了让单片机进入初始状态，比如让PC指向0000H，这样单片机才能从头运行程序。因此上电的时候就要让单片机复位一次；在运行过程中，如果程序出错，也需要进行手动复位。

本设计中的复位电路就是上电+手动复位电路，复位时要让STC89C52RC的RST引脚得到2个机器周期以上的高电平。先说说上电复位的工作原理，当单片机上电时，电源+5V 的Vcc通过10K的电阻对10uF的电容进行充电。刚上电时，有较大的电流从Vcc经电容、电阻流向GND，由于电容两端的电压不可突变，因此仍然为0V，于是电阻的两端分得5V 的电压，即RST引脚此时的电势为5V。随着充电的继续进行，电流会逐渐减小，电阻两端的电压UR=IR也逐渐减小，即RST引脚的电势逐渐减小。过了一定时间，RST引脚两端的电压下降到不再是高电平，只要这个充电的时间大于单片机两个机器周期，就能使单片机复位。

程序运行过程中如果跑飞了、程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，就需要用到手动复位。手动复位就是在上电复位电路的电容两边并联一个微动开关，需要手动复位时将其按下，使之接通，RST获得高电平，而且人按动按钮的时间肯定是超过两个机器周期的，于是单片机复位。

3.2 LCD1602显示模块

测量到的温湿度值将显示到液晶屏LCD1602上，它可以显示2行，每行16个字符。LCD1602共有三个存储器，它们是CGROM、CGRAM和DDRAM。CGROM用来保存LCD1602部固化的一些字符的字模，比如英文的26个字母的大小写；CGRAM用来保存用户自己取的字模，比如，如果要显示汉字，就必须自己去汉字字模，在这里我们都用英语字母，故不用CGRAM；DDRAM用来存储要显示的字符的字模，它和屏幕上的位置是对应的，第一行为00H到0FH，第二行为40H到4FH。在这里需要注意的是，在向LCD1602写入显示数据存储器地址时，根据控制指令的格式，最高位D7为1，所以写入的数据为，第一行80H到8FH，第二行C0H到CFH。

图4 LCD1602与单片机的接口电路