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温湿度检测系统的设计(一)信息工程毕业论

2013-06-11 01:06
导读:电子信息工程论文毕业论文,温湿度检测系统的设计(一)信息工程毕业论在线阅读,教你怎么写,格式什么样,科教论文网提供各种参考范例: 目录 1课程设计的目的……………………

目录

1课程设计的目的………………………………………………1
2课程设计题目描述和要求……………………………………1
3 课程设计报告内容……………………………………………1
4 总结……………………………………………………………11
5 参考文献……………………………………………………………11
6 附录一:总电路图……………………………………………………12
7 附录二:程序清单……………………………………………………13
 
 1.课程设计的目的:
 温度、湿度是工农业生产的主要环境参数.对其进行适时准确的测量具有重要意义。利用单片机对温、湿度控制。具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低,简单灵活等优点,很好的满足了工艺要求。此次设计致力于训练学生综合运用单片机的基本知识,独立设计基本硬件电路及程序实现的能力,加强学生理论与实践相结合的能力
2.课程设计题目描述和要求:
满足课程设计的技术要求
完成课程设计的技术材料
按课程设计的时间安排,按时完成
采用MCS51系列单片机为核心
利用温湿传感器测量温室的温度和湿度,将测量值经A/D送至单片机
记录并采用LED显示温室的温度和湿度
完成硬件原理图
完成程序流程图设计
3.课程设计报告内容
3.1系统基本方案
 根据设计要求,系统可分为控制模块、温度/湿度显示模块、上/下限报警模块、语音播报模块等。系统框图如图1所示:


图1 系统总框图
3.2各模块方案选择与论证
3.2.1主控模块
 方案一:采用FPGA作为系统的控制器。FPGA(现场可编程门阵列)可以实现各种复杂的逻辑功能,它把所有的器件都集中在一块芯片上,体积小,稳定性高。同时FPGA可用EDA软件仿真调式,易于进行功能扩展。但是由于本系统对数据处理的速度要求并不是很高,而FPGA的管脚也比较多,布线起来会比较复杂,成本也会偏高。

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 方案二:采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机作为系统的控制器。51系列的单片机的使用简单,软件编程灵活。自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且功耗低、体积小、技术成熟和成本低。
3.2.2显示模块
 方案一:采用LCD显示。LCD具有轻薄短小、低耗电量,平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势,可视面积大,画面效果好,分辩率高,抗干扰能力强等特点。但由于只需要显示温度和湿度值,信息量少,且LCD液晶显示的成本相对来说比较高。
 方案二:采用普通的LED数码管作为显示器件。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高(低)温,对外界环境要求低,易于维护,同时其精度比较高,操作简单;编程容易,资源占用较少。
3.2.3语音播报模块
 方案一:语音芯片ISD2560具有较强功能的一种电脑语音录放器件,其集成度高、音质好、使用方便等优点应用在很多需要语音服务的场合。如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统以及公共汽车报站器等。
 方案二:语音芯片ISD1420,控制简单、控制管脚与TTL电平兼容,且具备分段录音功能,便于与单片机连接,在这次设计中采用此芯片作为 语音播报模块。
3.2.4A/D转换模块
 方案一: 采用MAX187A/D转换器,是属于12位串行口的转换器。使用方便,结构简单,所占用单片机的I/O口较少,节省了资源的占用,但由于此芯片成本较为昂贵,固不采纳此方案。
 方案二: 采用ADC0809转换芯片,其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换,由于模拟转换电路的种类很多,选择A/D转换器从速度,精度和价格方面考虑,其内部是8路模拟选通开关,以及相应的通道抵制锁存译码电路,转换时间是128μS左右,单电源供电。
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3.2.5温度和湿度采集模块
 方案一:采用DS1822芯片作为温度采集模块,DS1822与 DS18B20软件兼容,是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM,精度降低为±2°C,适用于对性能要求不高,成本控制严格的应用,是经济型产品。
 方案二:采用DS18B20数字温度计作为温度采集模块,其精度可达到0.0625摄氏度。它具有线路简单,体积小, 一线总线的特点。因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。
    综上所述,采用方案二比较合适。
3.2.6湿度采集模块
   用HSM20G芯片作为湿度采集模块,它具有采用电阻式传感元件, 成本低、互换性好, 湿滞小、耐高湿, 抗污染、微型化, 温湿度一体, 线性电压信号输出。
3.2.7系统各模块的最终方案
 结合系统自身要求和实际应用中的利益问题,我们最终选择了以下方案作为此次作品设计的最终方案:
(1)主控模块:采用AT89S52单片机作为系统的控制器
(2)显示模块:采用普通的LED数码管作为系统的显示器件
(3)语音播报模块:采用语音芯片ISD1420;
(4)A/D转换模块:采用ADC0809转换芯片;
(5)温度和湿度采集模块:采用DS18B20数字温度计和HSM20G湿度传感器。
3.3系统的硬件设计与实现
3.3.1系统硬件概述
 本系统采用AT89S52单片机作为控制核心,,对采集到的湿度模拟电压信号通过ADC0809进行分析处理,实现A/D转换,以便数码管显示其湿度值。本设计可以手动设置温度/湿度的上、下限值,如只要有一样与设定的值不符合时,即温度/湿度过高或过低,则该系统会发出语音报警,起到防患功能,同时继电器
立即切断电源,实现系统的保护。(电路原理图见附录一)

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3.3.2主要单元电路的设计
3.3.2.1主控电路的设计
 本系统设计应用AT89S52单片机作为系统的控制核心。采用单片机的P1口控制数码管显示温度和湿度值。P2口与ADC0809连接,实现湿度模拟电压量转换为数字量便于单片机处理。键盘控制采用P0口,其中P0.0是温度的设置,P0.1是湿度的设置,P0.2/P0.3是分别对温度与湿度的上/下限值进行设置。P0.4是DS18B20温度传感器的接线口,P0.6是ISD1420语音芯片的接线口。原理图如图2所示:

图2 AT89S52电路原理图
3.3.2.2显示模块的设计
 系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作,其中4个数码管用来显示温度值,2个用来显示检测到的湿度值。用74LS138的输入端来选择位码,单片机的
P1口控制数码管的断码。如检测到的温度与湿度发生变化时,数码管即会发生相应的变化,起到时时显示功能。如图3所示:
 
图3 显示模块电路原理图
3.3.2.3语音播报电路的设计
 语音播报模块采用语音芯片ISD1420构成,该芯片能够高质量地完成声音录制与还原,最大录音时间为20秒,具备分段录音功能,其工作电压在4.5V—5.5V范围,使用直接电平/边缘存

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