基于单片机的果园环境温度检测及报警系统21883.docx
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1、毕业设计说说明书基于单片机机的果园园环境温温度检测测报警系系统设计计专业自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期2013年年6月55日毕业设计说说明书(毕毕业论文文)独创性声明明本人声明所所呈交的的毕业设设计说明明书(毕毕业论文文)是本本人在导导师指导导下进行行的研究究、设计计工作后后独立完完成的。除除了文中中特别加加以标注注和致谢谢的地方方外,说说明书中中不包含含其他人人己经发发表或撰撰写过的的研究成成果。对对本文的的研究所所做贡献献集体和和个人,均均己在说说明书中中作了明明确的说说明并表表示谢意意。本人人完全意意识到本本声明的的法律后后果由本本人承担担。毕业设计说说明书(毕毕业论文文)作者者
2、签名(手写): 日期: 年 月 日日指导教师签签名(手手写):日期: 年 月 日日基于单片机机的果园园环境温温度检测测报警系系统设计计摘 要:温度是是人们在在农业生生产中经经常需要要测量和和控制的的一个量量,而基基于单片片机的果果园环境境温度测测量和报报警系统统使得温温度测量量与报警警更加的的直观、准准确,它它具有使使用方便便、性能能可靠的的优点。主主要讨论论了在果果园的环环境下的的温度测测量及报报警的处处理方法法和系统统构成。基基于数字字传感器器DS118B220的性性能特点点,利用用单片机机和简单单的接口口电路组组成一个个温度测测量及报报警系统统,通过过键盘和和LEDD显示数数码管对对温度
3、进进行显示示和对温温度报警警上下限限进行设设置。给给出了相相关的应应用电路路和软件件程序。该该系统的的温度的的测量范范围在55- +1000之间,它它的测量量的精度度为0.1。这个个系统完完全满足足了果园园的温度度测量及及报警需需求。随着单片机机技术和和半导体体技术的的发展,这这种智能能化的温温度测量量及报警警技术将将会慢慢慢取代传传统的温温度测量量技术,使使得温度度测量技技术朝着着更加智智能化和和自动化化的方向向发展。关键字:果果园环境境;单片片机;温温度传感感器DSS18BB20;温度测测量及报报警TheDeesiggn oofBaseed oon SSinggle-chiip OOrch
4、hardd Ambiientt Tempperaaturre DDeteectiion andd Alarrm SSysttemAbstrractt: TTempperaaturre iis tthatt peeoplle iin aagriicullturral prooducctioon oofteen nneedd too meeasuure andd coontrrol an amoountt, aand miccrocconttrolllerr-baasedd orrchaard ambbiennt ttempperaaturre mmeassureemennt aand temmp
5、erratuure meaasurremeent alaarm andd allarmm syysteem mmakees mmoree inntuiitivve, acccuraate, annd iit iis eeasyy too usse, relliabble perrforrmannce advvanttagees. maiinlyy diiscuussees tthe orccharrd eenviironnmennt ttempperaaturre mmeassureemennt aand alaarm proocesssinng mmethhod andd syysteem
6、cconffiguurattionn. BBaseed oon tthe perrforrmannce chaaraccterristticss off diigittal sennsorr DSS18BB20, ussingg SCCM aand simmplee innterrfacce ccirccuitt a temmperratuure meaasurremeent andd allarmm syysteem, thrrouggh tthe keyyboaard andd LEED ddispplayy diigittal temmperratuure dissplaay aand
7、temmperratuure alaarm limmit setttinngs. Thheree giivess thhe rreleevannt aappllicaatioon ccirccuitt annd ssofttwarre pproggramms. Thee syysteem ttempperaaturre mmeassuriing rannge -555 - +1000 beetweeen, itts mmeassureemennt aaccuuraccy oof 00.1 . TThe sysstemm fuullyy meeetss thhe oorchhardd teemp
8、eeratturee meeasuuremmentt annd aalarrm rrequuireemennts.With chiip ttechhnollogyy annd ddeveeloppmennt oof ssemiiconnducctorr teechnnoloogy, thhis inttellligeent temmperratuure meaasurremeent andd allarmm teechnnoloogy willl ggradduallly repplacce tthe traadittionnal temmperratuure meaasurremeent t
9、ecchnoologgy, makkingg thhe ttempperaaturre mmeassureemennt aand auttomaatioon ttechhnollogyy toowarrds morre iinteelliigennt ddireectiion.Key WWordds: Orccharrd eenviironnmennt;Micrrocoontrrolller;Tempperaaturre ssenssor DS118B220;TTempperaaturre mmeassureemennt aand alaarm目 录1 课题概概述11.1 课课题背景景和意义义
10、11.2 课课题研究究的内容容及要求求12 整体方方案的论论证与设设计32.1 系系统的基基本设计计思想332.2 系系统模块块结构论论证33 系统硬硬件设计计53.1 单单片机SSTC889C55253.2 温温度传感感器63.3系统统概述883.4模块块化系统统设计994 软件设设计1444.1 程程序设计计流程1144.2 程程序编写写175 硬件调调试1885.1 静静态检查查185.2 通通电检查查185.3软件件调试及及软硬件件联调1185.4硬件件实物图图186 结束语语19参考文献220致谢21附录22附录1:程程序清单单22附录2:电电路原理理图344附录3:PPCB布布线图
11、335附录4:PProtteuss仿真图图36附录5:实实物图337附录6:元元器件清清单399基于单片机机的果园园环境温温度检测测报警系系统设计计1 课题概概述1.1课题题背景和意意义谈到温度,大大家并不不陌生。尽尽管温度度充满在在我们生生活当中中,但是是很多人人认识到到的温度度只是一一个抽象象的名次次,只是是看天气气预报时时才会去去在意。在在人类的的生活环环境中,温温度扮演演着极其其重要的的角色。我们在平时时一般用用几个简简单的词词语来表表达对温温度的感感知,比比如:冷冷、凉、温温、热、烫烫等,但但是这样样的表述述是很有有限的。冰冰块和凉凉水都是是很冷的的,但是是它们冷冷的程度度又是不不一
12、样的的。因此此,为了了能够更更加精确确地表述述出物体体的把物物体具体体的冷或或热,就就使用了了一个概概念温度。而而要准确确地测量量物体的的温度需需要使用用的便是是温度计计。人们在农业业生产活活动中需需要根据据气温的的变化,及及时地采采用相应应的农业业生产方方式,这这对农业业生产是是十分重重要的。而而一个简简单,方方便,可可靠的温温度测量量系统就就大大方方便了农农业生产产活动。在在果园种种植过程程中,果果农需要要对果园园的环境境温度有有着准确确而又实实时的掌掌握,这这样才能能进行相相应的农农业活动动,来降降低温度度对果树树成长的的约束,增增加果实实的产量量,给果果农带来来可观的的经济效效益。随着
13、人们对对水果的的需求增增加,大大规模的的果园越越来越多多。果园园的温度度检测及及控制已已经成为为一个重重要的课课题。传传统的温温度测量量是在果果园中放放置一个个酒精或或者水银银温度计计,通过过读取温温度计的的度数来来知道果果园的实实际温度度,这种种的温度度测量方方法还是是比较落落后和浪浪费劳动动力的,而而且不是是很方便便。随着着果园的的规模越越来越大大,这种种传统的的温度测测量措施施就出现现了很大大的局限限性,于于是果园园种植对对温度检检测技术术的要求求越来越越高。由于电子技技术的发发展到超超大规模模的集成成电路阶阶段段,功功能强大大但体积积更小的的单片微微型计算算机就诞诞生了,因因为它的的价
14、格低低廉,所所以单片片机被全全面应用用在家用用电器、军军事武器器、电子子仪器、工工业生产产、节能能环保、智智能机器器等广阔阔的领域域,使得得设计简简化,成成本降低低,还提提高了产产品的质质量和功功能,使使产品更更加智能能化、小小型化。采采用单片片机来对对温度进进行检测测,不仅仅具有控控制方便便、组态态简单和和灵活性性大等优优点而且且还可以以大幅度度提高被被控温度度的技术术指标,从从而能够够大大提提高产品品的质量量和数量量。单片片机以其其功能强强、体积积小、可可靠性高高、造价价低和开开发周期期短等优优点,成成为自动动化和各各个测控控领域中中必不可可少且广广泛应用用的器件件,尤其其在日常常生活中中
15、也发挥挥越来越越大的作作用。因因此,单单片机对对温度的的测量控制制问题是是一个工工农业生生产中经经常会遇遇到的问问题。基基于此,本本课题围围绕应用用于果园园的基于于单片机机的温度度测量及及报警系系统展开开应用研研究工作作。1.2 课课题研究究的内容容及要求求本文所要研研究的课课题是基基于单片片机控制制的果园园环境测测量报警警系统。主主要是介介绍了对对气温的的显示及及报警,实实现了温温度的实实时显示示及控制制。气温温测量部部分提出出了用DDS188B200、STTC899C522单片机机及LEED的硬硬件电路路完成对对气温的的实时检检测、显显示及超超出设定定的上下下限温度度的报警警。本系统具体体
16、控制功功能如下下:(1)能够够对气温温进行连连续测量量,通过过十进制制数码管管来显示示气温。(2)能够够满足日日常的温温度测量量要求。(3)超出出报警上上下限能能够发出出报警,并并且能通通过按键键来设定定报警温温度的上上下限。2 整体方方案的论论证与设设计2.1 系系统的基基本设计计思想该系统是以以STCC89CC52单单片机为为核心,通通过单片片机控制制测温电电路(DDS188B200)获取取温度值值,然后后通过数数码管显显示电路路显示出出来,并并且对测测的温度度值跟设设定的值值进行比比较,如如果不在在设定范范围就通通过报警警电路发发出报警警,报警警温度的的值通过过按键电电路进行行设定。系统
17、结构框框图如图图2-11:图2-1系系统结构构框图2.2 系系统模块块结构论论证2.2.11 测温温模块论论证与选选择方案一:采采用ADD5900温度传传感器,AAD5990是美美国模拟拟器件公公司的电电流输出出型温度度传感器器,其电电源电压压范围为为4330V,输出电电流2223A(50)4423A(1500),灵灵敏度为为1A/。适用用于多点点温度测测量和远远距离温温度测量量。方案二:采采用温度度传感器器DS118B220,温温度传感感器DSS18BB20可可以分为为三脚TT0-992直插插式和八八脚S00IC贴贴片式。贴贴片式不不常用,所所以我选选择的是是直插式式封装。温温度传感感器DS
18、S18BB20它它的体积积更加小小、性能能更突出出、工作作更加稳稳定、功功耗更低低、兼容容大多数数单片机机,它可可以直接接输出数数字量的的温度信信号供处处理器处处理。从性价比方方面综合合考虑选选择方案案二。2.2.22 单片片机模块块论证与与选择方案一:采采用STTC899系列单单片机,其其架构简简单,相相对熟悉悉,价格格便宜,完完全满足足设计的的要求,焊焊接起来来也是比比较方便便。方案二:选选用飞思思卡尔单单片机,飞飞思卡尔尔单片机机功能强强大,但但是价格格相对较较高,而而且对此此不熟悉悉。因此,选择择方案一一。2.2.33显示模模块论证证与选择择方案一:采采用LCCD液晶晶显示器器作为显显
19、示模块块核心。LLCD显显示器节节能环保保,显示示直观。方案二:采采用8段段LEDD数码管管作为显显示模块块核心。数数码管显显示器件件相对便便宜,体体积更小小巧。因此,选择择方案二二。2.2.44报警模模块论证证与选择择方案一:采采用语音音播报系系统作为为报警模模块的核核心。该该方案更更具人性性化、智智能化,但但是相对对成本过过高工作作量偏大大。方案二:采采用蜂鸣鸣器作为为报警模模块的核核心。该该方案使使用的硬硬件很少少,电路路设计和和实物焊焊接都很很方便,软软件设计计也容易易,性价价比较高高。因此,选择择方案二二。2.2.55电源模模块论证证与选择择方案一:采采用USSB为设设备供电电,该方
20、方案容易易实现,能能够直接接使用计计算机的的USBB接口供供电。电电脑的UUSB接接口属于于接口电电源,要要并联耦耦合电容容进行缓缓冲。方案二:采采用将2220伏伏、500赫兹的的交流电电转换为为5V的的直流电电作为供供电电源源。该方方案实施施简单,电电路搭建建方便,可可作为单单片机开开发常备备电源使使用。方案三:采采用干电电池串并并联到55V作为为电源模模块。该该方案也也很容易易实现,不不需要设设计额外外的电路路,但是是由于电电池消耗耗,使得得电源不不是很稳稳定,长长时间带带负载后后电压会会降低,可可能使电电路无法法长时间间的平稳稳工作。因此,选择择方案一一。3 系统硬硬件设计计3.1 单单
21、片机SSTC889C552单片机的分分类有很很多,按按应用的的范围可可以划分分为专业业型和通通用型。专专用型是是根据某某些特定定的产品品而设计计的,例例如用于于汽车发发动机的的单片机机。通用用型的单单片机又又分为非非总线型型和总线线型或者者8位和166位,总总线型的的具有并并行三条条总线,可可以很方方便的扩扩展外围围设备。非非总线型型没有总总线引脚脚,芯片片体积小小,要扩扩展可通通过I/O口,因因此非线线型更适适合中小小系统。STC899C522单片机机标准的的40引引脚双列列直插式式集成电电路芯片片的引脚脚图如图图3-11:图3-1 STCC89CC52引引脚图采用STCC89系系列单片片机
22、,主主要考虑虑到STTC系列列的单片片机的诸诸多优点点:(1)不容容易受干干扰:对抗静电能能力高;很容易易实现22千伏/4千伏伏快速脉脉冲的干干扰实验验;电压压范围大大,对电电源要求求低;宽宽温度范范围,40855;I/O口通通过过防防干扰强强化;单单片机内内部供电电的电源源系统经经过防干干扰强化化;单片片机内部部的时钟钟电路经经过特殊殊处理;单片机机内部的的复位电电路经过过特殊处处理;单单片机内内部的看看门狗电电路经过过特殊处处理。(2)三种种方法减减少单片片机的时时钟对外外部的电电磁干扰扰:禁止ALEE输出;如果使使用每个个机器周周期为六六个时钟钟周期,外外面的时时钟周期期就可以以减少一一
23、半;单单片机时时钟振荡荡器增益益可设为为1/22Gaiin。(3)超低低功耗:掉电模式:典型功功耗00.1A;空空闲模式式:典型型功耗22mA;正常工工作模式式:典型型功耗44mA-7mAA;在掉掉电模式式下接收收到外部部中断就就会被唤唤醒,一一般使用用电池作作为电源源,例如如电表、警警报器、水水压表、便便携设备备等。(4)在系系统可编编程,无无需编程程器,可可远程升升级。(5)可送送STCC-ISSP下载载编程器器,1万万片/人人/天。(6)可供供应内部部集成MMAX8810专专用复位位电路单单片机。STC899C522单片机机的内部部结构如如图3-2:图3-2单单片机内内部结构构图3.2
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