基于单片机的果园环境温度检测及报警系统3089.docx
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1、毕业设计计说明书书基于单片片机的果果园环境境温度检检测报警警系统设设计专业自动化学生姓名名班级学号指导教师师完成日期期20133年6月月5日毕业设计计说明书书(毕业业论文)独创性声声明本人声明明所呈交交的毕业业设计说说明书(毕业论论文)是是本人在在导师指指导下进进行的研研究、设设计工作作后独立立完成的的。除了了文中特特别加以以标注和和致谢的的地方外外,说明明书中不不包含其其他人己己经发表表或撰写写过的研研究成果果。对本本文的研研究所做做贡献集集体和个个人,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。毕业设计计说明书书(毕业业论文
2、)作作者签名名(手写写): 日期: 年 月 日指导教师师签名(手写):日期: 年 月 日基于单片片机的果果园环境境温度检检测报警警系统设设计摘 要要:温度度是人们们在农业业生产中中经常需需要测量量和控制制的一个个量,而而基于单单片机的的果园环环境温度度测量和和报警系系统使得得温度测测量与报报警更加加的直观观、准确确,它具具有使用用方便、性性能可靠靠的优点点。主要要讨论了了在果园园的环境境下的温温度测量量及报警警的处理理方法和和系统构构成。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
3、管对对温度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。随着单片片机技术术和半导导体技术术的发展展,这种种智能化化的温度度测量及及报警技技术将会会慢慢取取代传统统的温度度测量技技术,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:果园环环境;单单片机;温度传传感器DDS188B200;温度度测量及及报警TheDDesiign ofBaseed oon SSinggle-chiip O
4、Orchhardd Ambiientt Tempperaaturre DDeteectiion andd Alarrm SSysttemAbsttracct: Temmperratuure is thaat ppeopple in agrricuultuurall prroduuctiion oftten neeed tto mmeassuree annd cconttroll ann ammounnt, andd miicrooconntroolleer-bbaseed oorchhardd ammbieent temmperratuure meaasurremeent andd teemp
5、eeratturee meeasuuremmentt allarmm annd aalarrm ssysttem makkes morre iintuuitiive, acccurratee, aand it is eassy tto uuse, reeliaablee peerfoormaancee addvanntagges. maainlly ddisccussses thee orrchaard envviroonmeent temmperratuure meaasurremeent andd allarmm prroceessiing metthodd annd ssysttem c
6、onnfigguraatioon. Bassed on thee peerfoormaancee chharaacteerissticcs oof ddigiitall seensoor DDS188B200, uusinng SSCM andd siimplle iinteerfaace cirrcuiit aa teempeeratturee meeasuuremmentt annd aalarrm ssysttem, thhrouugh thee keeybooardd annd LLED dissplaay ddigiitall teempeeratturee diispllay an
7、dd teempeeratturee allarmm liimitt seettiingss. TTherre ggivees tthe rellevaant apppliccatiion cirrcuiit aand sofftwaare proograams. Thhe ssysttem temmperratuure meaasurringg raangee -555 - +1000 beetweeen, itts mmeassureemennt aaccuuraccy oof 00.1 . TThe sysstemm fuullyy meeetss thhe oorchhardd tee
8、mpeeratturee meeasuuremmentt annd aalarrm rrequuireemennts.Withh chhip tecchnoologgy aand devveloopmeent of semmicoonduuctoor ttechhnollogyy, tthiss inntellliggentt teempeeratturee meeasuuremmentt annd aalarrm ttechhnollogyy wiill graaduaallyy reeplaace thee trradiitioonall teempeeratturee meeasuure
9、mmentt teechnnoloogy, maakinng tthe temmperratuure meaasurremeent andd auutommatiion tecchnoologgy ttowaardss moore inttellligeent dirrecttionn.Key Worrds: Orrchaard envviroonmeent;Micrrocoontrrolller;Tempperaaturre ssenssor DS118B220;TTempperaaturre mmeassureemennt aand alaarm目 录录1 课题题概述111.1 课题背背景
10、和意意义11.2 课题研研究的内内容及要要求12 整体体方案的的论证与与设计332.1 系统的的基本设设计思想想32.2 系统模模块结构构论证333 系统统硬件设设计53.1 单片机机STCC89CC52553.2 温度传传感器663.3系系统概述述83.4模模块化系系统设计计94 软件件设计1144.1 程序设设计流程程144.2 程序编编写1775 硬件件调试1185.1 静态检检查1885.2 通电检检查1885.3软软件调试试及软硬硬件联调调185.4硬硬件实物物图1886 结束束语199参考文献献20致谢211附录222附录1:程序清清单222附录2:电路原原理图334附录3:PCB
11、B布线图图35附录4:Protteuss仿真图图36附录5:实物图图37附录6:元器件件清单339基于单片片机的果果园环境境温度检检测报警警系统设设计1 课题题概述1.1课课题背景景和意义义谈到温度度,大家家并不陌陌生。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。我们在平平时一般般用几个个简单的的词语来来表达对对温度的的感知,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
12、不不一样的的。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。人们在农农业生产产活动中中需要根根据气温温的变化化,及时时地采用用相应的的农业生生产方式式,这对对农业生生产是十十分重要要的。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
13、益。随着人们们对水果果的需求求增加,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。由于电子子技术的的发展到到超大规规模的集集成电路路阶段段段,功能能强大但但体积更更小的单单片微型型计算机机就诞生生了,因因
14、为它的的价格低低廉,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
15、常生活中中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 课题研研究的内内容及要要求本文所要要研究的的课题是是基于单单片机控控制的果果园环境境测量报报警系统统。主要要是介绍绍了对气气温的显显示及报报警,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
16、系统具具体控制制功能如如下:(1)能能够对气气温进行行连续测测量,通通过十进进制数码码管来显显示气温温。(2)能能够满足足日常的的温度测测量要求求。(3)超超出报警警上下限限能够发发出报警警,并且且能通过过按键来来设定报报警温度度的上下下限。2 整体体方案的的论证与与设计2.1 系统的的基本设设计思想想该系统是是以STTC899C522单片机机为核心心,通过过单片机机控制测测温电路路(DSS18BB20)获取温温度值,然然后通过过数码管管显示电电路显示示出来,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
17、行行设定。系统结构构框图如如图2-1:图2-11系统结结构框图图2.2 系统模模块结构构论证2.2.1 测测温模块块论证与与选择方案一:采用AAD5990温度度传感器器,ADD5900是美国国模拟器器件公司司的电流流输出型型温度传传感器,其其电源电电压范围围为430VV,输出出电流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:采用温温度传感感器DSS18BB20,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
18、器DSS18BB20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。从性价比比方面综综合考虑虑选择方方案二。2.2.2 单单片机模模块论证证与选择择方案一:采用SSTC889系列列单片机机,其架架构简单单,相对对熟悉,价价格便宜宜,完全全满足设设计的要要求,焊焊接起来来也是比比较方便便。方案二:选用飞飞思卡尔尔单片机机,飞思思卡尔单单片机功功能强大大,但是是价格相相对较高高,而且且对此不不熟悉。因此,选选择方案案一。2.2.3显示示模块论论证与选选择方案一:采用LLCD液液晶显示示器作为为显
19、示模模块核心心。LCCD显示示器节能能环保,显显示直观观。方案二:采用88段LEED数码码管作为为显示模模块核心心。数码码管显示示器件相相对便宜宜,体积积更小巧巧。因此,选选择方案案二。2.2.4报警警模块论论证与选选择方案一:采用语语音播报报系统作作为报警警模块的的核心。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:采用蜂蜂鸣器作作为报警警模块的的核心。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,选选择方案案二。2.2.5电源源模块论论证与选选择方案一:采用UUSB为为设备供供电,该该方案容容
20、易实现现,能够够直接使使用计算算机的UUSB接接口供电电。电脑脑的USSB接口口属于接接口电源源,要并并联耦合合电容进进行缓冲冲。方案二:采用将将2200伏、550赫兹兹的交流流电转换换为5VV的直流流电作为为供电电电源。该该方案实实施简单单,电路路搭建方方便,可可作为单单片机开开发常备备电源使使用。方案三:采用干干电池串串并联到到5V作作为电源源模块。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,选选择方案案一。3 系统统硬件设设计3.1 单片机机ST
21、CC89CC52单片机的的分类有有很多,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。STC889C552单片片机标准准的400引脚双双列直插插式集成成电路芯芯片的引引脚图如如图3-1:图3-11 STTC899C522引脚图图采用STTC899系列单单片机,主主要
22、考虑虑到STTC系列列的单片片机的诸诸多优点点:(1)不不容易受受干扰:对抗静电电能力高高;很容容易实现现2千伏伏/4千千伏快速速脉冲的的干扰实实验;电电压范围围大,对对电源要要求低;宽温度度范围,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)三三种方法法减少单单片机的的时钟对对外部的的电磁干干扰:禁止ALLE输出出;如果果使用每每个机器器周期为为六个时时钟周期期,外面面的时钟钟周期就就可以减减少一半半
23、;单片片机时钟钟振荡器器增益可可设为11/2GGainn。(3)超超低功耗耗:掉电模式式:典型型功耗0.11A;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)在在系统可可编程,无无需编程程器,可可远程升升级。(5)可可送STTC-IISP下下载编程程器,11万片/人/天天。(6)可可供应内内部集成成MAXX8100专用复复位电路路单片机机。STC889C552单片片机的内内部结构构如图33-2:图3-22单片机机内部结结构图3
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