基于单片机(粮仓)的温度控制毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机(粮仓)的温度控制毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

交通大学毕业设计（论文） 6 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟 /日历和31 字 节静态 RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。 实时时钟 /日历电路提供秒分时日、日期月年的信息。 每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式。 DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线： RES 复位、 I/O 数据线、 SCLK 串行时钟。 时钟 RAM的读 /写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信， DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于 1 毫瓦 [4]。 DS1302 是由 DS1202 改进而来，增加了以下的特性：双电源管 脚用于主电源和备份电源供应； Vcc1 为可编程涓流充电电源；附加七个字节存储器；它广泛应用于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。 传感电路设计 此模块是整个电路设计的信号采集及初步处理的模块，由温湿度传感器芯片 SHT11构成， 如图 所示。 (1) SHT11 简介 SHT11 是瑞士 Ssirion 公司推出的一款 集 数字温湿度传感器于一体 的 传感器芯片。 温湿度传感器 SHT11 集温度传感器和湿度传感器于一体， 因此采用 SHT11 进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接 口简单等优点；另外 SHT11 芯片内部集成了 14 位 A/D 转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。 该芯片已经广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。 其主要特点如下： ① 高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、 A/D 转换和加热器等功能集成到一个芯片上； ② 提供二线数字串行接口 SCK 和 DATA，接口简单，支持 CRC 传输校验，传输可靠性高； ③ 测量精度可编程调节，内置 A/D 转换器 （ 分辨率为 8～ 12 位，可以通过对芯片内部寄存器编程选择 ） ； ④ 测量精确度高，由于同时集成温湿度 传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能； ⑤ 封装尺寸超小 ( mm mm)，测量和通信结束后，自动转入低功耗模式； ⑥ 高可靠性，采用 CMOSens 工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。 兰州交通大学毕业设计（论文） 7 图 SHT11 传感器电路 (2) SHT11 的内部结构和工作原理 温湿度传感器 SHT11 将温度感测、湿度感测、信号变换、 A/D 转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图 所示。 该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度 敏感元件。 这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大，然后进入一个 14 位的 A/D 转换器，最后经过二线串行数字接口输出数字信号。 SHT11 在出厂前，都会在恒湿或恒温环境 中 进行校准，校准系数存储在校准寄存器中，在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。 此外， SHT11 内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将SHT11 的温度升高 5℃左右，同时功耗也会有所增加。 此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。 在高湿 (95％ RH)环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。 加热后 SHT11 温度升高、相对湿度降低，较加热前，测量值会略有差异 [5]。 G N DD A T AS C KA / D 转 换 器温 度 传 感 器湿 度 传 感 器运 算放 大 器校 准 寄 存 器二 线 串行 数 字接 口 和C R C 校验V C C 图 SHT11 内部结构图 表 SHT11 控制指令代码 命令代码 含 义 00011 测量温度 00101 测量湿度 00111 读内部状态寄存器 00110 写内部状态寄存器 11110 复位命令，使内部状态寄存器恢复默认值。 下一次命令前至少等待 11ms 兰州交通大学毕业设计（论文） 8 其他 保留 微处 理器是通过二线串行数字接口与 SHT11 进行通信的。 通信协议与通用的 I2C总线协议是不兼容的，因此需要用通用微处理器 I/O 口模拟该通信时序。 微处理器对SHT11 的控制是通过 5 个 5 位命令代码来实现的，命令代码的含义如 表 所示。 (3) SHT11 应用设计 ① 湿度线性补偿和温度补偿 SHT11 可通过 DATA 数据总线直接输出数字量湿度值。 该湿度值称为“相对湿度”，需要进行线性补偿和温度补偿后才能得到较为准确的湿度值。 由于相对湿度数字输出特性呈一定的非线性，因此为了补偿湿度传感器的非线性， 要对 湿度值 加以修 正 ， 修正 式如式 所示： *C*CCRH 2321l i n e a r RHRH SOSO  () 式中： RHlinear 为经过线性补偿后的湿度值， SORH 为相对湿度测量值， C C C3 为线性补偿系数。 由于温度对湿度的影响十分明显，而实际温度和测试参考温度 25℃有所不同，所以对线性补偿后的湿度值进行温度补偿很有必要。 补偿公式如式 所示： line a rRH RHSOT  )*t(t*2 5 )(RH 21t r u e () 式中： RHtrue 为经过线性补偿和温度补偿后的湿度值， T 为测试湿度值时的温度 (℃ )，t1 和 t2 为温度补偿系数。 ② 温度值输出 由于 SHT11 是采用 PTAT 能隙材料制成的温度敏感元件，因而具有很好的线性输出。 实际温度值可由式 算得。 S O T* T e m p e r 21 dd  () 式中： d1 和 d2 为特定系数， d1 的取值与 SHT11 工作电压有关， d2 的取值则与 SHT11 内部 A/D 转换器采用的分辨率有关。 ③ 露点计算 露点是一个特殊的温度值，是空气保持某一定湿度必须达到的最低温度。 当空气的温度低于露点时，空气容纳不了过多的水分，这些水分会变成雾、露水或霜。 露点可以根据当前相对湿度值和温度值计算得出，具体的计算公式如式 与式 所示： 兰州交通大学毕业设计（论文） 9 2)l o g 1 0 ()( 2 3 7 . 3 *7 . 50 . 6 6 0 7 7L o g E W RHSOT T  () 8 . 1 6 0 7 7l o g 2 3 7 . 3 ) ]*)l o g[ ( 0 . 6 6 0 7 7Dp EW EW () 式中： T 为当前温度值 ， SORH 为相对湿度值， Dp 为露点。 显示电路设计 此模块分为两个显示部分，一个部分是由 LCD1604 芯片组成的日期时间和实时温湿度显示的电路部分， 如图 所示。 另一部分是由 LCD128 64 液晶显示模块组成的电路部分 ，如图 所示。 LCD1604 是一个四行每行 16 字的液晶显示屏， D0D7 接 P0口， RS、 RW、 E 接 、 、 起控制作用。 LCD128 64 组成部分用来显示“温度和湿度的控制与测量” 及 “温度 ： ℃ ， 湿度： %” ，其作用是让人了解此实验的目的，作用不明显，这里不做重点介 绍。 图 LCD1604 显示及其连接电路 1604 采用标准的 16 脚接口，其中： 第 1 脚： VSS 为地电源。 第 2 脚： VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。 兰州交通大学毕业设计（论文） 10 第 5 脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址， 当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据线。 第 15～ 16 脚：空脚。 图 LCD128 64 显示及其连接电路 表 字符发生存储器中 的部分 字符代码 低位 高位 0000 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0000 (1) （ 1） 0 ∂ P \ p — タ 三 α P 0000 (2)。 1 A Q a q □ ァ チ ム 228。 q 0000 (3) 〞 2 B R b r Γ ィ 川 メ β θ 0000 (4) 3 C S c s ゥ ラ モ ε ∞ 0000 (5) $ 4 D T d t \ ェ ト セ μ Ω 0000 (6) % 5 E U e u ロ ォ ナ ュ B 0 0000 (7) amp。 6 F V F v テ カ ニ ョ P Σ 0000 (8) ＞ 7 G W g w ァ キ ヌ ラ g π 0000 (1) ( 8 H X h x ィ ク ネ リ ∫ 0000 (2) ) 9 I Y i y ゥ ケ ル — 1 y 0000 (3) * ： J Z j z ェ コ リ レ j 千 0000 (4) + ： K [ k { ォ サ ヒ ロ x 万 兰州交通大学毕业设计（论文） 11 0000 (5) フ ＜ L ￥ l ｜ セ シ フ ヮ ￠ 0000 (6) — = M ] m } ュ ス ソ + 0000 (7) ． ＞ N n ^ ョ セ ホ ハ 0000 (8) /。 O — o ← ッ ソ マ ロ 214。 1604 液晶模块内部的字符发生存储器 (CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，如表 [6]所示，每一个字符都有一个固定代码，比如大写的英文字母“ A”的代码是 01000001B(41H)，显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A”。 表 1604 液晶模块内部控制指令 指 令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 置数据存贮器地址 0 0 1 读忙标志或地址 0 1 BF 写数到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 其模块内部的控制器共有 11 条控制指令， 如 表 [7]所示。 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1 为高电平、 0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式 ， 设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 ； S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制 ， D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 ； C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。