開題報告---倉庫溫度濕度參數(shù)顯示

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　課題名稱 倉庫溫度、濕度綜合參數(shù)顯示器_ </p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級

2、</p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　定稿日期： 2010 年 12月25 日</p

3、><p>　　倉庫溫度、濕度綜合參數(shù)顯示器</p><p>　　摘要：目前，倉儲式物流企業(yè)快速發(fā)展、迅速崛起。實際應(yīng)用中，溫度、濕度等環(huán)境條件對該類企業(yè)可以說是嚴格監(jiān)控的目標，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大，需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀，因此，該課題對倉儲式企業(yè)

4、來說，具有實際應(yīng)用價值，可以有效保證企業(yè)的服務(wù)品質(zhì)和正常運轉(zhuǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機，LED顯示，溫度傳感器，溫度傳感器</p><p><b>　　1 文獻綜述</b></p><p>　　防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測

5、工作[1]。傳統(tǒng)測量溫度和濕度的方法是通過干濕度表、雙金屬式測量計和溫度試紙等測試儀器，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的倉庫進行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力，效率低且測量的溫度及濕度的誤差大，隨機性大[2]。利用單片機的倉庫溫度和濕度自動測試儀的組成和原理能解決這個問題[2]。</p><p>　　可以使用傳感器把測得的數(shù)據(jù)給單片機，人們通常將能把被測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)化為與之有確定對

6、應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量輸出的裝置稱為傳感器 [7,8,9]。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，可以容易地將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新一代的所謂“智能化測量控制系統(tǒng)”[10,11,12]。利用LED顯示技術(shù)，能把傳感器測得的數(shù)據(jù)通過單片機的處理傳輸?shù)斤@示器上，基于單片機的LED顯示屏控制電路，可實現(xiàn)一行任意多個文字圖形符號的水平平滑移動顯示，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、學(xué)校、商場、店鋪、公共場所等進行文字廣告宣傳，信息發(fā)布等[13,14]。&l

7、t;/p><p>　　MCS-51系列單片機的應(yīng)用很廣泛，是學(xué)習(xí)單片機技術(shù)較好的系統(tǒng)平臺，同時也是開發(fā)單片微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)的一個重要系列。一片MCS-51系列芯片內(nèi)部包含有1個8位CPU、振蕩器和時鐘電路，4K/8K字節(jié)的程序存儲器（ROM或EPROM），128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，可尋址外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器（各64K字節(jié)）,2個16位定時器/計數(shù)器，5/6個中斷源，提供2個終端優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)程序嵌套

8、。具有位尋址功能，有較強的布爾處理能力 [4,5,6]。</p><p>　　2 選題背景及其意義</p><p>　　目前，倉儲式物流企業(yè)快速發(fā)展、迅速崛起。在進行倉庫管理時，對庫房的環(huán)境控制，有時候是非常有必要的，不管是對貨品，還是對貨架，溫度和濕度的有效控制，都有著至關(guān)重要的作用，為了維護倉儲商品的質(zhì)量完好，創(chuàng)造適宜商品存儲的環(huán)境，當庫房內(nèi)的濕度和溫度適宜商品存儲時，就要設(shè)法防止庫外

9、氣候?qū)靸?nèi)的不利影響；當庫內(nèi)濕度和溫度不適宜商品儲存時，就要及時采取有效措施調(diào)節(jié)庫內(nèi)的溫濕度。傳統(tǒng)的方法是人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。實際應(yīng)用中，溫度、濕度等環(huán)境條件對該類企業(yè)可以說是嚴格監(jiān)控的目標，所以利用傳統(tǒng)的方法很不利于商品的存儲，以為它無法有效的監(jiān)控當前的溫度濕度的實時數(shù)據(jù)，所以利用傳感器測量倉庫內(nèi)的溫度和濕度，通過單

10、片機的處理，利用LED電子顯示屏的顯示可以直觀的看到當前倉庫內(nèi)的溫度和濕度的具體情況，便于能及時處理和解決庫房內(nèi)一些不利于商品儲存的因素</p><p>　　本課題中倉庫溫度濕度參數(shù)顯示系統(tǒng)主要是，利用傳感器搜集數(shù)據(jù)，利用單片機的處理和分析，顯示到LED電子顯示屏上。</p><p><b>　　3 研究內(nèi)容</b></p><p>　　3.1

11、 溫度傳感器的基本工作原理</p><p>　　溫度是反映了物體冷暖的程度，與自然界中的各種物理量和化學(xué)過程相聯(lián)系。溫度傳感器分兩種大類：接觸式傳感器，非接觸式傳感器。接觸式傳感器有①膨脹式溫度計②熱電阻溫度計③熱電偶溫度計④其他原理的溫度計，原理是使用溫度敏感元件與被測對象接觸，經(jīng)過換熱后兩者溫度相等的方法。而非接觸式的溫度計有①輻射式溫度計②光纖式溫度計，它的原理是溫度元件不與被測對象發(fā)生接觸，而是通過輻射能

12、量進行熱交換，由輻射能的大小來推算被測物體的溫度</p><p>　　3.2 濕度傳感器的基本工作原理</p><p>　　濕度傳感器，基本形式都是利用濕敏傳感材料對水分子的吸附能力或?qū)λ肿赢a(chǎn)生物理效應(yīng)的方法測量濕度。濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值

13、都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。主要的幾種濕度傳感器是：1、氯化鋰濕度傳感器2、碳濕敏元件3、氧化鋁濕度計4、陶瓷濕度傳感器等等</p><p>　　3.3 89S51單片機的工作原理</p><

14、;p>　　單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能，有些還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。</p><p>　　AT89S51/LS51單片機是低功耗的、具有4KB在線課編程Flash存儲器的單片

15、機。它與通用80C51系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容。片內(nèi)的Flash可允許在線重新編程，也可使用非易失性存儲器編程。他將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上，形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能性價比的微控制器。</p><p>　　AT89S51/LS51具有如下特性：</p><p>　　--片內(nèi)程序存儲器含有4KB的Flash存儲器，允許在線編程，檫寫周期可達1000

16、次；</p><p>　　--片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含128字節(jié)的RAM；</p><p>　　--I/O口具有32根可編程I/O線；</p><p>　　--具有兩個16位I/O線；</p><p>　　--中斷系統(tǒng)具有6個中斷源、5個終端矢量、2個中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；</p><p>　　--串行口是一個全雙工的串行通

17、信口；</p><p>　　--具有兩個數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1；</p><p>　　--低功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式；</p><p>　　--包含3級程序鎖定位；</p><p>　　--AT89S51的電源電壓為4.0-5.5V，AT89LS51的電源電壓為2.7-4.0V；</p><p>　　-

18、-振蕩器頻率0-33MHz（AT89S51），0-16MHz(AT89LS51);</p><p>　　--具有片內(nèi)看門狗定時器；</p><p>　　--靈活的在線片內(nèi)編程模式（字節(jié)和頁編程模式）；</p><p>　　--具有斷電標志模式POF；</p><p>　　3.4 LED電子顯示器 </p><p>　　

19、①LED電子顯示屏簡介</p><p>　　LED顯示屏（LED display）：又叫電子顯示屏或者飄字屏幕。是由LED點陣組成，通過紅色或綠色燈珠的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內(nèi)容可以隨時更換，各部分組件都是模塊化結(jié)構(gòu)的顯示器件。通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。顯示模塊由LED燈組成的點陣構(gòu)成，負責發(fā)光顯示；控制系統(tǒng)通過控制相應(yīng)區(qū)域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內(nèi)容，恒舞動卡主要是播放

20、動畫的；電源系統(tǒng)負責將輸入電壓電流轉(zhuǎn)為顯示屏需要的電壓電流。</p><p>　　LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。</p><p>　　LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。

21、LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展</p><p>　　②LED顯示屏的性能和功用</p><p>　　發(fā)光亮度強 在可視距離內(nèi)陽光直射屏幕表面時,顯示內(nèi)容清晰可見。</p><p>　　超級灰度控制 具有1024-4096級灰度控制,顯示顏色16.7M以上,色彩清晰逼真,立體感強。

22、　</p><p>　　靜態(tài)掃描技術(shù) 采用靜態(tài)鎖存掃描方式,大功率驅(qū)動,充分保證發(fā)光亮度。</p><p>　　自動亮度調(diào)節(jié) 具有自動亮度調(diào)節(jié)功能,可在不同亮度環(huán)境下獲得最佳播放效果. 　　全面采用進口大規(guī)模集成電路,可靠性大大提高,便于調(diào)試維護。</p><p>　　全天候工作 完全適應(yīng)戶外各種惡劣性環(huán)境,防腐,防水,防潮,防雷，抗震整體性能強、性價比高、顯示性能

23、好,像素筒可采用P10mm、P16mm等多種規(guī)格。</p><p>　　先進的數(shù)字化視頻處理，技術(shù)分布式掃描，模塊化設(shè)計/恒流靜態(tài)驅(qū)動，亮度自動調(diào)節(jié)， 　</p><p><b>　　超高亮純色象素。</b></p><p>　　影像畫面清晰、無抖動和重影，杜絕失真。</p><p>　　視頻、動畫、圖表、文字、圖片等各

24、種信息顯示、聯(lián)網(wǎng)顯示、遠程控制.LED的色彩與工藝</p><p>　?、跮ED的缺點和優(yōu)點</p><p><b>　　常見的方案的比較：</b></p><p>　　1． 點陣模塊方案：最早的設(shè)計方案，由室內(nèi)偽彩點陣屏發(fā)展而來</p><p>　　優(yōu)勢： 原材料成本最有優(yōu)勢，且生產(chǎn)加工工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定。 　　缺點：

25、 色彩一致性差，馬賽克現(xiàn)象較嚴重，顯示效果較差。</p><p>　　2．單燈方案： 為解決點陣屏色彩問題，借鑒戶外顯示屏技術(shù)的一種方案，同時將戶外的像素復(fù)用技術(shù)（又叫像素共享技術(shù)，虛擬像素技術(shù)）移植到了室內(nèi)顯示屏。</p><p>　　優(yōu)勢： 色彩一致性比點陣模塊方式的好。 　　缺點： 混色效果不佳，視角不大，水平方向左右觀看有色差。加工較復(fù)雜，抗靜電要求高。實際像素分辨率做到10000

26、點以上較難。</p><p>　　3．貼片方案： 采用貼片發(fā)光管為顯示元件的方案。</p><p>　　優(yōu)勢：色彩一致性，視角等重要顯示指標是現(xiàn)有方案里最好的一種，特別是三合一表貼的混色效果非常好。 　　缺點：加工工藝麻煩，成本太高。</p><p>　　4。亞表貼方案：實際上是單燈方案的一種改進，現(xiàn)在還在完善之中。</p><p>　　優(yōu)勢

27、：在顯示色彩一致性，視角等首要指標和標貼方案差別不大了，但成本較低，顯示效果很好，分辨率理論上可以做到17200以上。 　　缺點：加工還是較復(fù)雜，抗靜電要求高。</p><p>　　3.5 信號的處理和分析（A/D轉(zhuǎn)換）</p><p>　　AD轉(zhuǎn)換就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便pc等進行處理，一般用來作為數(shù)據(jù)采集。所謂多少位就是一個轉(zhuǎn)換精度的問題，比如說12bit，如果你的量程為a，那么

28、代表它能實現(xiàn)對最小值為a除以2的12次方進行轉(zhuǎn)化，也即是所能讀出的最小刻度；通道數(shù)就是就是能同時轉(zhuǎn)換多少路模擬量，16通道代表16路</p><p>　　下面簡要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。 </p><p>　　1）積分型（如TLC7135） </p><p>　　積分

29、型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率， 但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。 </p><p>　　2）逐次比較型（如TLC0831） </p><p>　　逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器

30、輸出進行比較，經(jīng)n次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。 </p><p>　　3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510） </p><p>　　并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。 </p><

31、p>　　串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為 Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度 又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高

32、，電路 規(guī)模比并行型小。 </p><p>　　4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)調(diào)制型（如AD7705） </p><p>　　Σ-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。 </p><p>　　5）電容陣列逐次比較型 </p>

33、;<p>　　電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高 精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。 </p><p>　　6）壓頻變換型（如AD650） </p><p>　　壓頻變

34、換型（Voltage-Frequency Converter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然 后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。其優(yōu)點是 分辯率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4 工作特色及其難點，擬采取的解決措施<

35、;/p><p>　　4.1 工作特色及其難點</p><p>　　實際應(yīng)用中，溫度、濕度等環(huán)境條件對該類企業(yè)可以說是嚴格監(jiān)控的目標，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。該課題對倉儲式企業(yè)來說，具有實際應(yīng)用價值，可以有效保證企業(yè)的服務(wù)品質(zhì)和正常運轉(zhuǎn)。所以設(shè)計的這個系統(tǒng)就能很好的解決上述問題，能使倉儲物流的貨品保存安全性得到很大的提升，方便管理人員管理<

36、/p><p>　　但是這個系統(tǒng)也存在許多難點需要克服</p><p>　　溫度濕度采集的準確性和周圍客觀情況對傳感器的影響。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的與單片機和傳感器的的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲的的數(shù)據(jù)掉電保護</p><p><b>　　系統(tǒng)時鐘的設(shè)定</b>

37、;</p><p>　　溫度濕度過高或者過低時的報警設(shè)置及其準確性</p><p>　　4.2 擬采取的解決措施</p><p>　　⑴使用精度高的溫濕度傳感器解決周圍客觀情況對傳感器的影響。</p><p>　?、七x擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器，完善編程和連接，消除存在的隱患。</p><p>　?、菃纹瑱C系統(tǒng)內(nèi)的RAM數(shù)據(jù)

38、是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一旦丟失后果不堪設(shè)想，因此掉電保護是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電的瞬間系統(tǒng)能自動保護RAM中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當電源恢復(fù)正常供電后能恢復(fù)到掉電前的工作狀態(tài)。</p><p>　　⑷采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。59S51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微

39、調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器。</p><p>　?、墒褂脡弘娛椒澍Q器然后通過單片機的1根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。</p><p>　　5 論文工作量及預(yù)期進度</p><p>　　2010年11月----2010年12月：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總體方案，翻譯有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻，書寫開題報告。</p><p>　　2011年

40、2月---- 2011年3月：學(xué)習(xí)89S51單片機系統(tǒng)開發(fā)工具進行設(shè)計。</p><p>　　2011年3月---- 2011年3月：進行方案論證。</p><p>　　2011年3月---- 2011年4月：進行系統(tǒng)總體編程及調(diào)試。</p><p>　　2011年4月---- 2011年4月：與硬件部分的整合。</p><p>　　2010

41、年4月---- 2011年5月：編寫畢業(yè)論文。</p><p>　　2010年5月---- 2011年6月：畢業(yè)答辯準備和答辯。</p><p>　　6 預(yù)期成果及其可能的創(chuàng)新點</p><p>　　預(yù)期成果：完成一個基于89S51單片機的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動測量當前室內(nèi)的溫度和濕度，把測得的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換輸送給單片機。經(jīng)過處理和分析把測得數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上。

42、然后設(shè)計一個報警電路，當溫度和濕度高于或者低于一個限定值時，自動鳴響蜂鳴器報警通知。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 左現(xiàn)剛. 賈蒙. 基于微控制器的倉庫溫度濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 內(nèi)江科技, Neijiang Science & Technology, 2010，（2）:61.</p><p

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