内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
引 言
电子计算机的产生和发展，使过去许多因为计算复杂而长期被搁置的数学难题得以解决，从而有力推动了科学技术的发展，推动了工农业生产、交通运输、空间技术及医疗卫生等事业的发展。特别是近10多年来，微处理机与微型计算机的发展，以深入到科研、国防、工业、农业、交通运输、宇航、医疗卫生、企业管理及人类社会生活的各个领域，有利推动了人类社会的进步。
为适应社会发展需要，微型计算机不断地更新换代，新产品层出不穷。在微型计算机的大家族中，近年来单片微型计算机异军突起，发展极为迅速。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域中都得到了广泛的应用。其中，由单片机组成控制系统，已成为单片机应用的发展趋势。
粮食是人类生存的必需品，温度与湿度是保存好粮食的先决条件，随着中国加入WTO和粮食市场的逐渐开放，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。
本课题设计的是粮库温湿度控制系统，是对一个粮库的温湿度进行控制，以保证粮库储粮的安全。粮库温湿度控制系统是以MCS-51系列单片机为核心构成控制系统。本课题完成了整个系统的硬件设计，提出了一种可以应用于中小型粮库的温湿度控制系统。
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第一章 绪 论
1.1 单片机的简介
1.1.1 单片机的发展
单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）简称单片机。它是一块芯片上集成了中央处理器（Central Processing Unit， CPU）、随机存取存储器（Random Access Memory， RAM）、只读存储器（Read Only Memory， ROM）、定时/计数器及I/O（Input/Output）接口电路等部件，构成一个完整的微型计算机。
单片机的发展历史并不长，它的产生和发展与计算机的产生和发展大体上同步，经历了四个阶段。
第一阶段（1970—1974年）：为4位单片机阶段。这种单片机的特点是：价格便宜，控制功能强，片内含有多种I/O接口，有的根据不同用途还配有许多专用接口，有些甚至还包括A/D转换，D/A转换，声音合成等电路。丰富的I/O功能大大增强了4位单片机的控制能力，从而使外部设备接口电路极为简单。4位单片机主要应用于录音机，摄像机，电视机，电冰箱，洗衣机，录像机和电子玩具等产品中。
第二阶段（1974—1978年）：为低中档8位单片机阶段。它是8位单片机的早期产品，以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表，这个系列的单片机在片内集成8位CPU，并行I/O口，8位定时/计数器，RAM和ROM等，无串行接口，中断处理较简单，片内RAM和ROM容量较小，且寻址范围不大于4KB。
第三阶段（1978—1983年）：为高档8位单片机阶段。这类单片机是在低中档基础上发展起来的，其性能有明显提高。以Intel公司的MCS-51系列单片机为代表，在片内增加了串行接口，有多级中断处理系统，16位定时/计数器，片内RAM， ROM容量增大，寻址范围可达64KB，有的片内带有A/D转换接口。这类单片机功能强，应用领域广，是目前各类单片机中应用最多的一种。
第四阶段（1983年至今）：为8位单片机巩固发展阶段及16位单片机，32位单片机推出阶段。此阶段主要特征是：一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足不同用户的需要；另一方面发展16位单片机、32位单片机及专用型单片机。16位单片机除了CPU为16位外，片内RAM为232B，ROM为8KB，片内带有高速输入输出部件，多通道10位A/D转换部件，中断处理为8级，其实时处理能力更强。近年来，各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制和
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生产阶段，32位单片机除了具有更高的集成度外，主振频率可达20MHz，这使32位单片机的数据处理速度比16位单片机快很多，性能比8位，16位单片机更加优越。
1.1.2 单片机的特点
由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要具有如下特点：
（1）有优异的性能价格比。
（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。
（3）控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。
（4）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
1.1.3 单片机的应用
由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：
（1）单片机在智能仪表中的应用。单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。
（2）单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。
（3）单片机在实时控制中的应用。单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，温度和湿度的自动控制、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统
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中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。
（4）单片机在分布式多机系统中的应用。在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。
（5）单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度。
1.2粮库温湿度控制原理
随着我国科技的快速发展和农业自动化程度的提高，粮库管理技术也将得到进一步改进。粮库一般较大，仓库库房数较多，测点可达数百个。粮仓温度湿度测量方法以及相应的智能控制一直是粮食保存的一个重要问题。
假设该粮库共有1个仓库，在每个仓库中要安装多个温湿度传感器，分布在该仓库的重要位置，每个温湿度传感器实际上是一个终端设备，也是该系统中的重要关键的设备。在每个设备中都有一个新型的温度传感器和湿度传感器，用于测量现场的温度和湿度，并将测量的温度湿度值，经0809发送到单片机上，以便控制整个粮库的各个测试点的温度湿度加以全面监视和控制管理。
对每个设备都要设置温度湿度监控的上限和下限值。当温度超过上限值时，说明该点的温度超过标准温度，则需要该系统直接启动本仓库中的空调设备降温，真正做到实时控制，同时也要向报警系统发送超温信号；当温度降到标准值时，则停止降温；如果温度低于下限值时，则要直接启动空调设备加热，并向报警系统报告，而当温度上升到标准值时停止加热。
湿度对粮食的保管是尤为重要的，如果相对湿度过大，粮食容易发霉腐烂，而相对湿度太小时，粮食过度干燥又容易变质。如果测量到相对湿度过大而超过上限值时，就要直接启动本仓库中的除湿设备排除过多的水分，同样也需要通过系统来启动除湿设备，当湿度降低到标准值时停止除湿。但同时也要将湿度超标的信号发送到报警系统；如果湿度降低到下限值时，也要直接启动本仓库的加湿设备进行加湿，防止过于干燥而使粮食变质。
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1.3粮库温湿度控制系统的整体设计
该系统选用了Intel公司生产的MCS-51系列中的8051作为微处理器，8051编程灵活，扩展空间大，可以用软件编程来辅助硬件工作，以完善整个系统的功能。
本系统首先通过键盘设定各项参数，包括储藏地点的温湿度限制。然后由温度、湿度检测电路时检测采集各储藏地点的温度、湿度。接着经由A/D转换模块将采集到的模拟信号转换为数字信号送到8051内部进行处理，同时在显示器上显示测试值，系统获得数据后和设定值比较，控制空调系统工作，以达到控制温度、湿度的目的，再通过通信线路向系统传输数据。本系统中温度、湿度均为缓变信号，且转换成的电平信号为低电平缓变信号，对A/D转换的要求不高，所以选用较为廉价的ADC0809。该芯片采用的是8位逐次逼近型A/D转换器，完全可以满足设计需要，并且可以根据需要扩展检测通路。温度检测主要采用集成温度传感器AD590；湿度检测主要采用电容式湿敏元件HS1101。另外，本系统还增添了看门狗和报警系统，使系统更加完善。图1.1为系统的整体设计。
电源 复位电路 8051 ADC 0809 温度检测电路 32K 程序存储 32K 数据存储器
时钟电路 8255 显示器 键盘 报警电路 湿度检测电路 温湿度开看门狗电路 关量 控 制 加 温加 湿 图1-1 系统总体设计框图
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