基于嵌入式系统的温湿度监控系统设计毕业论文_自动化毕业设计

基于嵌入式系统的温湿度监控系统设计毕业论文

2021-04-15更新

摘 要

随着科技的发展,温湿度采集控制在生产、生活中的应用极其广泛,几乎所有生产活动都需要在合适的温湿度下进行。该设计主要是基于嵌入式系统来实现温湿度监控。硬件部分分别由温度和湿度的采集电路模块、TFTLCD液晶显示模块、相对独立的按键、有源蜂鸣器模块、STM32F103RCT6等构成。该设计能实现随时随地的采集温湿度值并且由TFTLCD液晶屏显示,湿度超出上下限时蜂鸣器发出警报,温度超过上限时蜂鸣器发出警报并启动风扇实现降温处理。可以通过按键设定温湿度的上下限值,也可以设定时间。本设计基本可以完成所需的要求,可实现将采集到的温湿度保存到本机且掉电不丢失数据。满足试验对高精度和实时采集的需求,并能很好的在实际中得到应用。

关键词:嵌入式系统;温湿度;监测;按键设定

Design of Temperature and Humidity Monitoring System Based on Embedded System

ABSTRACT

With the development of science and technology, temperature and humidity acquisition and control is widely used in production and life. Almost all production activities need to be carried out under appropriate temperature and humidity. The design is mainly based on embedded system to achieve temperature and humidity monitoring. The hardware part consists of temperature and humidity acquisition circuit module, TFTLCD LCD display module, relatively independent keys, active buzzer module, STM32F103RCT6 MCU, relay module and fan. The design can collect temperature and humidity at anytime and anywhere, and display by TFTLCD screen. The temperature is too high to alarm, the humidity exceeds the upper and lower limits to alarm, and control relays and fans to achieve cooling, humidity reduction or heating. The upper and lower limits of temperature and humidity can be set by keystrokes, and the time can also be set. After continuous efforts and consulting numerous data, the design can basically meet the requirements, and can save the collected temperature, humidity and corresponding time to the local machine without losing data when power fails. It satisfies the requirement of high precision and real-time acquisition, and can be well applied in practice.

Key words:Embedded system;Temperature and humidity ;Monitor;key setting

目 录

1 前言 1

1.1课题研究的目的及意义 1

1.2国内外同类研究概况 1

1.3本设计的主要要求及其可实现的功能 2

2 温湿度监控系统的实现方案分析 3

2.1温湿度监控系统设计描述 3

2.2温湿度监控系统各模块的选型 3

2.3系统采集数据的设计方案 4

3 温湿度监控系统硬件电路设计 6

3.1嵌入式-微控制器模块硬件电路设计 6

3.2温湿度采集模块电路设计 7

3.3存储器电路设计 8

3.4按键输入模块电路设计 9

3.5蜂鸣器模块电路设计 10

3.6液晶显示模块电路设计 10

3.7 USB接口电路设计 11

4 温湿度监控系统软件设计 12

4.1温湿度监控系统的软件设计 12

4.2温湿度检测的软件设计 14

4.3时间采集的软件设计 16

4.4按键模块的软件设计 17

4.5液晶显示模块的软件设计 19

5 系统调试 21

5.1调试环境 21

5.2调试的操作过程 21

5.3系统调试结果 22

5.4系统调试心得 27

6 结论 29

致 谢 30

参考文献 31

1 前言

1.1课题研究的目的及意义

随着科技的发展,在很多领域中对温度和湿度的监控要求都极为严苛,在不同的工作场所需要控制的温度和湿度也都各不相同,每一个生产活动都会在合适的温度和湿度下进行。在工业现场经常需要被监控的变量就是温湿度,而温湿度超过极限值,就需要有及时的警示并快速的加以控制。通过嵌入式系统设计温湿度监控系统,可以使设计更加的简单灵便。

目前,世界大多数工厂都在走向生产自动化,依靠人来监测并控制温湿度,耗费大量人力物力,并且无法做到实时性以及准确性,基于嵌入式系统的温湿度采集系统在这些方面的优势极其明显,可以实时监控温湿度,在很多恶劣环境中,温湿度监控系统仍然可以正常工作[1],所以在今后的生活中温度和湿度的智能控制便成为了生产自动化的一个重大任务。如果在控制温度和湿度方面能实现不需要人为看管并且是智能化的[2][3],那么不仅降低了成本,还能使温湿度得到精确的控制使效率得到极大的提升,可以给整个经济社会带来极大的利益[1][4]。温湿度监控系统在农业上也可以广泛应用,温室大棚的发展,对温度和湿度的要求精度很高,而温湿度监控系统就能快速做出反应。温湿度监控系统将会对我国甚至世界的农业工业发展做出巨大贡献。

1.2国内外同类研究概况

经过近几年的发展,对温湿度监控系统的研究发生了很大的变化,根据其是否联网,大体可以分为两类:一类是联网型温湿度监控系统,还有一类是非联网型温湿度监控系统。第一类系统的实现是采用网络信号的传输温湿度监控信息,提高了监控系统的扩展性和灵活度,同时监控的距离也得到提升,是目前的主流监控系统模式。第二类系统可根据是否与计算机相连进行分类。与计算机相连的系统实现,可直接用RS485或RS232将传输数据反馈给计算机。无计算机参与系统时则直接采用微处理器进行控制[2][5]

国外对温湿度控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪器,采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温湿度测控技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正迈入完全自动化和无人化[6][7]

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