1、湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）0f毕业设计论文粮仓多点温度控制系统的设计与实现系 别：电气与铁道供电学院 班 级： 铁道信号 112 姓 名： 鲁杰 指导老师： 蒋小军 日 期： 2013 年 12 月 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）12014 届毕业设计任务书一、 课题名称：粮仓多点温度控制系统的设计与实现二、指导老师：蒋小军三、设计内容与要求1、课题概述粮食是人类生存的必需品，我国的公粮现均集中存放在国家或地方的粮库中。温度是保存好粮食的先决条件之一。为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，必须定期抽样检查各点的粮食温度，并使粮仓内的温度、湿度保持在一定的范围内。可是，
2、我国最大的粮库方圆几公里，仓库房数为数十个，测量点可达数千个。若采用人工测温，不仅效率低，劳动时间长，而且由于抽样不彻底，导致部分粮食变质，从而引起大面积的粮食变质，造成重大的经济损失和严重的后果。因此，粮仓管理的智能化必不可少。本课题意在设计一个粮仓多点温度控制系统，以实现粮仓温度的精确测量与稳定控制。2、设计要求与内容1、功能要求：1）定时对粮仓内多点温度和环境温度自动巡检或人为选测，定时间隔可调。2）8 路输入信号，可检测 7 点仓库温度和环境温度,自动比较检测点温度与环境温度，各点与环境温差超标则闪光响铃报警,温差处于安全范围保持正常状态不变。3)检测电路 24 小时工作，各检测点编号
3、和温度可显示或记录。2、设计内容：1）确定系统的设计方案，绘制系统组成框图；2）使用 protel 软件绘制各模块电路原理图，并分析其工作原理；3）使用 protel 软件绘制整机电路原理图和 PCB 板图；4）制作实物并进行系统的软硬件调试；5）编写毕业设计说明书。3、主要技术指标湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）2（1）温度检测范围为-40+60；（2）温度误差1.0；（3）超过规定的温度范围时报警；（4）工作电源：36V；四、设计参考书模拟电子技术 、 数字电子技术 、 单片机原理及应用等。五、设计说明书要求1、封面：包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间；2、目录：根据说明
4、书的内容决定，一般采用 23 级；3、设计任务书：包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标(参照教材目录编排)；4、中文题目、摘要、关键词、英文题目、摘要、关键词；5、正文：设计方案框图及电路工作原理：包括系统方框图，电气原理图，各单元电路的设计，简述主要部件（包括主要集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、理论公式及详细的计算步骤、计算结果。这是说明书的主要部分；6、元件参数表：包括所选用的元器件名称、参数、型号；7、调试方案：包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号，并对测试数据进行分析；8、设计心得：包括对本课程设计的客观评价、设计特点、存在的问题以及改进意见等；9、参考文献：包括作
5、者、署名、出版地、出版年等。六、设计进程安排第 1 周： 资料准备与借阅，了解课题思路；第 2-3 周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿；第 4-6 周：进行毕业设计，完成说明书初稿；第 7 周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备；湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）3第 8 周： 毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计答辩及论文要求1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和
6、主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外） ，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）I摘要粮食是人类赖以生存的基本物质，是关系国民生计的重要
7、物资, 随着人们生活水平的提高，全社会对粮食质量问题提出了新的要求, 目前我国地方各大型粮库都存在着不同程度的粮食储存变质的问题。据统计，我国每年因粮食储存不当而发霉变质的粮食就达上亿斤，造成无法估量的的经济损失。因此对粮食的温度监控技术在农业上的应用是十分重要的。本设计是一个粮仓多点温度控制系统，是以实现粮仓温度的精确测量与稳定控制为目的。它主要是由 STC89C51 单片机控制模块、DS18B20 温度采集模块、报警模块、按键模块、数码显示模块等几部分组成。 整 个 系 统 由 单 片 机 通 过 温 度传 感 器 控 制 采 集 温 度 信 息 ， 并 将 温 度 信 息 送 入 控 制
8、 电 路 进 行 计 算 和 处 理 ， 让 其 在 数 码显 示 管 上 显 示 出环境温度与粮仓内各点温度的当前温度差的测量值，当温度差超过规定范围时就发出警报。它的优势是抗干扰能力强，功耗低，操作简单，功能齐全。关键词：STC89C51 单片机；DS18B20 温度传感器；数码显示；报警器湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）IIAbstractFood is the basic material of human survival, is an important material related to the livelihood of the people, with the i
9、mprovement of peoples living standard, the whole society puts forward new requirements for the food quality problems, at present our country local large grain depot there are different levels of grain storage deterioration of the problem. According to statistics, every year in China because of the i
10、mproper storage of grain moldy grain amounted to billions of pounds, incalculable economic losses. So the application of temperature monitoring technology for grain in agriculture is very important.This design is a granary multi-point temperature control system, is to achieve accurate measurement an
11、d stable temperature control for the purpose of. It is mainly by the STC89C51 control module, DS18B20 temperature gathering module, alarm module, keyboard module, display module. The whole system is composed of MCU through the temperature sensor collects temperature information, and the temperature
12、information to the control circuit to calculate and process, in which the digital display shows the current measurement of the ambient temperature and the temperature difference of each point in the granary temperature value, when the temperature exceeds the range will sound the alarm. It is the adv
13、antage of strong anti-interference ability, low power consumption, simple operation, complete functionKeyword：STC89C51 MCU; DS18B20 temperature sensor; digital display; alarm湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）目录摘要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.1.1 课题设计的意义和目的 .11.1.2 粮情测控系统现状及其发展 .21.2 国内外温度检测技术的动向与趋势 .21.3
14、 课题的任务要求 .31.3.1 设计要求与内容 .31.3.2 主要技术指标 .3第 2 章 系统方案设计 .42.1 方案的选择与论证 .42.1.1 系统总体设计 .42.1.2 方案的比较与论证 .4第 3 章 系统的硬件设计 .73.1 单片机技术的发展及应用 .73.1.1 单片机技术的发展 .73.1.2 技术的应用 .73.2 系统温度传感器 .93.2.1 DS18B20 工作原理 .93.2.2 DS18B20 的主要性能 .103.2.3 DS18B20 的内部结构 .103.2.4 DS18B20 的管脚功能 .113.2.5 DS18B20 与单片机接口 .123.3
15、 STC89C52 的介绍 .133.3.1 STC89C52 的主要性能 .133.3.2 STC89C52 的引脚功能说明 .143.4 报警电路 .15湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）3.5 显示电路 .163.5.1 LED 显示器结构与原理 .163.5.2 LED 数码管编码方式 .16第 4 章 系统的软件设计 .194.1 模块流程图 .194.1.1 数码显示程序 .194.1.2 报警程序流程图 .194.1.3 主程序流程图 .19结论 .21参考文献 .22致谢 .23附录 1 电路原理图 .24附录 2 电路板 .24附录 3 程序 .25附录 4 元器件清单
16、 .35湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题背景粮食存储是国家为了防止战争、灾难及其他突发性事件而采取的有效措施，因此，粮食的安全储藏具有重要的意义。目前，我国很多地方的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质的问题。根据国家粮食保护法规，必须抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施，早期粮情信息的检测都是采用手工作业，存在着效率低、劳动强度大等问题，而目前运用的一些粮情测控系统也存在着结构复杂、测量精度低、维护困难、系统缺乏标准化、系列化等问题。尤其是大型粮库的温度检测系统任务不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，我国
17、每年因粮食变质儿损失的粮食达到 100 亿斤，直接造成的经济损失是惊人的。粮食的保存至关重要，为了实现粮食的大量储存，本课题设计了一个粮仓多点温度控制系统，以实现粮仓温度的精确测量与稳定控制。其应用范围甚广。1.1.1 课题设计的意义和目的 当代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展，不管是生活还是生产，都离不开自动化。信息社会对工业和农业生产提出了更高、更新的要求，不仅要节约成本，而且要高效化。 温湿度的测量是工业和农业生产中重要的一个环节，尤其对于农业发展，比如大棚种植、粮仓管理等等，都必须保证精确的温湿度控制。防潮、防霉、防腐、防爆是粮仓日常工作的重要内容，也是衡量粮仓管理工作
18、的重要指标。为了保证日常工作的顺利进行，必须加强粮仓内温湿度的监测工作，但传统的监测方法既费时又费力，而且误差较大，因此需要造价低廉、使用方便、测量精确的监测系统。 为了满足粮仓温湿度的精确控制要求，满足测温湿度过程信号易处理要求，设计一种可远程无线传输的多点监测数字显示的温湿度测量系统，可以完成多点粮仓温湿度的测量和显示功能。该系统操作简单，功能齐全，是单片机智能湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（论文）2化的一种应用。1.1.2 粮情测控系统现状及其发展建国以来,我国粮食储藏工作一直认真贯彻“以防为主,综合防治”的保粮方针,本着“安全、经济、有效”的原则,广泛开展以清洁卫生为主的物理机械、化
19、学药剂等方面的综合防治及储粮害虫的调查研究工作,学习国内外科学保粮方法,推广应用科研成果,从而使粮油储藏从最初采用的土法保粮逐步发展到 20 世纪 80 年代的气控、温控、 “三低”(低温、低氧、低剂量)、害虫科学防治、机械通风和电子测温等科学保粮。到 20 世纪 90 年代初，我国科学保粮数达到储粮总数的 65%左右,将储粮损失控制在国家规定的标准之内。进入 21 世纪，伴随绿色食品的快速发展和人民生活水平的不断提高， 国家中长期科技发展规划战略农业拓展战略研究中确定了“粮食绿色一条龙”和“农产品绿色储运”战略，粮食绿色储藏在我国掀开了新的篇章，并得到高度重视、关注和长足的发展。1.2 国内
20、外温度检测技术的动向与趋势温度检测的动向与趋势随着工业生产效率不断提高，自动的水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳一下几方面：1）扩展检测范围：现在工业上通用的检测温度范围为200300 摄氏度，而今后要求能测量超高温与超低温，尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如 10K 以下的温度检测是当前重点研究课题。2）扩大测温对象温度检测技术将会由点测量发展到线、面、甚至是立的测量。应用范围将同工业领域延伸到环境保护，家用电器，汽车工业及航天工业领域。3）发展新型产品利用老的检测技术生产出适合于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足于用户需要。4）适应特殊环境下测温在工业生产中，对许多场合的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求。5）显示数字化：温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。
