机电一体化论文(4400字)

发表于:2020.9.4来自:www.fanwen118.com字数:4400 手机看范文

机电一体化

湘潭地区拥有较多的设备制造企业和电器制造企业。其中江麓机电科技机械制造有限公司、中国南方汽车湖南江滨活塞分公司限公司、湘潭煤矿机械电器有限公司、湘潭吉利汽车限公司、中冶京诚(湘潭)重工设备有限公司、湘潭永达机械制造有限公司、湘潭市江大机械制造有限公司、湖南广绘轴承制造有限公司等大型企业集团公司从业人员多,企业规模大。同时,随着行业结构的调整和优化组合,各行业的发展进入了一个新的快速发展阶段,因此对人才的需求量大增,尤其是机电一体化技术,这种通用专业的技术人才需求量更大。

为充分满足科技发展对多方位人才的需要,我系领导带领有关人员调研了一些大型国营企业,还走访了一些很有发展前景的单位。这些单位大都是以高新技术为重点的机械产品制造、电气设备的生产、机械重工业产品等主导产业。机、电、信息技术的综合应用是这些产业的主要特点。被调查的单位都涉及到机电一体化技术的应用,大部分岗位需求综合素质高,具备专业技术综合应用知识的技能型人才。在分别与企业领导、人事管理人员、技术人员、毕业生进行深入的交流和座谈后,充分意识到随着科学技术的不断进步和社会经济的迅猛发展,特别是近年来长、株、潭地区高新技术产业的迅速崛起,社会人才需求格局发生了很大变化。企、事业单位急需一线技能型操作人才,尤其是综合技术应用人才为我们的毕业生提供了广阔的就业空间。

调研表明,经济发达地区对机电一体化技术专业的高职毕业生需求是巨大的,前提是毕业生具备实际工作能力,因此,为了适应区域经济和高新技术产业发展的需要,满足社会急需,我校对机电一体化技术专业进行了专业设置,该专业以社会发展对高职人才需求为着眼点,建立一个科学、完善、具有高职教育特色的教学体系。

一、调查过程

我系结合实际情况,开展了机电一体化专业的建设。为此,我们设计了企业单位对机电一体化专业人才培养的意见与建议的调查方案。调查分两种方式进

1

行,一是在我市有代表性的企业发放《机电一体化人才需求调查问卷》,二是在召开相关企业专家访谈或座谈会,广泛征求用人单位对自动化专业人才培养的意见和需求。这次共发放问卷30份,收回有效问卷18份,主要有江麓机电科技机械制造有限公司、中国南方汽车湖南江滨活塞分公司限公司、湘潭煤矿机械电器有限公司、湘潭吉利汽车限公司、中冶京诚(湘潭)重工设备有限公司、湘潭永达机械制造有限公司、湘潭市江大机械制造有限公司、湖南广绘轴承制造有限公司、湘潭乐星电气有限公司、湘潭瑞通球团有限公司等10家本地单位,以及浙江义乌佳妃饰品厂等。

为了能较好地收集在我市对机电一体化专业人才的使用和需求情况,在《机电一体化专业人才需求调查问卷》的设计中主要考虑了以下几个方面。

(1) 企事业单位的基本情况;

(2) 企事业单位中现有机电一体化专业人才的基本信息;

(3) 企事业单位在未来几年中对机电一体化人才的需求信息;

(4) 企事业单位对高等教育在机电一体化专业人才培养方面的意见与建议。

总的看,调查过程较困难,虽然收集到的样本不足,但在一定程度上也能够反映与机电一体化专业相关的行业现状、发展趋势与未来的社会需求等情况,经调研获取的信息反映座谈会开得很好,到会人员畅所欲言,一方面积极介绍本单位引进毕业生的情况,另一方面积极进言,对机电一体化专业的教育献计献策。

二、对调查结果的分析

(一) 通过发放调查表的调查

目前收到的调查表中有来自我市的10家单位,涉及的行业有机械加工、电气设备制造等行业。

1.通过调查可以看出,随着科学技术的进一步发展,各企事业单位的机电一体化程度都有了明显的提高。特别是近几年来,通过对工业生产线进行技术改造和引进,大大提高了生产过程中的自动化程度,提高了劳动生产率,改善了员工的操作环境,降低了原材料消耗,节约了成本,提高了产品质量,为企业带来了大的经济效益。企业期望学生对机电一体化设备的操作能力与维护的能力要优秀。企业比较欢迎既懂机又懂电的人才,对机械维护维修、电气维护维修、数控操作、数控编程、CAD绘图的需求较大,另外机电类企业对设备管理、机电产品市场营销人才的需求也占了一定的比重,这几年随着经济的发展,长株潭及周

2

边地区机电类企业和机电类产品逐年增加,这个岗位也变得热俏起来。从调查的情况看,企业对技术主管,品质管理知识等职位都有不同程度的需求,随着这些企业在发展的过程中的不断壮大,使机电一体化技术人才呈现多元化的趋势,也不断向管理层发展。这也就使我们在专业定位时有更大的选择,我们除了培养机电维修与维护人才、数控编程技术与应用人才,还可以培养机电设备管理与销售人才。

2.统计表明,企事业单位对机电一体化专业学生的素质要求较高,按需求的重要性进行排序是:

① 机电一体化就业岗位的操作技能。

② 机电一体化专业及相关的技术基础理论水平。

③ 计算机绘图能力。

根据调查,我院机电一体化专业拟定以下工作岗位:

① 机械维修、电气维修

② 车间技术管理

③ 设备管理

④ 普通机床、数控机床操作

3.企事业单位对机电一体化专业学生培养有待加强的方面的建议主要有: ① 专业面要进一步拓宽,要有一定的机械加工、生产工艺、设备、电气技术及机械制造的基础知识,了解PLC控制系统、变频器技术的实际应用等基本知识。

② 介绍最新的机电一体化理论、机电一体化技术和机电一体化产品。 ③ 理论的运用能力,分析解决问题的能力,现场调试和操作的能力。 ④ 增加工业管理方面的知识,增强市场意识方面的知识教育。

⑤ 跟踪新技术的能力,实践与创新能力。

⑥ 适应环境的能力,吃苦耐劳、脚踏实地的工作作风,敬业与拼搏精神,合作精神。

4.企事业单位对职业高等教育在机电一体化专业人才培养方面的意见与建议。

培养目标定位:面向社会、面向企业、面向实际,培养实用型、技能型、复合型优秀人才。对于专科毕业生,其培养目标是一线操作岗位的技能人才;

3

改革思路:紧跟时代的发展,结合生产的实际情况,培养既有理论知识、又有实践经验(用得上、留得住、能干事)的机电一体化专业人才。充分考虑学生的兴趣和自身特点,实行必修与选修相结合的课程设置方式。

办学模式:与企业开展产、学、研合作,开拓校企联合办学的模式。

教学改革:理论联系实际,面向社会,在机电一体化专业课程基础上,加强专业背景知识,增加机械制造、数控机床、企业管理等课程,以拓宽机电一体化专业学生的知识面。在加强理论教学的同时,通过参观考察、社会实践、建立校外实习基地等方法,培养学生的动手能力和实践能力。加速教材更新,以适应专业的进步。加强教师队伍的建设,培养一批德才兼备、理论与实践知识并举的优秀教师。另外 ,积极拓宽专业方向,造就适应面更宽、服务领域更广的机电一体化专业人才。

上面是我们根据目前收到的调查表的内容进行的初步总结,由于样本数不够多,因而可能存在一定的局限性,在后期的工作中,我们将进一步开展工作,完善分析。

(二) 通过座谈会的调查

从调研反馈回来的信息来看,其他意见与建议还有:

① 办学模式:多模式的办学形式,除常规的学历、学位教育外,还可以建立半工半读类型的学校,以适应社会对不同层次人才的需求。推行通才教育的培养模式,注重学生基础知识、学习能力、动手能力的培养。

② 人才培养结构方面:由于不同单位对人才的需求层次不同,因而学校要注重专业人才培养的三角形结构,特别要重视一般大学、高职、高专学校机电一体化人才的培养。

③ 实践教学环节:学校要建立稳定的实践教学基地。建议国家制定相应的法令法规,提倡全社会支持学校的实践教学,确立用人单位在“终身教育”上的法律责任和义务。

④ 教学改革:对于创新教育、素质教育的考核体系,应提出量化性的指标,便于执行和考核。

⑤ 人才培养遵循学习、实践、再学习、再实践的过程。

⑥ 走出去、请进来。请历届毕业学生现身说法,介绍在社会这个大海里搏击的体会。

4

在与中国南方汽车有限公司湖南江滨活塞分公司研究员级高工喻本海的交流中,喻工认为:学校作为教育机构应该有它的理念,课程、实验等环节的安排能够体现一个学校的教育理念。学校要给学生创造成才的平台,并给学生以建议,使学生在能够按着自己的目标制定自己的人生规划的同时,又能满足市场经济对人才的需要。这样培养出的人才具有个性化的特点,当然这也给学校及教师提出了更高的要求。

三、调查反映的问题及几点认识

1.总体专业教育的面偏窄,需要进一步拓宽。不少企业提出学校的专业教育除了要学习坚实的机械、电气专业基础知识和专业知识外,还应了解机械维修、维护,电气维修、维护,电气控制系统的实际应用背景和主要应用领域,这样能够发挥出更好的作用,否则,培养的学生需要较长的适应时间,甚至还要经过专门知识的培训和学习。

2.调查中企事业单位认为学生普遍“创意与策划能力”不足,说明我们培养的学生原始创新活动少,模仿性创新不多,高水平的创新成果更少。学生知识面狭窄,课程内容落后于时代,缺乏反映学科发展前沿的新学科、新技术和新思维的知识,从而不能激发学生思考新问题、探讨新知识的创新欲望。教学方法呆板,过于重视考试和成绩,缺乏启发式、研究式的学习氛围;重理论、轻实践,重计算推理,轻实验论证,理论脱离实际,不利于培养学生发现问题和解决问题的能力。

3.提高学生的“语言、文字表达能力”是企事业单位对大学教育提出的又一点建议。现在的大学生虽然高考作文好、计算机应用熟练、外语通过等级考试,但自然科学的文字功底浅,表现出归纳总结能力差、对事件或具体的工程技术状况表述不清,甚至词不达意。虽然素质教育、文化氛围在高校也提了不少年,也加强了这方面的建设,但如何实际的用在生产、开发和科学技术研究中的交流、总结中,还明显不足。

4.调查告诉我们,所有的企事业单位对学生的非智力品质都有强烈要求,它们都要求学生具有强的适应环境的能力,吃苦耐劳、脚踏实地的工作作风,敬业与拼搏精神,合作精神,甚至要培养学生“抗挫折能力”。只有能够战胜困难和失败,坚持不懈、锲而不舍,才可能赢得创新成果。

5

通过此次调查,我们发现长株潭地区今后几年对机电一体化技术人才仍然有很大的需求,我们专业今后持续发展的空间仍然很大,我们仍然应该秉承学校“明理知行,精工致远,引入市场机制,坚持两个适应,深化两大改革,以创新谋发展,以规范求提高”的办学宗旨,培养高素质,高技能的优秀机电一体化技术人才,但在今后的培养中,他们除应具有必须的专业知识外,更应具有较强的管理和实践能力,培养学生掌握实际工作的基本手段和方法的同时,培养学生分析和解决问题的能力,激发他们的创新思维。而且我们培养的学生应该坚持成人成才,但更重要的是培养他们成人,让他们学会做人,学会做事,学会求

6




第二篇:机电一体化论文范文 26100字

黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文 学号:你的学号

学生姓名: 所学专业: 机电一体化

指导教师: 谭庆吉

研究方向:单片机与传感器应用

黑龙江农垦科技职业学院

年 月 日

黑龙江农垦农业职业技术学院

毕业论文(设计)申请表

机电一体化论文范文

黑龙江农垦农业职业技术学院

毕业论文(设计)任务书

机电一体化论文范文

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

摘 要

温湿度是影响货物存储质量的重要因素。本课题设计的是一种基于单片机的绿色食品去湿干燥智能控制系统,实现了对食品温度和湿度的实时检测,使管理人员可以实时监控食品温湿度情况以便确定合适的温湿度指标进行储藏。

本文采用AT89S52单片机为控制核心,由DHT11温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成温湿度采集及实时显示系统,实现对测量对象的温湿度精确测量与自动控制。本系统由上位机和下位机构成,下位机主要完成食品温湿度的采集与处理,将其传至1602液晶显示,并做出判断实现超限报警。同时,下位机还通过RS232总线将温湿度数据传至上位机,上位机可实时显示当前的温度与湿度值。实验结果表明,该系统电路简单、工作稳定、集成度高,调试方便,测试精度高,具有一定的实用价值。

关键词:单片机 温湿度 AT89S52 RS232 自动控制

I

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

目 录

摘 要 ..................................................................................................................................... I 目 录 .................................................................................................................................... II

1 绪 论 ................................................................................................................................... 1

1.1 背景及意义 ................................................................................................................. 1

1.2 国内外发展现状 ....................................................................................................... 1

1.2.1 温度测量方面 ....................................................................................................... 1

1.2.2 湿度测量方面 ....................................................................................................... 1

1.3 温度、湿度检测技术的发展趋势............................................................................ 2

2 温湿度测量系统方案设计 ................................................................................................... 3

2.1 系统总体设计 ........................................................................................................... 3

2.2 系统的整体构架 ....................................................................................................... 3

2.3 系统方案的论证与选择 ........................................................................................... 3

2.3.1 单片机的选择 ....................................................................................................... 3

2.3.2 显示器的选择 ....................................................................................................... 4

2.3.3 传感器的选择 ....................................................................................................... 5

2.3.4 键盘模块的选择 ................................................................................................... 5

2.3.5 报警模块的选择 ................................................................................................... 6

3 系统硬件设计 ....................................................................................................................... 7

3.1 主控模块 ................................................................................................................... 7

3.1.1 单片机AT89S52简介 ........................................................................................... 7

3.1.2 AT89S52的标准功能 ............................................................................................ 7

3.1.3 单片机AT89S52最小系统 ................................................................................... 8

3.1.4 单片机的控制接口 ............................................................................................... 9

3.2 显示模块 ................................................................................................................... 9

3.2.1 1602液晶简介 .................................................................................................... 10

3.2.2 1602液晶显示特性 ............................................................................................ 10

3.2.3 1602液晶物理特性 ............................................................................................ 10

3.2.4 1602液晶管脚功能 ............................................................................................ 10

3.2.5 1602液晶字符集 ................................................................................................ 11

3.2.6 1602液晶与AT89S52接口电路 ......................................................................... 12

3.3 温湿度采集模块 ..................................................................................................... 12

3.3.1 DHT11温湿度传感器简介 .................................................................................. 12

3.3.2 DHT11引脚及接口 .............................................................................................. 13

3.4 键盘模块 ................................................................................................................. 13

3.4.1 键盘控制电路 ..................................................................................................... 13

3.4.2 各功能键作用分配 ............................................................................................. 14

3.5 报警模块 ................................................................................................................. 15

3.5.1 报警电路接口 ..................................................................................................... 15

3.5.2 蜂鸣器工作原理 ................................................................................................. 15

3.6 串口通信模块 ......................................................................................................... 15 II

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

3.6.1 RS-232C简介 ...................................................................................................... 16

3.6.2 MAX232简介 ........................................................................................................ 17

3.6.3 74HC573简介 ...................................................................................................... 18

3.7 小结 ......................................................................................................................... 19

4 系统软件设计 ..................................................................................................................... 20

4.1 主程序设计 ............................................................................................................. 20

4.2 温湿度采集子程序设计 ......................................................................................... 22

4.3 液晶显示子程序设计 ............................................................................................. 22

4.4 键盘扫描软件设计 ................................................................................................. 23

4.4.1 键盘扫描功能 ................................................................................................... 24

4.4.2 键盘扫描工作原理 ............................................................................................. 24

4.4.3 键盘扫描流程图 ................................................................................................. 25

4.5 串行通信模块 ......................................................................................................... 25

4.6 小结 ......................................................................................................................... 26

结 论 ....................................................................................................................................... 27

谢 辞 ................................................................................................................................... 28

参考文献 ................................................................................................................................... 29

III

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

第1章 绪 论

1.1 背景及意义

防潮、防霉、防腐、防爆是食品日常存储工作的重要内容,是衡量食品储藏质量的重要指标,它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强物品温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用温度计与湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的食品进行通风、干燥等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量控制仪。

1.2 国内外发展现状

目前温湿度检测技术和物品智能去湿干燥系统的研究已具备温湿度检测、超温报警、自动生成各种报表、自动存储历史数据并据此自动生成温湿度变化曲线等功能,供仓储管理人员查询分析之用。

1.2.1 温度测量方面

温度是一个重要的物理量,其检测方法有多种,常用的有电阻式、热电偶式、PN结型温度传感器[1]、石英谐振型温度传感器以及光线传感器等,它们都是基于温度变化引

目前国外在温度超高精度测量中,大都使用标准铂电阻温度传感器。例如:美国国家实验室(NSIT)采用标准铂电阻温度传感器对纳米测试装置的工作腔进行测试,其测试精度为0.001℃[7,8]。

国内方面,清华大学以石英晶体传感器作为测温元件,将温度变化的模拟量转化为石英晶体振荡频率的数字量,通过测量频率可以计算出温度值,它可以测出0.001℃的温度变化量。

1.2.2 湿度测量方面

近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,将湿度测量技术[9]提高到新的水平。

1

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

湿敏传感器的种类很多,大体上可以分为三类:电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器以及有机高分子聚合物湿度传感器[10]。

(1)电解质湿度传感器,如氯化铿湿度传感器,灵敏度高,但在高湿环境中容易产生解,从而影响原的,缩短其用寿命。

(2)半导体陶瓷湿度传感器,如铬酸镁一二氧化钦湿敏传感器以及钒酸狸一二氧化钦湿敏传感器。它们主要利用陶瓷烧结体微结晶表面在吸湿和脱湿过程中电极之间电阻的变化来检测相对湿度。这类传感器适合于高温和高湿领域中使用。

(3)高分子材料湿敏传感器,如聚乙烯醇、醋酸纤维素、聚酸胺等材料制成的传感器,响应速度快、精度高,但是耐老化和抗污染能力不如陶瓷传感器。

国外在湿度传感器研制方面起步较早,目前日本、德国、美国处于国际领先地位,测量范围可实现全湿范围测量,且精度可达到士2%RH。国内湿度传感器研制与生产方面,开始于二十世纪八十年代,且研究单位多于生产厂家,多数从事电解质、陶瓷类以及高分子类传感器的研发。

1.3 温度、湿度检测技术的发展趋势

温度传感器的种类很多,测温范围也比较宽,可高达几千度,低可接近绝对零度,但在测量精度、稳定性、抗干扰等方面仍存在许多问题。如铂电阻温度计,虽然测量范围宽,精度高但其抗震动能力差;热敏电阻温度计灵敏度高、体积小、响应速度快但其稳定性较差;热电偶温度传感器缺点则是灵敏度低。因此,进一步改进敏感元件的制作工艺及结构,充分利用微处理技术发展数字化、集成化和自动化的温度传感器,同时探索新的敏感机理,寻求新型温度敏感元件也是温度传感器的发展方向之一[11]。

湿度传感器在工业、农业、医疗、气象以及日常生活等方面都得到了广泛的应用,特别是随着科学技术的发展,湿度的检测和控制越来越受到人们的重视并进行了大量的研制。通常,理想的湿敏传感器的特性要求是:适合于在宽温、湿范围内使用,测量精度要高;使用寿命长,稳定性好:响应速度快,湿滞回差小,重现性好;灵敏度高,线性好,温度系数小;制造工艺简单,易于批量生产;转换电路简单,成本低;抗腐蚀,耐低温和高温特性等[12]。湿敏传感器正在从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。

2

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

第 2 章 温湿度测量系统方案设计

2.1 系统总体设计

温湿度测量系统设计主要是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号等,本系统主要包括主控模块、温湿度采集模块、显示模块、报警模块、键盘模块以及系统软件等部分的设计。

2.2 系统的整体构架

本系统采用本系统采用美国Atmel公司生产的AT89S52单片机[13]作为控制核心,对温湿度传感器采集到的温湿度数字信号进行分析处理,然后输出到LCD液晶显示器显示其温、湿度值。本设计可以通过键盘手动设置温度/湿度的上、下限值,该设定值为系统阈值。温湿度传感器将检测到的值传输给单片机,通过分析比较,当检测数值超出阈值时,驱动蜂鸣器报警,以便管理人员及时切断电源,实现系统的保护。系统硬件结构框图见图2-1。

2.3 系统方案的论证与选择

2.3.1 单片机的选择

单片机是整个系统的控制核心[14],它空值周围器件协调工作,从而完成特定的功能。

方案一:采用AT89C51单片机。AT89C51是美国ATMEL公司生产的,片内含4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51不支持ISP(在线更新程序)功能,且4个时钟周期完成一个指令周期,处理速度较慢,适用于要求时时性不高的系统中。

方案二:采用AT89S52。AT89S52是美国Atmel公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器,采用的工艺是Atmel公 3

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

司的高密度非易失存储器技术;片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器;在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案,具有价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强等特点。

综合本系统需要满足的技术指标以及硬件设计的性价比我们选择方案二。

机电一体化论文范文

图2-1 仓库温湿度检测系统硬件结构框图

2.3.2 显示器的选择

方案一:采用LED数码管。系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作,其中4个数码管用来显示温度值,2个用来显示检测到的湿度值。用74LS138的输入端来选择位码,单片机的P1口控制数码管的断码。如果检测到的温度与湿度发生变化时,数码管即会发生相应的变化,起到实时显示功能。

LED数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定,从而得到了广泛的应用,但相对制作复杂成本高。

方案二:采用1602液晶屏。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性,通过电压对其显示区域进行控制,有电就有显示,这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

相对而言,液晶显示器显示质量高、体积小、功耗低等特点,而且其电路设计简单, 4

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

操作更加方便。因此我们选择方案二。

2.3.3 传感器的选择

传感器是实现测量与控制的首要环节,是检测系统的关键部件。

方案一:采用热电阻温度传感器和HOS-201湿敏传感器。

热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定,耐氧化能力强,易提纯,复制性好,工业性好,电阻率较高,因此,铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵,温度系数小,受到磁场影响大,在还原介质中易被玷污变脆。铜电阻的温度系数比铂电阻大,价格低,也易于提纯和加工;但其电阻率小,在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50~180℃测温。

HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器,它的工作电压为交流1V以下,频率为50HZ~1KHZ,测量湿度范围为0~100%RH,工作温度范围为0~50℃,阻抗在75%RH(25℃)时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器,不能在宽频带范围内检测湿度,因此,主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而,这种传感器只限于一定范围内使用时才具有良好的线性,从而有效地利用其线性特性,而且它还不具备在本设计系统中对温度-30~50℃的要求。

方案二:采用DHT11温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接,因此,该产品具有品质卓越、超快响应,抗干扰能力强、性价比极高等优点。

综上所述,我们选择方案二来作为本系统的温湿度传感器。

2.3.4 键盘模块的选择

方案一:采用独立式键盘。独立式键盘,即直接用I/O端口线构成的单个按键电路,每个独立式按键单独占有一根I/O端口线,且不相互影响;独立式按键接口灵活,结构简单,但是每个按键必须占用一根I/O端口线,故在按键数量较少时才采用这种结构形 5

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

式。

方案二:采用矩阵式键盘。矩阵式键盘通常是由若干个键按行,列排成矩阵而组成,在行列的交点处对应有一个按键,共16个按键,通常情况下,在按键数量较多或者输入接口资源紧张的情况下通常采用行列式键盘电路。

本系统中,我们选择方案二中的16个按键的矩阵式键盘。

2.3.5 报警模块的选择

方案一:采用语音芯片ISD1420。ISD1420为美国ISD公司出品的优质单片语音录放电路,它由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。该芯片具备分段录音功能,其工作电压在4.5V~5.5V范围,使用直接电平/边缘存储技术,省去了A/D、D/A转换。其内部集成了大容量的EEPROM,不再需要扩展存储器,便于与单片机连接。

ISD1420的地址模式必须要精确计算录音时间与地址单元的换算,才能确定每段语音的起始地址,除非使用ISD公司生产的ISD1425高级语音编程拷贝机进行自动分段录音并将地址读出,否则使用起来还是很麻烦的。而操作模式虽然可以不用担心语音地址的问题,但在多段录放上的操作略显繁琐,完成一个功能要进行多个管脚的操作,使用起来不是很方便。而且ISD1420价格昂贵,货源稀缺,虽功能强大,但不是最佳选择。

方案二:采用压电式蜂鸣器。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发声器件。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成,有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成,当接通电源后(1.5~15V直流工作电压)多谐振荡器起振输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。因此该产品电路设计简单,操作更加方便,而且具有很高的性价比。

综上所述,本设计选择方案二作为本系统的报警模块。

6

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

3 系统硬件设计

本设计的硬件系统主要由主控模块、显示模块、温湿度采集模块、串口通信模块、键盘模块和报警模块组成。硬件电路设计见仓库温湿度检测系统整体原理图(附录图

一)。

3.1 主控模块

本系统主控模块采用美国Atmel公司生产的AT89S52单片机作为控制核心,通过DHT11温湿度传感器专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,把采集到的温/湿度数字信号输出到1602LCD显示器,以显示其温/湿度值。本设计可以手动设置温度/湿度的上、下限值,只要有一样与设定的值不符合时,即温度/湿度过高或过低,则该系统会发出蜂鸣报警,并且自动启动空调设备进行去湿干燥工作,实现系统的智能化。

3.1.1 单片机AT89S52简介

单片机AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器,采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术;片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器;在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案,具有价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强等特点。

3.1.2 AT89S52的标准功能

AT89S52具有8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。

另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

7

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

3.1.3 单片机AT89S52最小系统

机电一体化论文范文

图3-1 AT89S52最小系统原理图

AT89S52引脚功能说明: VCC:电源 GND:接地

P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。

P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。

P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输

8

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR)时,P2口送出高八位地址。在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX@RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。

RST:复位输入。晶振工作时,RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后,RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下,复位高电平有效。

EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令,EA必须接GND。为了执行内部程序指令,EA应该接VCC。在flash编程期间,EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

3.1.4 单片机的控制接口

AT89S52单片机作为系统的控制核心,P0口控制1602液晶显示温度和湿度值。键盘控制采用P1口,其中P1.0是温度的设置,P1.1是湿度的设置,分别对温度与湿度的上、下限值进行设置。P2.0是DHT11温湿度传感器的接线口。具体接线见温湿度控制系统整体原理图(附录图一)。

3.2 显示模块

液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法比拟的优点,近几年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。单片机可以通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式、I/O设备访问形式控制该液晶显示模块。本设计采用1602液晶屏,液晶显示的原理是利用液晶的物理特性,通过 9

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

电压对其显示区域进行控制,通电后就可以显示出图形、文字。在本设计中,应用1602显示方便且工作稳定。

3.2.1 1602液晶简介

1602字符型液晶是工业字符型液晶,能够同时显示16×2即32个字符(16列2行)。 注:为了表示的方便,后文皆以1表示高电平,0表示低电平。

3.2.2 1602液晶显示特性

(1)单5V电源电压,功耗低、寿命长、可靠性高;

(2)内置192种字符(160个5×7点阵字符和32个5×10字符);

(3)具有64个字节的自定义字符RAM,可自定义八个5×8点阵字符;

(4)显示方式:STN、半透、正显;

(5)驱动方式:1/16DUTY,1/5BIAS;

(6)视角方向:6点;

(7)背光方式:底部LED;

(8)通讯方式:4位或8位并口可选;

(9)标准的接口特性,适配MC51和M6800系列MPU的操作时序。

3.2.3 1602液晶物理特性

机电一体化论文范文

表3-1 1602液晶物理特性

3.2.4 1602液晶管脚功能

1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD,多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚),其控制原理与14脚的LCD完全一样。

10

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

表3-2 1602液晶管脚功能

3.2.5 1602液晶字符集

1602液晶模块内部的字符发生存储器存储160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一

11

机电一体化论文范文

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

个固定的代码,其中,字与字母同ASCII码兼容。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”。

3.2.6 1602液晶与AT89S52接口电路

机电一体化论文范文

图3-2 1602LCD与单片机接口电路图

3.3 温湿度采集模块

比较传统的模拟温度湿度传感器,和硬件设计要求在本设计中采用DHT11数字式温湿度传感器。

3.3.1 DHT11温湿度传感器简介

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓

12

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

越的长期稳定性。DHT11传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP(One Time Programable)内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,产品为4针单排引脚封装,连接简单方便,使其成为各类应用场合的最佳选择。

3.3.2 DHT11引脚及接口

DHT11

机电一体化论文范文

图3-3 DHT11引脚及接口原理图

机电一体化论文范文

表3-3 DHT11引脚功能表

3.4 键盘模块

键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。在本设计中由于按键较多,因此选用矩阵式键盘。

3.4.1 键盘控制电路

本系统中键盘的作用是实现人机交互功能,通过键盘设置温度/湿度的上、下限值。键盘控制电路如下图所示:

13

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

图3-4 键盘控制电路

3.4.2 各功能键作用分配

(1)开/关机键:主要控制硬件系统的开/关机

(2)数字设置键:

S0和S1分别为温度1+和温度1-,用来设置温度的下限值;S2和S3分别为湿度1+和湿度1-,用来设置湿度的下限值;S4和S5分别为温度2+和温度2-,用来设置温度的上限值;S6和S7分别为湿度2+和湿度2-,用来设置湿度的上限值。

当传感器采集到的温度、湿度值中有一样超出所设定的区间,即温度/湿度过高或过低,则该系统会发出蜂鸣报警并启动空调系统。

(3)复位键:在测温湿度过程中,若需要中断正在运行的测试状态,则按下复位键,系统重新初始化。另外,在设定仓库允许的温湿度上、下限值时,若一不小心输入错误,想重新输入,则亦可按复位键进行修改。

(4)开报警键:SE为开报警键,当温/湿度值超过设定值而报警时,则可以按该键取消报警。

(5)关报警键:SF为关报警键,用来关闭蜂鸣报警。

机电一体化论文范文

14

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

3.5 报警模块

本系统采用蜂鸣器作为报警装置,蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、电子玩具、报警器等电子产品中作发生器件。在单片机应用的设计上,很多方案都会用到蜂鸣器,大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警,比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。

3.5.1 报警电路接口

Speaker

图3-5 三极管驱动的蜂鸣音报警电路

3.5.2 蜂鸣器工作原理

本设计采用峰鸣音报警电路,其工作过程就是把传感器采集的数据通过单片机处理后,与该参数上下限给定值进行比较,如果高于上限值(或低于下限值)则进行报警,否则就作为采样的正常值进行显示。

在本系统中峰鸣音报警接口电路的设计采用压电式蜂鸣器,通过AT89S52的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流,可以用一个晶体三极管驱动,如上图3-5所示。在图中,P2.7接晶体管基极输入端。当P2.7输出高电平“1”时,晶体管导通,压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫;当P2.7输出低电平“0”时,三极管截止,蜂鸣器停止发声。

3.6 串口通信模块

为了对采集到的数据进一步处理,需要将单片机采集的温度和湿度数据传输到上位机,利用单片机的 RXD、TXD接口连接到RS232串行口接收或发送数据和指令,但

机电一体化论文范文

15

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

是单片机的TTL电平和RS232不兼容,因此使用了MAX232进行电平转换,AT89S52具有串行通讯接口(SCI),SCI是为能与CRT终端及计算机等外设通讯的全双工异步系统,本系统采用 RS-232C接口方式,传送波特率为9600比特。接口芯片采用MAX232,这种芯片可以实现TTL电平和RS-232C接口电平之间的转换,也就是可以把5V电平表示“1”、0V电平表示“0”的逻辑,转换成-3~15V电平表示“1”、+3~15V电平表示“0”的逻辑,从而解决了由于PC机的串行口是RS-232C标准的接口,其输入输出在电平上和采用TTL电平的AT89S52在接口时会产生电平不同的问题。因此,PC机和 AT89S52 单片机串行通信便可以顺利进行。

3.6.1 RS-232C简介

在单片机通信中,谈到串口通信,必然涉及RS-232C。RS-232C总线标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL公司一起开发并于19xx年公布的通信协议,该总线是广泛使用在微机数据终端设备DTE和数据通信设备DCE之间的外部总线接口。RS是英文“推荐标准”的缩写,232是标志号,C表示修改的次数。RS232C定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等方面的内容。在电气特性中,采用负逻辑电平表示,规定逻辑0电平为+5V—+15V,逻辑1为-15V—-5V[15],常称之为RS232电平。而单片机输出的是TTL或COMS电平。我们知道,TTL/COMS电平规定逻辑0电平为0V,逻辑1电平为+5V。显然,当PC机与单片机进行通信时,其接口就不能直接相连,必须经过电平转换,否则就会损坏设备。

当微机配备了RS一232接口后,它不仅可以与多种仪器和外设连接,而且,通过它还可以在两台微机之间进行近程和远程的通信。该总线有以下优点:

(1)串行通讯成本低廉,通用性强,符合RS一232标准的串行口已成为PC机的标准配置;

(2)通过该总线接口,可以使微机控制各种测量仪器,组成自动测试系统;

(3)扩展了微机的应用领域,使个人计算机的功能得以加强;

(5)现代信息处理系统要求电子测量、通信和微机有机结合在一起,即用测量仪表采集、检测信息,用通信网络进行传输,并通过计算机进行处理和控制;

(6)RS一232C的信号连接十分灵活,通过对信号线进行适当调整,即可通过MODEM进行远程传送,也可以直接连接应于近距离传输;即可以连接成主从的DTE 16

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

一DCE方式,也可以把两台微机连接成对等的方式。

RS一232C的总线可分为四类信号线,即数据总线、控制总线、定时总线和信号地线。

数据线:数据传送是串行的,可工作在全双工或半双工状态。

控制总线:该总线由发送控制信号、接收控制信号和设备状态信号组成,发送控制信号有RTS和CTS;接收控制信号有DDC,信号品质检测器和振铃指器。

定时总线:该信号是确定数据位的中心,不向外部提供;

信号地线:RS一232C采用负逻辑工作,即逻辑“l”电平为-5V一15V,逻辑“0”的电平为+5V一+15V。

RS-232C总线是以异步串口的方式工作,异步串行通信具有异步和串行两个特点。所谓串行,是指发送方和接收方之间数据信息是在单根数据线上每次传送一个二进制位。所谓异步,是指同一数据字符内的定时和顺序是严格的,而相邻两个数据字符之间的停顿时间可以长短不一。

3.6.2 MAX232简介

本系统采用的是MAXIM公司生产的MAX232接口芯片,该芯片就是MAXIM公司专门为PC机RS2232标准串口设计的电平转换电路。MAX232芯片与TTL/COMS电平兼容,片内有2个发送器,2个接收器,且使用+5V单电源供电,使用非常方便。

MAX232芯片能够同时满足TTL向RS232C和RS232C向TTL电平转换的功能。同时,MAX232具有士15V防静电释放功能,能保持在士15V的静电释放的情况下正常工作,不损坏两端的器件,提高了系统工作的可靠性。

MAX232可分为三部分:

(1)电荷泵。电荷泵的主要任务是将直流5V电源转换为±10V的电源,以满足TTL/CMOS电平转换成RS23电平的需要,它主要由1-6脚和外接的4个电容(C1-C4)组成。

(2)将TTL/CMOS电平转换成RS232电平。主要由11(T1IN)脚、10脚(T2IN)、14脚(T1OUT)和7(T2OUT)脚构成。在实际应用中,常将11脚(或10脚)与AT89S52单片机的串行发送端TXD相连接,而将14脚(或7脚)与RS232相连接。这样从单片机输出的TTL/CMOS电平,经过MAX232内部电路,转换成了RS232所需要的电平,由14脚(7脚)送至RS232。

17

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

(3)将±10V的RS232电平,转换成TTL/CMOS电平。RS232电平由13脚(R1IN)或8脚(R2IN)输入,经过转换后的TTL/CMOS电平由12脚(R1OUT)或9脚(R2OUT)输出,送至AT89S52单片机的接收端RXD。

16脚(VCC)电源端,+5V直流电源供电;15脚( GND),电源接地。 MAX232芯片控制电路及接口如下图所示:

机电一体化论文范文

机电一体化论文范文

图3-6 MAX232 芯片控制电路

3.6.3 74HC573简介

74HC573是一款高速CMOS器件,74HC573引脚兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列。其引脚功能图如下所示:

图3-7 74HC573引脚图

74HC573包含八路D型透明锁存器,每个锁存器具有独立的D型输入以及适用于

18

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

面向总线的应用的三态输出。所有锁存器共用一个锁存使能(LE)端和一个输出使能(OE)端。

机电一体化论文范文

表3-4 74HC573功能表

注:X=不用关心 Z=高阻抗

当LE为高时,数据从Dn输入到锁存器,在此条件下,锁存器进入透明模式,也就是说,锁存器的输出状态将会随着对应的D输入每次的变化而改变。当LE为低时,锁存器将存储D输入上的信息一段就绪时间,直到LE的下降沿来临。OE为低时,8个锁存器的内容可被正常输出;当OE为高时,输出进入高阻态。OE端的操作不会影响锁存器的状态。

3.7 小结

本系统设计主要有主控模块、显示模块、温湿度采集模块、串口通信模块、键盘模块和报警模块六大模块,其中主控模块AT89S52的晶振电路采用11.0592MHz的无源晶振,微调电容大小取22pF。显示模块选用1602字符型液晶模块,是目前工控系统中使用最为广泛的液晶屏之一。温湿度采集模块所采用的DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与稳定性;其单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。报警模块所采用的蜂鸣器额定电流I≤30mA,而对于AT89S52单片机,P1口的灌电流为1.6mA,拉电流为60μA。为了使单片机消耗的功率更小,故而采用PNP型晶体管A1015。系统的输入模块采用中断扫描的4×4矩阵键盘,相比定时扫描方式提高了MCU的使用效率。

19

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

4 系统软件设计

在系统软件设计中,充分考虑了与硬件电路有机结合,利用AT89S52单片机以及温湿度传感器DHT11许多优异的特性实现对温度和湿度的高精度测量。系统软件采用模块化设计,在主程序下分成若干彼此独立的功能模块,如温湿度数据采集、液晶显示、键盘输入、串口通讯模块等。

系统单片机代码采用C语言编写,以Keil uVision3为开发环境。系统程序主要由主程序、温湿度采集子程序、键盘扫描子程序、液晶显示子程序、报警子程序、串口发送和接收子程序等部分组成。其中,系统的主程序设计主要完成系统初始化、中断优先级设定以及判断调用各模块程序,即主要实现各模块程序的链接。设计时只需对温度/湿度进行相应的采集处理后,即可让液晶实时显示当前的温度与湿度值。而蜂鸣报警只需接上单片机的I/O口,并对其接口线进行编程即可完成。整个控制系统软件设计采用键盘控制方式。

4.1 主程序设计

食品温、湿度测控系统软件设计主要由系统初始化、温湿度数据采集、液晶显示、键盘扫描处理、数据通信等几部分组成。

程序设计思想:首先要对系统进行初始化,主要完成对单片机各功能部件初始状态的配置。然后通过键盘处理模块对现场控制信号进行设定,设置温、湿度的上限与下限,即报警范围;同时,键盘处理模块还可以完成特殊情况下强制执行信号的操作,如复位、开/关报警等。接下来通过温湿度传感器数据采集模块完成对环境温、湿度的实时数据采集及相关处理。最后通过液晶显示屏显示现场温、湿度参数,从而实现了对温、湿度参数的实时显示。其中,通过单片机对现场检测到的温、湿度实时参数与所设定的温、湿度控制参数进行比较,若发现现场监测值超出所设定范围,则蜂鸣器发出报警提示。此外,数据通信完成温、湿度检测系统与上位PC机之间的协议化通信,以便上位PC机能够定时读取测控系统的温、湿度参数。

系统程序流程图如图4-1所示:

20

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

while

Y

图4-1 温湿度检测系统程序流程图

机电一体化论文范文

21

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

4.2 温湿度采集子程序设计

本设计中温湿度检测模块采用数字温湿度传感器DHT11,当用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据。该模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集,采集数据后转换到低速模式。

DHT11工作过程如下:

总线空闲状态为高电平,单片机把总线拉低等待DHT11响应,单片机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到单片机的开始信号后,等待单片机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us,然后读取DHT11的响应信号,单片机机发送开始信号后,可以切换到输入模式或者输出高电平,总线由上拉电阻拉高。

当总线为低电平时,说明DHT11发送响应信号。DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短决定了数据位是0还是1。如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常。当最后一bit数据传送完毕后,DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

温湿度采集子程序见附录。

4.3 液晶显示子程序设计

本设计中采用标准的1602液晶显示屏。1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了192种字符(160个5×7点阵字符和32个5×10点阵字符),这些字符包括阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码。本模块字符在LCD显示屏上的显示位置与该字符的字符代码在显示缓冲区DDRAM内的存储地址一一对应。液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,即告诉模块在哪个位置显示字符。

1602液晶显示流程图如下图4-2所示,液晶显示子程序见附录。

22

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

机电一体化论文范文

图4-2 液晶显示流程图 4.4 键盘扫描软件设计

在单片机应用系统中,扫描键盘只是CPU的工作任务之一。在实际应用中,要想做到既能及时响应键操作,又不过多地占用CPU时间,就要根据应用系统中CPU的忙闲情况,选择好键盘的工作方式。键盘的工作方式一般有编程扫描方式和中断扫描方式两种,由于本设计中可以利用CPU在完成其他工作的空余,调用键盘扫描子程序,来 23

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

响应键输入要求,因此可以选用编程扫描方式。

4.4.1 键盘扫描功能

本设计中键盘扫描程序具备下述四个功能:

(1)判别键盘上有无键按下。其方法为:扫描口输出全扫描字“0”(即各列均为低电平),读各行的状态,若全为“1”,则键盘无键按下,若不全为“1”,则有键按下。

(2)去除键的抖动影响。其方法为:判别到有键按下后,软件延时一段时间(本设计为10ms)后,在判断键盘状态,如果仍有键按下状态,则认为有一个确定的键被按下,否则按键抖动处理。

(3)求按键位置。根据前面介绍的键扫描方法,逐行逐列进行扫描,最后确定按下键的键号。确定键号的方法为:闭合键的键号处于低电平的行首键号加上处于低电平的列号。此外,闭合键的键号也可以用计算的方法获得,计算公式为:处于低电平的行号×4+低电平的列号。

(4)判别按键是否释放。键闭合一次仅进行一次键功能操作,等键释放以后再将键值送入累加器A中,然后执行键功能操作。

4.4.2 键盘扫描工作原理

键盘中行线通过上拉电阻接+5V,平时无按键动作时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,则对应的行线与列线短接,行线电平状态由与此行线相连的列线电平决定。

本设计中对键盘的扫描方式为行扫描,即将行线接到单片机的输入口线,列线接到单片机的输出口线,在单片机的控制下,即可判别键盘中究竟是哪一个按键被按下。其方法是:先令第一列列线为低电平(0),其余3根列线为高电平,读行线状态。如果第1、2、3、4行都为高电平,则第一列没有键闭合;如果读出的行线状态不全为高电平,则为低电平的行线与第一列相交的键处于闭合状态。如果第一列没有键闭合,接着使第二列为低电平,其余列线为高电平。用同样的方法检查第二列上有无键闭合,依此类推,最后使第四列为低电平,其余列为高电平,检查第四列有无键闭合。

24

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

4.4.3 键盘扫描流程图

图4-3 键盘扫描流程图 4.5 串行通信模块

组成:

(1)起始位:因为起始位总是规定为0,而在无传输时,通讯线一直处于1状本设计采用异步串行通信方式,其优点是只需一对传输线,占用硬件资源少,从而降低了传输成本。

异步串行通信具有异步和串行两个特点。所谓串行,是指发送方和接收方之间数据信息是在单根数据线上每次传送一个二进制位。所谓异步,是指同一数据字符内的定时和顺序是严格的,而相邻两个数据字符之间的停顿时间可以长短不一。

为了实现数据的异步发送和接收,收发双方必须遵守某种通信协议,这类通信协议的一个特点就是以帧作为数据字符的传送单位。帧由如下四个有序的部分态,所以起始位使接收方感知一帧的开始,从而保证在一个帧的传输过程中收发双方同步。

机电一体化论文范文

机电一体化论文范文

25

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

(2)数据位:数据位表示数据字符自身。一般数据位由七个或八位二进制组成。

(3)奇偶校验位:接收方可依据奇偶校验位判断接收是否正确,可以使用奇校验,也可以使用偶校验。

(4)停止位:停止位可保证在两个帧存在间隔。因为它总是规定1,与无传输时通信状态一致,所以在多个帧连续传输的过程中也能识别出起始位。一般停止位为一位或两位。

串口发送和接收子程序功能为:完成下位机和上位机的通信。单片机读取的温度和湿度值通过发送子程序发送给上位机并等待命令,收到命令后再继续进行测量。接收子程序通过接收上位机传输的命令进行系统自检、参数修正等。上位机的命令发送采用间隔10ms反复发送的方式,直到单片机将接收到的命令返回为止。若在1s内单片机没有响应,则设置超时,系统复位单片机。

4.6 小结

本系统的软件设计采用了C语言编程,只需对温度/湿度进行相应的采集处理后,即可让液晶实时显示当前的温度与湿度值。报警模块只需接上单片机的I/O 口,并对其接口线进行编程方可完成。

本设计在焊接好电路硬件的基础上,通过ISP下载线将软件代码下载至AT89S52单片机中完成系统集成。由于采用了AT89S52单片机,性能可靠、电路简单,系统中还可充分利用AT89S52中先进的软件硬件资源,便于软件系统的升级。

26

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

结 论

随着通信、计算机网络、数据库技术的发展,仓库的日常管理工作正朝着信息化、自动化的方向发展。基于单片机技术的食品温湿度测控系统已成自动控制领域的重要应用之一,对这个方向的研究具有重要的理论意义和现实意义。

本文设计的温、湿度智能测控系统采用AT89S52单片机为测控核心,以数字式温度传感器DHT11为温、湿度数据采集器件,通过PC机作为人机接口,实现了数据采集与测控指令参数的设置。显示部分已标准的1602液晶为显示屏,具有显示质量高、体积小、功耗低等优点。本系统整体设计具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高、电路简单、功能强、性能可靠、成本低等特点。

本论文从实际出发设计了一套温、湿度只能监控系统,实现了管理的规范化和自动化,这正是顺应了信息化发展的大趋势,是计算机技术在自动控制领域的应用,它将给仓库办公信息化工作提供一个很好的解决方案,成为仓库日常管理的最佳辅助方式之一。

然而由于本课题研究的内容需要的知识面宽,涉及的计算机硬件和计算机软件,其所含的技术多,其工作量也较大,是一个复杂而艰巨的系统工程,需要一个长期努力才能使其系统功能尽善尽美,因此,尽管本人进行努力学习研究及开发设计,但仍存在着很多不足之处,有待于进一步的完善和改进。例如该系统只实现了温度、湿度的测量,还应该有烟感和二氧化碳含量等参数,安全性方面考虑较少,有待进一步完善。尽管目前该系统在使用过程中仍存在一些不尽人意的地方,但随着信息技术、人工智能技术、多媒体技术和数据库技术的不断发展,上述限制将逐步得到解决,本系统的前景较为乐观。

27

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

谢 辞

本论文是在我的导师战丽红老师的亲切关怀和悉心指导下完成的,老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力深深地感染和激励着我,不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从课题的选择到论文的最终完成的每一个环节,都是在导师的悉心指导下完成的,倾注了导师大量的心血。在此,我谨向老师表达我最诚挚的祝福!向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!

同时,我还要感谢我同学和朋友,大学期间一起生活和工作学习的美好时光里,你们给予我的真诚的鼓励和无私的帮助令我终生难忘,与你们相处是我一生中最美好的回忆。

再次,我还要深深地感谢培养我长大、含辛茹苦的父母,谢谢你们!

最后,我向所有评阅论文的老师、专家、教授们一并致以最诚挚的谢意,感谢他们在百忙中为我审阅论文,谢谢!

28

黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文

参考文献

[1]刘志强,罗庆生.一种智能化温度检测系统的设计[J].中国测试技术,2003,29(3):95-98

[2]刘少强.精密铂电阻测温方法[J].传感器技术,1999,l18(2):41-44

[3]陈焕生.温度测试技术及仪表[M].北京:水利电力出版社,1985,26-28

[4]高光天.传感器与信号调理器件应用技术[M].北京:科学技术出版社,2002,84-85

[5]钟丽.精密量杆检定中温度补偿技术的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2002

[6]丁英丽.基于光纤传感器的智能温检测统的设计[J].计量与测试术,2003,30(2):74-78

[7]J.Kramar,J.Jun . The Moleeular Measuring Maehine. Proceedings of the 1998 International Confereneeon Meehatronie Teehnology,1998,Page :477~487

[8]E·Clayton Teague . Metrology and precision engineering design , J.Vac.Sci . Technol.B[C] . 1989, No6,Page: 89~103

[9]阳成军.用单总线器件组建温湿度测控系统硬件设计[J].传感器世界2004(2):38-39

[10]秦永和.湿度传感器测试系统[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2002

[11]王魁汉.温度检测技术现状与展望(上)[J],基础自动化,1997,62(3):l-3

[12]孙良彦.国外湿度传感器发展动态[J],传感器技术,1996,38(5):2-3

[13]张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计[M] .北京:电子工业出版社,2008,36-39

[14]郑争兵.基于单片机与AD590 的温度测量报警系统[J].国外电子测量技术,2009 ,27 (1):27-28

[15]石东海.单片机数据通信技术从入门到精通[M].西安:西安科技大学出版社,2003,100-104

29

学生毕业论文答辩情况表

机电一体化论文范文

黑龙江农垦农业职业技术学院

毕业论文(设计)评语

机电一体化论文范文

更多类似范文
┣ 机电一体化论文 2700字
┣ 机电一体化论文 3600字
┣ 机电一体化技术论文 2600字
┣ 机电一体化专业论文题目 1100字
┣ 更多机电一体化论文范文
┗ 搜索类似范文

更多相关推荐:
机电一体化专业毕业设计(论文)题目1400字

机电一体化专业毕业设计(论文)题目1.数控内排屑深孔钻削机床-总体及钻削系统设计2.游梁式抽油机机构的运动学分析3.半自动薄壁铜管弯管机-夹紧装置及电气控制系统设计4.珩磨头旋转式数控深孔强力珩磨机床设计5.同…

机电一体化应用专业技术人员实训要点论文2700字

谈机电一体化的应用与专业技术人员实训要点摘要:机电一体化又称机械电子化,是一项实践性很强的综合技术。对机电一体化专业技术人员进行实践培训要从生产线的安装、调试和维修几个方面展开,来培养技术人员的综合应用能力。本…

20xx届机电一体化专业学生毕业设计(论文)工作的要求4600字

20xx届机电一体化专业学生毕业设计(论文)工作的要求毕业设计(论文)是学生理论学习(实习工作)的全面总结,是反映学生在理论学习(实习)中掌握知识的广度和深度,以及对问题的分析、归纳能力的文字依据,设计(论文)…

专栏推荐
大家在关注

地图地图CC