更新时间：2021-02-24 来源：论文范文 点击：
2023-08-23
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系统设计要考虑到业务未来发展的需要，要尽可能设计得简明，各个功能模块间的耦合度小，便于系统的扩展。如果存在旧有的数据库系统，则需要充分考虑兼容性。
第一篇
1系统的硬件设计
1.1系统的组成本系统硬件结构如图2所示，其对应的系统电路图如图3所示。
本设计由AT89S52单片机、电源电路、光电传感器电路、报警电路和显示电路5大部分组成。
AT89S52单片机芯片及其晶振电路和复位电路构成单片机系统;电源电路将220V交流电转化为5V直流电;光电传感器部分主要由发光二极管、光敏三极管、一个普通三极管及电阻组合而成，主要实现对害虫的检测功能;报警电路由蜂鸣器驱动电路构成;显示电路则是LED数码管电路。
2.2系统的工作原理检测报警系统设计中，电源部分采用5V直流电源，为光电传感器电路、单片机系统、报警电路及显示电路提供5V直流电压。
光电传感器为检测电路，设在探头内，一旦害虫由多孔管道钻入便掉进探头，就会经过光电传感器通道，从而使光敏三级管截止，产生一个脉冲;此脉冲便可传给单片机的INT0引脚(P3.2引脚)，单片机对其编程;当AT89S52单片机的P3.2引脚接收到脉冲时，便产生1次中断，单片机每中断1次就累加1，从而对脉冲个数进行计数;单片机驱动数码管工作，对脉冲数(害虫数)进行显示。
同时，还可以通过编程对连接报警电路的P2.0引脚的电平进行设置，当产生一次中断时即置P2.0为高电平，此时便可驱动蜂鸣器鸣叫，达到报警的目的;鸣叫一定时间后，将P2.0引脚电平置零，报警完毕，接着等待下一个中断的到来。
2系统主要硬件电路设计
2.1AT89S52单片机系统AT89S52单片机系统如图4所示。
AT89S52为ATMEL公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flsah存储器，其引脚图如图4所示。
AT89S52主要性能如下[4]:1)拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash;2)晶片内部具时钟振荡器(传统最高工作频率可至12MHz);3)内部程序存储器(ROM)为8kB;4)内部数据存储器(RAM)为256字节;5)32个可编程I/O口线;6)6个中断源;7)3个16位定时器/计数器;8)3级加密程序存储器;9)全双工UART串行通道。
2.2光电传感器光电传感器电路如图5所示。
其作用相当于电子开关，当没有害虫经过光电传感器通道时，光敏三极管VT1导通，从而拉低了三极管VT2的基极电压，VT2截止;这样连接VT2集电极的INT0口(P3.2)便是高电平，单片机便不会产生中断。
当有害虫掉入时，便会经过光电传感器通道，阻挡光敏三极管吸收发光二极管的红外光线，从而光敏三极管截止[5]。
当VT1截止时，VT2的基极便变为高电平，从而使VT2导通;由于VT2导通，便产生一个脉冲，将INT0的电位下拉至低电平，从而使单片机产生中断。
2.3报警电路报警电路如图6所示。
本设计中采用有源蜂鸣器报警，通过AT89S52单片机的一接口线经晶体管驱动蜂鸣器发声;单片机的P2.0接晶体管基极输入端，因晶体管是采用NPN型，故当P2.0输出高电平时，晶体管才导通，蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫;P2.0输出低电平时，晶体管截止，蜂鸣器停止发声。
P2.0的高低电平控制可以通过编程实现，当单片机产生中断时就输出高电平，反之则为低电平。
2.4显示电路显示电路如图7所示。
在实际检测粮食仓库害虫时，如果在检测到大量害虫才采取措施，虫害已经爆发，已为时过晚，应在检测到有一定数量害虫时及时采取预防措施。
因此，本显示电路采用两位显示。
显示电路通过7段数码管显示，采用共阳接法。
P0.0-P0.6引脚依次接数码管的a，b，…，f，g脚，控制数码管各段是否点亮。
P2.1和P2.2则控制两个数码管个位和十位的位选。
由于AT89S52的P0口内部没有上拉电阻，因此在此处外接10kΩ的上拉电阻。
3系统软件设计
本检测报警系统的软件设计采用C编程语言，目的是实现单片机对外部的中断次数进行计数、显示及发生中断时驱动蜂鸣器鸣叫。
程序流程如图8所示。
4结论
基于AT89S52单片机控制的储粮害虫检测报警系统主要由AT89S52单片机、电源、光电传感器、报警器及显示器等部分组成。
经过实际应用，该检测报警系统能有效地检测储粮害虫情况并报警，为害虫的综合防治提供可靠、科学的决策依据，将储粮损失降到最低限度，为更好进行储粮害虫检测提供了新思路。
作者：林怀蔚 李云海 胡秀霞 单位：江西农业大学 工学院 理学院
第二篇
1方案分析
1.
1温度传感器的选择温度传感器有热电阻温度传感器和数字温度传感器两类。
热电阻温度传感器利用电阻作为测量温元件，具有精度高温量范围大的特点，不过价格较高且容易被污染;数字温度传感器利用单片集成，具有成本低、精度高、无需线性化电路的特点。
文章拟选用ANALOGDEVICES公司生产的AD590作为温度传感器，该传感器非线形误差为±0.
3℃，测温范围在-55℃~+150℃之间，具有高精度、传输距离远、不易损坏的优点，能很好的满足本方案的要求。
1.
2温度传感器的选择湿度传感器有开关传感器和电容传感器可供选择。
如HOS-201湿敏传感器即为开关传感器，其监测范围为0RH~100%RH，工作温度在0~50℃之间，不过这类传感器无法在宽频带范围内检测湿度。
电容传感器如HS1101，这类传感器利用电容器件电容量大小的变化进行湿度检测，具有响应迅速、可靠性高等优点，但其误差有可能大于1%RH。
虽然在检测精度上，HOS-201更能满足本方案需要，但HOS-201在工作温度处于0~50℃之间才有较好的效果，充分考虑本方案的检测精度要求和工作环境温度范围，小于±2%RH的检测精度通过控制检测范围能满足本方案的需要，为此本方案采用HS1101湿度传感器。
1.
3信号通道结构选择本方案需要对点温度、湿度信号进行采集传输，在信号通道结构方面，有多路并行模拟输入和多路分时模拟输入两大类。
多路并行模拟输入可以根据不同的测量要求构建信号模拟量输入通道，并根据各通道的特点独立编程，每一路信号采用单独的采样保持器和A/D转换器，通过专用接口与单片机连接。
多路分时模拟输入利用多路切换器进行不同采集单元信号输入之间的切换，各路信号共用一个采集保持器、一个A/D转换器，通过同一接口与单片机连接。
多路并行模拟输入硬件结构复杂，硬件成本较高，但处理速度较快，软件实现容易;多路分时模拟输入硬件结构简单，硬件成本较低，不过处理速度稍慢且软件实现复杂。
考虑本方案实际需要，采用多路分时信号模拟传输系统能满足处理速度的要求，其硬件结构更为简单成本较低，因此选用多路分时信号模拟输入结构。
2系统设计
本方案基本设计思想是利用温度、湿度传感器对仓库多点温度、湿度进行采集，利用单片机的高敏感性和可控性进行温度、湿度数据的分析，做出相应的反应和动作。
其基本硬件结构如下：2.
1信号采集系统信号采集系统包括温度采集系统和湿度采集系统。
温度采集系统采用AD590做为温度传感器，该传感器使用5V直流电源供电，本系统共设24路温度信号采集，利用CD4051多路开关进行多路分时模拟切换。
湿度传感器采用HS1101，本系统共设24路湿度信号采集，利用CD4051多路开关进行多路分时模拟切换。
2.
2多路开关本系统采用CD4051作为多路开关，起到将多个模拟量输入信道通过一个公共模拟输入端分时切换输入单片机的作用。
由于本系统分为温度和湿度采集两类信号的采集，因此需要分别采用CD4051，对温度和湿度两个信号模拟量进行提取。
考虑CD4051只有8个通道，因此需要分别为温度采集和湿度采集各设置3个CD4051进行扩展，分别扩展为24路通道，以满足本系统的需要。
2.
3A/D转换A/D转换主要将温度、温度检测电路所检测到的温度、湿度模拟信号转换为数字信号，传输至单片机处理的作用。
本系统采用MC14433作为A/D转换器，采用5V电源供电，采用动态分时输出的方法，通过单片机P1口直接与单片机相连。
2.
4单片机及其它电路单片机是本系统的数据处理和控制核心，本系统采用AT89C51单片机，该单片机具有32个I/O接口，2个16位定时计数器，并内置4k字节FLASH闪存器和时钟电路，能满足本系统的需要。
其它电路包括键盘电路、LED显示电路和报警电路，其中键盘电路负责温度、湿度设定值的输入和修改，LED显示电路负责温度、湿度设定值和检测值的显示，报警电路负责温度、湿度超限时的报警，采用蜂鸣器和闪光报警两种方式协同进行。
2.
5软件设计本系统软件包括键盘扫描、键码识别、温湿度显示、温湿度采样、超限报警几个部分。
考虑温度和湿度的变化具有连续性和平稳性，软件系统采用分段定值滤波算法来所检测到的温度值和湿度值，以避免突发性干扰造成检测值波动过大导致误报警现象，以提高系统的抗干扰能力。
整个软件系统工作流程按温湿度检测———温湿度数据处理———键盘查询———数据显示进行。
系统工作时，首先读取传感器检测的温湿度数据，与温湿度预设置进行对比，当超出设定范围时利用声光报警器发出报警动作。
3结束语
利用单片机构建仓储自动监控系统，能有效提高监控效率和准确度，降低人工投入。
由于篇幅原因，本系统仅针对温度、湿度信号的采集和超限报警进行了构建。
在实际应用中，还可以进一步加入通风系统、排湿系统、降温系统等，利用单片机进行温度、湿度的控制，当温度、湿度超限时自动启动相应系统进行处理，能进一步提高仓储质量。
作者：伍立坤 单位：湖北工程学院