基于单片机的仓库通风控制系统的设计

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前言

  近年来随着社会的不断发展，仓库自动通风控制系统被广泛应用于物品的安全储存。仓库通风系统能够对当前仓库的温度进行检测。并且根据实际温度启动风机进行通风降温，当温度降低时关闭风机，停止报警。就目前发展来看，仓库自动通风控制系统必然会成为企业公司货物管理当中不可缺少的一部份。
  本文基于ATmega128单片机设计了仓库通风控制系统，通过将温度传感器采集的仓库内温度同设定的温度阈值进行比较实现对温度的自动控制，键盘模块可完成阈值温度的调节，仓库内的温度通过数码管显示模块予以显示。经过测试，本设计符合预期要求，可将仓库温度控制在设定的范围之内，对于仓库货物的保存具有良好的辅助作用。本文所设计的系统包含主控模块、传感器模块、显示模块以及报警模块等六大组成部分。通过对仓库内部温度的采集和分析，实现通风降温的目的。本设计力争做到准确、实用、操作方便。

一、系统方案设计

  

1 系统设计方案选择

  本文基于ATmega128单片机设计了仓库通风控制系统，通过将温度传感器采集的仓库内温度同设定的温度阈值进行比较实现对温度的自动控制，键盘模块可完成阈值温度的调节，仓库内的温度通过数码管显示模块予以显示。经过测试，本设计符合预期要求，可将仓库温度控制在设定的范围之内，对于仓库货物的保存具有良好的辅助作用。本文所设计的系统包含主控模块、传感器模块、显示模块以及报警模块等六大组成部分。通过对仓库内部温度的采集和分析，实现通风降温的目的。在主控模块采用ATmega128单片机，该单片机系统体积小，系统的可靠性高，系统的成本低的优势它可称为世界上最小的应用系统。温度采集模块采用DS18B20温度传感器，DS18B20数字温度计测量范围广，传输信息是利用单线接口来进行的，因此和CPU之间只存在一个接地连接。温度测量范围为-40~+120°C，误差为百分之五 不需要外部电源供电。
温度的显示部分采用LED显示模块完成，当温度超过设定的阈值时单片机会驱动蜂鸣器进行报警，在内部温度超过预设值的时候发出警报声。用户输入模块就采用简单的机械按键来对系统的预设值进行加减。电机通风电路就采用光电耦合电路对通风电动机进行驱动，在超过预设温度开始工作。

2 系统设计架构

  根据设计要求，将系统电路划分为六大部分，分别是：ATmega128核心模块、用户输入模块、显示电路、温度采集模块、电动机驱动模块和声音报警模块。
系统的硬件架构如图2-1所示。

图2-1 系统硬件架构
各模块具体说明如下：
（1）ATmega128核心模块
包括一个“最小”ATmega128的应用系统，最小系统是核心控制模块。
（2）显示模块
主要用于显示当前系统所检测的温度信息和预置的温度。
（3）用户输入模块
主要用于用户的输入，对警报温度进行调节。
（4）温度采集模块
主要用于采集当前的温度数据。
（5）电动机驱动模块
对风扇电动机进行驱动。
（6）声音报警模块
提供报警声音。

2.3 系统工作原理

  本文是基于ATmega128单片机的仓库通风控制系统的设计，系统通过新型的温度传感器DS18B20对仓库内部进行多点测温。将数据传递给核心控制器，并在LED上显示当前温度值。如果温度超过预设值，就开启蜂鸣器报警并启动电动机进行通风降温。

图2-2 系统工作流程图

二、系统硬件设计

系统整体电路如图3-18所示。

图3-18 系统整体电路图

三 系统软件设计

  硬件电路是整个设计的基础。而软件部分则是整个设计的灵魂部分，通过软件的驱动才可以是整个系统工作起来，达到设计的目的。软件部分是驱动硬件的重要部分，用户通过软件来实现与系统的交互，在进行软件系统设计时需要将软硬件之间相互结合，满足用户要求。
根据系统需求设计主程序流程如下图所示。

图4-1 主程序流程图

系统仿真

  以下为本次设计的仿真图。
  图中的数码管用来显示预设的温度值和当前仓库的温度值，温度预设值通过外部的k1，k2按键来增加和减小预设值。
按下k1键预设值增加，如图5-2。
按下k2键减小预设值，如图5-3。

图5-1 达到设定温度

图5-2 提高设定温度

图5-3 降低设定温度

总结

  由于自己以前就学习过运用Proteus等相关软件来进行过课程设计，虽说也有了一段时日没运用过了，但只要稍微复习一下，就能够重新捡起来。所以只要搞清楚了系统的需求和构成，利用Proteus软件画出电路图还是很容易的。了解了系统整体的要求后，我便开始查看相关芯片的资料以及书籍，还到各种电子论坛上寻求帮助，找到一些前辈的单片机温度仿真的实例进行参考，慢慢去摸索每个模块的设计思路以及每一个元器件的作用是什么，遇到不懂的地方首先多问自己几个为什么，实在想不明白再去向别人寻求帮助，使自己的设计思路一步步清晰起来，同时自己的论文也一步步完善起来，每一次改进我都能获益匪浅，此刻我才真正发现毕业设计的乐趣所在。
  虽然我的论文还有许多不足之处，但是整篇论文都是自己亲手完成的，我认为能让我学到知识才是最重要的。这次毕业设计对于我来说收获是巨大的，首先我学习到了一种全新的学习方法，即养成独立的思考习惯，遇事都问自己几个为什么，我相信这样一种习惯对于我来说终生都能受益。同时我充分感受到了当你认真去做一件事的时候，你就可以把做好，每一个出来的成果都能让自己快乐，这也对我以后的努力有了一个前进的例子，相信自己的能力，并且变得越来越好。