在现代工业化生产中，随着科技的不断进步和自动化技术水平的不断提高，整个社会开始意识到了生产环境的重要性，对生活环境的要求也越来越高，对环境温湿度的监测和控制已经成为生产过程中必不可少的技术。本文设计了基于FPGA的温湿度传感报警系统，该系统主要由温湿度传感器和控制电路构成。控制电路主要有温湿度传感器、FPGA、按键模块和显示电路模块。通过DHT11温湿度传感器获得温湿度信息，再将信息传送到FPGA芯片中。芯片采用Altera公司的Cyclone EP1C3T144C8N，选用VHDL硬件描述语言设计输入，并在芯片内温湿度的初始值，根据实际情况使用按键输入改变温湿度的上下限，在测得超过限制值的数值信息时，蜂鸣器开始报警，同时LCD1602液晶显示屏上可实时显示当前的温湿度情况。关键词 FPGA，传感器，温湿度传感器，液晶显示屏
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 论文研究主要内容及结构安排 3
第二章 系统总体方案设计 4
2.1 需求分析 4
2.1.1 温度因素对粮食存储的影响 4
2.1.2 湿度因素对粮食存储的影响 5
2.1.3 温湿度传感器技术 6
2.2 FPGA的原理及应用 8
2.3 系统框架 10
第三章 系统硬件电路设计 11
3.1 温湿度数据采集电路 11
3.2 主芯片电路设计 12
3.3 其他电路设计 13
3.3.1 电源模块设计 13
3.3.2 串口通讯模块 14
3.3.3 时钟电路设计 15
3.3.4 显示电路设计 16
第四章 算法设计及实现 18
4.1 控制电路模块设计 18
4.2 温湿度电路描述模块设计 20
4.3 功能描述 20
4.4 下载模块设计 22< *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
br /> 4.5 测试与验证 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录I 原理图 29
附录Ⅱ FPGA控制电路软件源代码 30第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
中国是农业大国，古时候科技不发达，古人所言：靠天吃饭，意为外界环境是影响农作物的唯一因素也是最重要的因素[1]。温湿度是影响粮食储藏的重要参数，两者之间是相互关联的，温湿度控制不好必然引起粮食发热和霉变，且极易产生连锁反应，从而造成难以挽回的损失[2]。然而传统的温湿度监测通常依靠人工的观察检测结果，不仅监测效率低而且当监测环境空间过大时，严重耗费人力，具有很大的局限性，只能做到实时检测，而不是实时监测。
随着温湿度传感器技术的不断发展，以及当前各行各业越来越重视商品管理、产品生产和仓库存储环节的环境温湿度问题，很多仓库都存储着非常重要的物品，例如茶叶、粮食、药品等。其中，粮食存储是仓储中较为重要的一类。因此，为了能够更好的维护仓储粮食的质量，同时创造适宜粮食存储的环境，建立实时的温湿度报警系统是十分必要的。
在温室农业生产中，温度和湿度是两个非常重要的指标，直接关系到农作物的产量和质量[3]。我们可以在粮仓的合理位置安装温湿度传感报警系统，以实现对温度和湿度的24小时实时监测。通过温湿度监测系统来设置正常的温湿度范围，如果环境处于正常的温湿度范围内，系统将显示实时的温湿度信息，并继续正常监测；一旦系统检测到温湿度超过设置范围的上下限，将产生报警信号通知工作人员进行相应的处理，以此来提高监测效率和减少人力消耗。
当前嵌入式系统发展越来越朝着低功耗、小体积、高性能的方向发展。其中，以单片机、DSP和FPGA三种处理器使用得最广。现在市面上大多数是基于51单片机等处理器设计的温湿度监测系统，单片机的应用，使嵌入式自动控制系统成为一种崭新的形式，大大扩大了自动控制的应用领域，使自动控制成为一种无处不在的技术[4]。这种系统在当前硬件电路中占据着绝对的领先优势，然而在大数据处理方面存在着不足，就目前的库房监测环境来说，已经远远不能满足当前的需要。而FPGA凭借其超大规模的单芯片容量，以及在硬件电路方面的高速并行运算能力，在高速且繁复的逻辑处理方面和信号处理方面有着极大的优势。
1.2 国内外发展现状
在现代化科技和国民经济快速发展的今天，人们对生活环境的要求越来越高，我们的日常生活也与周围环境的温度和湿度息息相关。在石油、医药、化学、粮食储存和档案管理等领域，对温度和湿度的要求也越来越高。因此，监测和控制温湿度已成为人们日常生活中一项非常重要的技术。与此同时，温湿度监测技术的研究在软件、硬件等方面都有了很大的提升。
早期仓库监测主要依靠人工检测，使用热敏电阻和湿敏电阻作为传感器件，通过检测电阻变化来反映粮仓温湿度的变化，为储粮提供参考依据。调度人员进行测量和抄录，不仅劳动强度大，而且由于检测和报警不及时，很容易造成粮库中粮食霉变、变质等现象。据有关资料统计，每年由于粮食变质损失的粮食在中国达100亿公斤，造成的经济损失是惊人的。因此，各国都迫切需要设计开发低成本、高效率的粮库温湿度监测系统。
随着国内外科技的日益发展，温湿度监测技术也在不断地进步,传统的温湿度检测方式正在被网络化、自动化、智能化、无纸化的温湿度监测系统所取代,可以预见，为了满足人们对生活和环境的需求，今后我国所有仓库都将改变温湿度监测方法，并安装智能温湿度监测系统。目前国内的公司已经开始了在这方面的研究，并取得了一些重要成果，例如现阶段成都飞机工业（集团）有限责任公司已经掌握了温湿度设备检定校准技术，在现场温湿度校准方面具有丰富的理论研究基础和较强的科研研发能力[5]；已有多家企业开始生产粮仓温湿度监测系统的产品，品种多，系统结构多样。
相比较国内的温湿度监测系统而言，国外的相对比较先讲，无论是传感器的稳定性，还是测量准确率方面，国外的传感器相比较国内而言较先进。此外，国外传感器在系统的测控技术和管理方面具有丰富的经验。软硬件一般采用相应的标准模块集成，已经形成组态。温湿度传感器的研究和开发在国外也得到了高度重视。在日本，温湿度传感器的应用和发展已经走在了前列。
近年来，随着单片机的日益成熟和计算机的广泛应用，粮食测控系统的准确性和稳定性要求越来越高，寻找测控系统最佳配置和最好性价比成为当前研究的热点[6]。目前国内外大大小小企业为了满足不同的市场的需求，已经开发出了很多种基于不同的微处理器的温湿度监测报警系统。现在国内外市场常见的温湿度监测系统有以下一些:
(1) 基于单片机控制的温湿度监测系统;

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