第28届辽宁省青少年科技创新大赛
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第28届辽宁省青少年科技创新大赛
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:1875    更新时间:2013-11-18    

中学生科技创新成果竞赛铁岭高中申报项目

 

基于单片机的温室环境智能控制系统设计

崔逸儒

铁岭高中 201423

 

 

项目摘要:本项目设计了一种基于单片机的的温室环境智能控制系统。以STC89C52RC单片机为核心控制器,采用DS18B20温度传感器、HM1500LF湿度传感器等进行温室大棚内温度、湿度等环境因子的检测,由单片机对数据进行分析处理后,通过数码管的动态扫描、视觉暂留技术显示各环境因子当前数值。如果各环境因子的实时参数超过预先设定的上下限值,则通过报警灯和蜂鸣器及时报警,同时利用继电器自动启动加热、排风、遮阳等设施对温室大棚内环境状况进行调节。此外还设计了手动/自动调控按钮,可实现人工干预,方便设备维修和故障排除。该设计实现了对温室大棚环境的智能远程控制,人机界面良好,操作简单方便,自动化程度高,造价低廉,实用性强。

项目提出:近年来,铁岭市作为一个农业强市,温室大棚种植养殖项目蓬勃发展。但是,目前绝大多数温室大棚的管理还依靠人工完成。温度、湿度的检测靠悬挂温度计、湿度计,人工读数,光照和CO2含量检测更是凭经验,不仅耗费了大量人力、物力,而且还无法实现对温湿度等因子的精确检测和控制。各项参数一旦超过额定范围或有气象灾害等突发事件发生,无法实现及时调控好和预警,不仅农作物的产量和质量难以提高,而且还会造成不必要的经济损失。因此,本设计针对大棚内温度、湿度等因子,综合考虑精度、效率以及经济性等多方面因素,设计了一种基于单片机的温室大棚智能控制系统。

设计目的:实现对温室大棚环境的智能远程控制。具体目标功能如下:1.能对温室大棚内温度、湿度等环境因子自动进行采集和显示。2.当大棚的环境参数超过设定的上下限值时,及时报警。3.自动启动加热、排风、遮阳等设施调节大棚内的环境参数状态。4.设计手动/自动调控按钮,实现人工干预,方便设备维修。

基本思路:STC89C52RC单片机为核心控制器,采用DS18B20温度传感器、HM1500LF湿度传感器等数字传感器进行温室大棚温度、湿度等环境因子的检测,由单片机对数据进行分析处理,通过数码管的动态扫描、视觉暂留技术显示当前参数数值。如果环境的实时参数超过预先设定的上下限值,则通过报警灯和蜂鸣器及时报警,同时利用继电器自动启动加热、排风、遮阳等设施调节大棚内的环境状态。本系统还设计了手动/自动调控按钮,可实现人工干预,方便设备维修和故障排除。

研究过程:

1.系统硬件设计

本系统硬件设计以STC89C52RC单片机为核心,包括信号采集单元、核心控制单元和执行调控单元三大部分。硬件设施主要包括单片机、传感器、显示器、报警器、执行设备等。

2.系统软件设计

本系统软件采用模块化设计,C 语言编写。考虑到温室多参数控制的复杂性,采用优先调节原则,即在温室环境温度、湿度等要素中选择1 个作为主要的控制要素,然后再对其他要素进行控制, 以减小系统控制复杂度。

软件设计中的程序模块主要包括主程序、参数采集子程序、数据显示子程序、声光报警子程序、执行控制子程序等。

主要贡献:

本设计结合温室大棚环境因子测控、远程、高精度等要求,设计了一个具有较高精度、能够实现远距离智能控制的温室环境智能管理系统,以满足大棚温室环境自动控制的需要。相对于其他的温室环境检测系统,本设计注意了对大棚环境的智能控制,合理考虑了系统的制作成本和使用的方便性。本系统控制界面友好、操作简单,系统性价比较高,有较好的实用性。

今后设想:深入实际调查研究,不断完善适于辽北地区实际的基于单片机的温室大棚环境智能管理系统,减轻农民劳动强度,提高大棚作物质量和产量。

 

 

 

智能密码锁

 

郭佩炎

 

铁岭高中 20146

 

项目简介:

密码锁能干什么呢?只是防盗吗?不!我的智能密码锁不只可以防盗,它还可以解决生活中令人头疼的问题。

现如今,私家车越来越多,而在有限的空间内所能停的车是一定的。这就面临着有车无处停的问题。

当你在大城市的停车场入口处打算停车时,你是怎样判断是否有空位的呢?大大小小的车,一个挨着一个,车子互相挡着,你无法从远处看到哪个车位被占了,哪个车位还空着。然而当你开着车费了好多脑力左拐右拐进去时,你发现已经有车停在那里了,你只好出来。对于那些发达城市的停车场开车进去难,出来更难。何不给停车场加一个指示灯呢?使人们能从远处判断那里是否有车,为人们的高速生活省时省力。

除了这些,目前的停车场还存在着一些问题。在一些公共场所,例如医院、社区、超市等,车位智能控制系统尤为重要。有时这些车位闲置着,有时这些车位又要预约出去等等。对于这些情况,我们目前是怎么解决的呢?安排人力,出动警力。一年四季中春天、秋天还可以,到了冬夏,那些指挥调动车位的工作人员会很辛苦,而且效率低下。若是采用自动控制系统,一切都会变得简单。提前为密码锁设定密码,然后将密码下发至停车场临时所有人那里,当他输入密码后,停车场的栏杆便会自动升起,打开车位占位锁。

为了解决上述问题,我设计了一套高可靠性、多用途、高安全性、高智能化的车位智能控制系统,实现了人工智能技术与密码锁相结合,是重大的创新。

本车位智能控制系统以STC89C52RC单片机为核心制成。利用ATMEL 24C02芯片作密码存储器和防暴力破解校验存储器,如有特殊需要可以升级加大EEPROM的存储空间。包含4x4的矩阵键盘(密码输入)和4个独立键盘(操作控制)。配有一个数码管和一个无源蜂鸣器作指示与报警装置。超声波传感装置可以判断是否有车停在车场里。步进电机用于升降栏杆。ULN2003是大电流达林顿晶体管组成的驱动阵列。继电器可控制大功率用电器。

 

功能:

目前,这个由智能电子密码锁构建的车位智能控制系统能实现的功能如下:

1.       5V DC电源 USB、端子供电皆可

2.       16进制字符密码(0F

3.       掉电后长达40年的密码保存时间

4.       高达1000000次的密码修改能力

5.       防暴力破解功能

6.       防止通过断电解除密码错误次数过多限制功能

7.       最多六路2500W电路通断控制

8.       密码输入错误次数过多时的报警功能

9.       超声波传感自动指示是否有车占位

10.   车位占位指示灯

11.   以脉冲方式驱动电机

12.   双单片机连锁工作

13.   可外接其他负载   可外接其他传感器以扩展功能

未来规划:

1.     可能会通过2.4G无线技术远程控制其他电路

2.     可能会加入LCD显示屏,增强可视性与交互性

3.     可能会加入温度传感器指示温度

4.     可能会加入气压计提供实时天气预报

5.     可能加入RFID非接触感应卡来实现刷卡解锁

6.     可能会加入一些传感器以限制电路允许使用的时段

7.     会进一步优化程序代码,提高密码锁的稳定性与安全性

8.     进行智能密码锁组网,进行总体远程控制。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


水族光源智能控制系统

于湘楠

铁岭高中 20146

 

   随着经济的飞速发展,生态水族产品倍受青睐,公司、企业等接待处均有生态水族系统。生态水族的主角是鱼、水草,其视觉欣赏是其主要功能。光照是其首要解决的三大技术问题之一。

常用的水族照明光源主要有荧光灯、水银灯、卤钨灯等,但其发射光谱与水生物选择性吸收光谱不匹配,用于水生动植物补光,针对性差、光效低、耗能大、大量发热影响水温。

发光二极管(LED)以其高效、多色、窄带、直流、显色性好、节能、环保等优点,被认为是未来主要的、较为理想的人工水生动植物补光光源。但目前市场上的LED水族光源,存在光谱和强度被预制固化、不可调、显色性差、静态等问题,不能满足水生动植物对光谱的动态需求,因此,论文提出一种智能LED水族光源。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

马术障碍赛训练及比赛装置

高嘉博

铁岭高中 20147

 

 

马术比赛分为盛装舞步骑术赛、三日赛、障碍赛三种。其中障碍赛要求场地至少2500平方米,设置十多个高1.40 1.70的障碍。运动员骑马必须按规定的路线、顺序跳越全部障碍。超过规定时间、马匹拒跳以及运动员从马上跌落等都要罚分。拟石墙和横竿等障碍是障碍的重要组成,每个障碍不高于1.6在跨越过程中碰倒障碍、拒绝跨越、摔倒、顺序出错或者超时都将被扣分。但在跨越障碍的过程中,有时由于运动员与马匹的配合不好或马匹的能力和素质不佳可能出现绊倒的情况,使得运动员和马匹受伤以及设备损坏。马术是种绅士的运动,在训练及比赛过程中应保证运动员及马匹的安全,更加人性化的对待马匹。我设计的这款装置就解决了上述问题,这款装置采用红外线发射和接受装置取代了障碍,提高了运动员及马匹的安全性,而且该装置有着可靠性高、稳定性强、精准度高、效果明显的特点,在训练及比赛过程中不会给马匹造成压力,更加人性化。而且该装置减少了人力及物力损耗。该装置基于单片机的控制系统、二极管、三极管、蜂鸣器、激光发射及接收的综合运用进行了多次实验,在过程中发现错误,反复修改,直到有明显成果。最终使装置可以在正常状态下绿灯亮,触碰到障碍时红灯亮并发出警报,而且可以一直显示障碍的高度。基于该装置还可以进行警犬等动物的训练和锻炼。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


温度报警系统的设计与实现

李洋

铁岭高中 20148

 

 

随着电子科技飞速发展,在现实生活中,很多场合需要监测和控制温度,且当超过额定的温度范围时,还需要报警。论文以STC89C52单片机为核心控制器,采用DS18B20温度传感器进行温度测量。

DS18B20温度传感器是美国达拉斯公司生产的一款产品,是一线式数字化传感器。工作电源可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生。低功耗、微型化、抗干扰能力很强,可根据实际要求通过简单的编程实现数字读数方式,便于与微处理器进行接口。电路简单,实现起来比较容易,几乎适用于所有类型的单片机。

DS18B20温度传感器的特点使它非常适用于远距离多点温度检测系统,特点如下:(1)用户可以自己设定非易失性的报警上下限值。(2)3055V单电源供电。(3)温度测量范围:-55+125。可编程实现9位至12AD转换精度。(4)测温分辨率可达O0625(5)被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出,不需要外部元件。(6)其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生。(7)多个DS18B20可以

并联到2根或3根线上,微处理器CPU只需1根端口线就能与多个DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,节省引线和电路。(8)不同于传统的温度检测热敏电阻,可以在检测点把被测信号数字化。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


智能麻将机的单片机驱动电路研究

宋善源

铁岭高中 201416

 

1.项目摘要

该项目是对STC89C52单片机和数码管的综合应用是一款比较方便的数码管显示式麻将机。

2.项目选题的确定

家人一起玩麻将时,总是用卡片或赌币,时常容易弄错,而且币太多时容易算错钱。币子十分不方便。我便想出用数码管显示各方钱数的方法。这样减少了算钱的失误,既方便又实用。

  3.设计(或研究)该项目的目的和基本思路

作品采用STC89C52单片机作为核心控制器,在麻将桌上安装子系统。采用 单按钮,供顾客加分减分使用。同时,设置主系统,可以查看自己的分数情况,采用STC89C52单片机、数码管显示信息。

4.项目的研究过程

(1)    选定题材,收集信息。为了进行测距测温装置的研究,我收集了大量相关资料和论文,并在网上电子市场和沈阳电子市场选购了大量的电子元件和传感器,已经基本上了解单片机电路的控制以及工作原理。

(2)    设计电路。这是最麻烦的过程了。它需要会使用设计电路的软件,设计电路比较难。因为我不得不考虑布局问题,美观问题,使用问题等等。为了设计电路,我花了好长时间。设计完成后进行调试终于完成了电路的设计,总算完成了电路的问题。

(3)    进行手工焊接。焊接也不太轻松。开始时,我不太会焊接元件,但在老师的鼓励和指导下,我完成了电路的焊接任务。虽然手被电烙铁烫出几个水泡,但看到自己的成果,我十分欣慰。

5.该项目应用了哪些科学方法、科学原理

单片机,也称单片微型计算机,是微型计算机家族中的一员,深得各个领域的青睐,应用十分之泛。该项目采用智能单片机电子系统提高服务质量和效率。

电子数码管工作电源可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生。低功耗、微型化、抗干扰能力很强,可根据实际要求通过简单的编程实现数字读数方式,便于与微处理器进行接口。电路简单,实现起来比较容易,几乎适用于所有类型的单片机。

  该项目设计的智能系统,采用STC89C52单片机

作为核心控制器,在麻将桌上安装子系统。采用 单按钮,供顾客加分减分使用。同时,设置主系                                   统,可以查看自己的分数情况,采用STC89C52单片机、数码管显示信息。系统的最大特点是,两个顾客可 以进行直接通信,不会对其他顾客受到干扰,使显示数目更加精确。

6.该项目的主要贡献

作品主要的创新是对单片机和数码管的应用以及对单片机程序漏洞的减少和效率的提高,作品也对焊接电路和电路的设计有较高的要求。

7.他人同类研究情况调查

我曾去电子市场进行调查,也在网上进行调查,没有发现与“智能麻将机的单片机驱动电路研究”相同或类似的产品或研究。

8.进一步完善该项目的设想

在将来,我将在这个项目的基础上进行改进,并且加入新的功能,增加新的功能,使产品更加完美,结果更加出色。

 

 

空调定时开关装置

孙博礼

铁岭高中 201421

 

 

在智能化飞速发展的今天,手动操作逐渐被程序控制所代替。无需人在场便可控制电器的开启和关闭,更能给人们带来极大的便捷。

  炎热的夏季,为了给职员一个舒适的开会环境,通常需要开启空调给室内降温。但由于临时的调整,经常会有会议时间的变更。而导致管理者在空调开启后要返回关闭空调,造成了一些麻烦。类似的突发事件并不少见,而通过智能化来操控电器开关成为了人们的首选。

  为了能够调控电器的工作与停止,达到操作者通过自身的需要来控制电器的工作时间。空调定时装置与总电源线串联,通过单片机的定时来控制总电源线的通断,从而达到无需人为操作控制电器运作的目的。

  设计作品,焊接电路板,单片机编程,将元件串联接入电器总电源线,系统调试。

  通过对于开关电路的控制,达到发送数字信号的目的,从而控制外围的电路或者模块进行工作。

  此产品能够控制任何用电器的工作时间,并且可以同时控制多个用电器。除了定时关闭功能以外还有定时开启功能。外部含有指示灯,有提示作用。有装置保险功能。小巧,安装使用便捷,操作简单,廉价易得。可以随意设置时间长短,能够显示设定时间。时间精度高。通过开关分级控制,不会对家用电器造成损坏。控制系统与电源分离,能够使人得到保护。

  网上搜索无同类研究。

  由于功能尚未完全使用,在实际应用中还能得到扩展。例如:控制工厂机器的同时运作、音乐的定时播放、寝室用灯的定时熄灭

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


电器智能自控系统

孙铭

铁岭高中 201418

 

 

 

 

创新来源:作为一个懒孩子的我经常幻想自己能住在一个可以“伺候”我的房子里,我睡觉是电视机可以自动关掉,躺在床上就能控制家里点灯的开关等等。现在的科学那么发达为什么就不能实践一下试试呢?于是,这个电器智能自控系统就出世啦!它可以帮助我实现家里电器的定时控制,可以让我躺在床上开关灯。真是太棒了,如果把这个系统往外拓展,用到工厂、医院、实验室甚至是飞机火箭上一定会省不少事。希望在今后的学习中能有机会进一步探索实现。
本系统的功能是实现部分家用电器自动化定时开关, 还有对单一插座的断电, 这样维修时可以只断一个插座的的电其他插座均能正常工作维修不影响其他插座的工作。另外还有对灯泡等可直接通过断电结束工作电器的开关汇总
①:自动化定时开关:将用电器(可以直接通过断电通电开关的如灯泡、电磁炉)的火线掐断,掐断的两端与继电器相连接,接到电路板上通过STC89C52这款单片机编程控制继电器。电路板上焊有4×4矩阵键盘。将接入电路板的用电器编号。按下s10A键启动控制电器开关,s1电器打开,s5电器关闭,其余以此类推(矩阵键盘上s5s1的正下方)。按下s11B启动定时,若想要一号电器定时,按完s11B后按下s1,数码管上显示d表示delay延时再按下想要定时的时间,最后按下s5定时就启动了。
  自动化定时开关的使用方法既是如此,它可以用来控制别墅的电灯,这样主人可以先把电灯设置好合适的时间让它自动关掉,不用再走过很多房间去一个个的关灯了。它还可以接到电磁炉上,家庭主妇干的家务太多,这边烧水那边擦地,有时忙不过来就可以将电磁炉定时关闭防止水烧干或费电。用在学校寝室楼的房间灯控制也可等等。
  还要说明的几点是此装置是由单片机编程控制的,也就是说它可以通过改写程序来满足各个家庭的不同需要,比如是以分为单位的还是以小时为单位的,是否需要加密码锁等等,考虑到参赛展示时间这里的程序是以秒为单位的。由于演示时无法接到大型用电器上如电视,所以需要的电流较小不需要加载变压器,但没有变压器的情况下所供电流只能同时控制两个支路。如果将家中所有电灯都分别接到这样的控制器上,那么人可以在一个离的很近耳朵地方控制家中所有灯的开关或者是定时,非常方便。
②:插座单一断电:小孩子在家中喜欢往有空的地方伸,而我们都知道插座的内部是接220伏的高压电的,每年都有很多小孩以为淘气而被电伤甚至死亡。这个系统可以解决这个问题,将家中插座的火线掐断接到继电器上,将离地面低的插座断电(此时只有这一个插座断电,其他用电器正常工作)这样孩子再将手伸到插座里就不会触电了。同样的,在进行单个用电器维修时也可以这么用防止工作人员电伤。
  此断电系统与上述定时自控系统都被接到一个电路板上,也就是说如果将断电系统总开关SD4关闭,上述定时系统将无效。断电系统的控制部分由四个复位按键组成:SD1 SD2 SD3 SD4,前三个分别控制三个继电器,第四个是总开关。三个指示灯亮表示继电器允许有电。
③:开关汇总;用途即是将电器开关汇总到一个开关上,实现一个控制板控制很多电器。比如实验室的灯开关或实验室内某些插座是否需接通。我们可以把一个实验室里所有的插座(或灯)都接到继电器上,这样管理员可以通过控制板对实验室内所有插座(或灯)进行控制。这样就可以在实验外面控制不用在实验室内走一圈来开关了。同样的在医院也会有很大的用途。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


步行街装饰灯节能控制的设计与规划

张嘉月

铁岭高中 20148

 

 

随着城市化发展,我们的城市亮化工程越来越好。但是有时街道的亮化工程只能做到光控(也就是当夜幕降临时装饰灯点亮,当清晨太阳升起时装饰灯熄灭。),这样就会造成很多浪费,如:整晚开灯会造成电力的浪费,也会减短灯的寿命。

城市步行街装饰灯的节能控制主要是通过时间来控制,可根据所需时间段来控制灯的点亮和熄灭。

例如:冬天下午五六点就会黑天,但有些城市的亮化工程会在七点左右才开灯,所以有一段时间步行街会比较黑;十二点以后街面上行人已经所剩无几,到凌晨三四点左右如果装饰灯一直点亮会比较浪费。我设计的这个步行街装饰灯节能控制项目就可以让装饰灯提前至六点点亮,然后在午夜十二点半熄灭,在四点再次点亮,最后在六点最终熄灭。夏天可根据夏天天黑天亮的时间进行相关调节。

这个步行街装饰灯节能控制设计还可以安排不同颜色的彩灯在不同时期的点亮和熄灭,以达到美化城市夜景的目的,还可以在节日时增添节日气氛。

论文提出一种简易可行的步行街装饰灯节能控制方案作为城市亮化工程的节能设备,以达到目前号召的低碳生活的目的。论文设计了一种简单、实际的步行街装饰灯节能控制,主要用于城市亮化工程,也可用于家庭小彩灯的智能控制,还可用于其他有关智能控制开、关的设备。

步行街装饰灯的智能控制的模型如图所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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