基于DHT11的温湿度监测电路设计.doc

1、 题目 ： 基于 DHT11 的 温湿度监测 电路 设计 基于 DHT11 的温湿度监测电路设计 摘 要 本次设计是采用 MSC-51 系列单片机中的 AT89S51 和 DHT11 构成的低成本的温湿度的检测控制系统 。 单片机 AT89S51 是一款低消耗、高性能的 CMOS8 位单片机，由于它强大的功能和低价位，因此在很多领域得到广泛应用 。 DHT11 温湿度传感器是一款含有已校准数字输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿原件和一个 NTC测温元件，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。设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。 硬件电路主要包括

2、单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器以及 控制设备 等 五 部分 。其中 由 DHT11 温湿度传感器及 LCD1602 字符型液晶模块构 成系统显示模块；测温湿度控制电路由温湿度传感器和预设温度值比较报警电路组成；用户根据需要预先输入预设值，当实际测量的温湿度不 符合预设的温湿度标准时，发出报警信号（蜂鸣器蜂鸣） 。 软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序。 关键词： AT89S51； DHT11；温湿度 监测 DHT11 Temperature and Humidity monitoring circuit design ABSTRACT AT89S51 is a low co

3、nsumption, high performance CMOS8 bit microcontroller.Because of its powerful features and low price, it is used in many areas.DHT11 temperature and humidity sensor is a temperature and humidity combined sensor containing a calibrated digital output, the sensor consists of a resistor in the original

4、 sense of wet and a NTC temperature measurement devices.The product has many advantages, such as excellent quality, fast response, strong anti-jamming capability . This design is fromed by the AT89S51 in MSC-51 Series and DHT11 constitute which is a low-cost temperature and humidity measurement and

5、control system. The design includes the design of hardware circuit design a nd system software. The hardware has Five modules.They are a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, alarm and control equipment. The LCD1602-character LCD module constitute the system display modu

6、le.The temperature and humidity control circuit by the temperature and humidity sensors and preset temperature alarm circuit.According to the need of pre-enter the default value, when the actual measurement of the temperature humidity does not conform the preset temperature and humidity standards, s

7、end the alarm signal (buzzer will beep). The software part includes the main program, the display routines, temperature and humidity subroutine. Key words： AT89S51 ； DHT11 ； Temperature and humidity monitoring. 目 录 1 前 言 . 1 1.1 本文研究的背景及意义 . 1 1.2 研究 任务和主要内容 . 1 1.2.1 本系统要完成 任务 . 1 1.2.2 主要内容 . 1 2

8、设计任务要求分析 . 2 2.1 设计 要求 . 2 2.2 系统组成 . 2 2.3 本章小结 . 2 3 硬件设计 . 3 3.1 单片机模块设计 . 3 3.1.1 AT89S51 单片机 . 3 3.1.2 单片机最小系统 . 4 3.1.3 复位电路 . 4 3.1.4 时钟电路 . 5 3.1.5 温湿度设置（按键）电路 . 6 3.2 显示电路 . 6 3.3 传感器电路 . 8 3.4 电源指示灯电路 . 10 3.5 系统的蜂鸣器电路 . 10 3.6 本章小结 . 11 4 软件设计 . 12 4.1 温湿度采集模块 . 14 4.2 显示 模块 . 15 4.3 蜂鸣器报

9、警 模块 . 15 4.4 PROTUES 运行结果 . 16 4.5 本章小结 . 17 结论 . 18 参考文献 . 19 致谢 . 20 1 1 前言 1.1 本文研究的背 景及意义 在日常生活中，温湿度监控系统应用很广泛，例如：机房、档案馆、材料加工场等场所，都必须严格控制环境的温度和相对湿度，使其保持在一定的范围。使用 DHT11 可以灵活的监测 环境的温湿度，由用户设定一定的阈值，实时监测显示，并且可以根据用户要求设定报警装置，当温湿度超过一定的范围时，立即报警。基于此，我设计了一款用 51 单片机控制的温湿度监控系统，操作简单，使用方便。 1.2 研究 任务及主要内容 1.2.1

10、 本系统要完成的任务 （ 1） 人 性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同地域和不同的 需求输入并 通过显示器显示，能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。 （ 2） 通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，看是否符合标准值，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及蜂鸣等）进行报警，并采取相应控制温湿度的方案。 1.2.2 主要内容 （ 1） 温湿度的监测我们研究的主要内容。 数字化 传感器将采集到的信号送入单片机，之后单片机通过显示模块显示该温湿度值。 （ 2） 该系统通过按钮设定最适宜的温度和湿度，传感 器向中央控制系统输送监测 信号，超过预设值 范围 的话

11、，蜂鸣器就会报警提醒。 （ 3）功能拓展： 控制 设备 根据各种不同的需求自动对温湿度进行调节。 采用电热、火力增温，水冷、风 扇降温都比较方便； 采用喷雾、洒水增加湿度，采用烘干技术，加快水分流失，保持环境干燥。2 2 设计 任务 要求 分析 本章详细介绍了本次设计的主要任务， 即实时显示当前环境的温湿度，并且允许用户设定温湿度标准值，当环境温湿度超过或低于标准值时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行报警提示，待达到标准值时，蜂鸣器停止鸣响，控制设备停止运行，系统正常工作，工作指示灯亮。 （ 1）温度（ temperature）监控：对温度进行监控 并反映在显示器上。 （ 2）湿度（ humidi

12、ty）监控：对湿度进行监控并 反映在显示器上。 （ 3）显示： LCD 显示此时此刻温湿度值，摆放在 现场用于显示当前的温湿度。 2.1 设计 要求 一个以单片机为核心的温湿度监测 系统，需要实现的功能为： （ 1） 能够准确的显示当前的温度以及湿度。温度检测的范围 0 -60，测温精度： 2；湿度检测范围 20%-100%RH， 测湿精度： 5 RH。 （ 2） 能够自主调节当前需要温度以及湿度的预设温湿度值， 在系统上面有调节按钮，可随时根据需要增加或者减少预设值。 （ 3） 一旦发现超过了预设值， 蜂鸣器 蜂鸣报警 ， 报警方式为三极管驱动的蜂鸣音报警。 （ 4） 本 设计采用 LCD

13、显示。 2.2 系统组成 依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块： （ 1）温湿度采集模块： DHT11 温湿度传感器作为本设计中的温湿度采集模块，使用单总线方式，接口方式简单， 分辨率 为 8bit，能够完全满足日常环境温湿度的监测要求。 （ 2）数据处理模块：数据处理模块采用 AT89S51 单片机，由其完成对温 湿度采集、运算、逻辑控制的功能。 （ 3） 用户交互模块 ： 用户交互模块主要由按键、 LCD1602 点阵液晶、蜂鸣器和控制器构成。其中按键用于用户设 定温湿度准确值， LCD1602 用于数据显示，蜂鸣器用于提示用户，控制器用于调节控制不符合要求的温、湿度。 2.3 本章小

14、结 本章节主要有两部分，第一部分主要介绍了温湿度实时监测 的设计要求，第二部分主要介绍了设计的系统组成， 并加以简要 的解释。3 3 硬件设计 单片机是整个系统的控制中枢，它 控制外 围器件协调工作，从而完成特定的功能 ,硬件实现上 采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块连接 在一起 ,这种设计方法可以降低系统设计的复杂性，本系统主要硬件设计包括电源电路、蜂鸣器电路、晶振电路， LCD 显示电路以及温湿度传感器电路 11。 按照系统的设计功能所要求的，温湿度监控系统 框 图如下图 3-1所示： 图 3-1 温湿度监控系 统框 图 3.1 单片机模块 设计 单片 机 作为本

15、设计 系统 中的中枢 单元，连接着包括温湿度传感器模块， LCD 显示模块，蜂鸣器 报警 模块，键盘模块等所有部分。其依赖于传感器对原始信号的准确捕捉和转换，在此基础上对输入单片机的被测信号进行分析处理 ， 并 向蜂鸣器报警模块发出相应指令，实现对温湿度的现场实时监测。 3.1.1 AT89S51 单片机 AT89S51 是一款 低功耗、高性能 CMOS 的 8 位单片机，片内含 4K的可编程的 Flash只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程 (ISP)，也可用传统方法进行编程及通用

16、 8位微处理器于单片机芯片中，低价位 AT89S51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制的领域 。 AT89S51 提供以下的功能标准： 4K 字节闪烁存储器， 128 字节随机存取数据存储器， 2 个 16 位定时 /计数器， 32 个 I/O 口 ， 1个串行通信口， 1 个 5 向量两级中断结构，另外， AT89S51 还可以进行 0HZ 的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式 ， 闲散方式停止中央处理器的工作， 可 允许随机存取数据存储器、定时 /计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件

17、的工作直到下一个复位 ,在 AT89C51 上新增加的功能使 AT89S51 性能有了较大提升，它的价格甚至更低，它的工作频率可达 33MHz，比 AT89C51 的工作频率更高， ISP 在线编程功能的优越性在于它不温湿度传感器 单片机 LCD 温、湿度显示 蜂鸣器 键盘 启动相关调控装置 4 必要将芯片从工作状态 下分离，特别是在改写存储器内的程序，这是一个相当方便简单的功能，它不需要像 AT89C51 那样外接看门狗计时器单元电路，由于它内部具有双工UART 串行通道内部集成看门狗计时器，它具有全新的加密算法，大大加强的程序的保密性，有效的保护知识产权不被侵犯 ,它完全兼容 51 全部字

18、系列产品 8。 图 3-2 AT89S51 引脚图 3.1.2 单片机最小系统 所谓单片机的最小系统是指使单片机能运行程序、正常工作的最简单电路系统，是保证单片正常启动、开始工作的必须电路，缺一不可。单片机最小系统一般由单片机、程序存储器 、时钟电路和复位电路组成。对于 AT89S51 单片机，由于片内有 4K 的程序存储器，所以其最小系统除了单片机本身外，只需外接时钟电路与复位电路即可。 3.1.3 复位电路 本次设计采用的是上电复位，当 RST 引脚上出现了两个周期以上的高电平就会触发内部复位，这里的 EA 端与复位电路无关，由于数据都放在了内部存储器，所以需要对 EA 端置高电平 1。

19、5 图 3-3 复位电路 3.1.4 时钟电路 时钟电路用于产生单片机的基本时钟信号， 是用来配合外部晶体实现振荡的电路，这样可以为单片机提供运行时钟 。 MCS-51 的时钟信号可以由两种方式 ：一 种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号：另一种为外部方式，时钟信号由外部引入。如果没有时钟电路来产生时钟驱动单片机，单片机是无法工作的 12。 AT89S51 的时钟信号可由内部振荡器产生，也可由外部电路直接提供。 内部振荡器的输入和输出脚分别为 XTAL1 和 XATL2，由 XTAL2 给单片机内部电路提供时钟信号。当时钟信号由外部电路提供时，外部时钟引入 XTAL2，而 XTAL1 脚接地。 图 3-4 晶振电路