1、i本科毕业论文（20 届）基于单片机的温湿度检测仪设计与实现所在学院专业班级 电子信息工程学生姓名指导教师完成日期ii目 录摘 要 . .1Abstract. .2前 言. .3第一章 绪 论 .41.1 开发背景 .41.2 本课题研究意义 .41.3 国内外研究现状 .51.4 本课题任务与目标 .51.5 本文所作的工作 .5第二章 系统总体方案选择与设计 .72.1 系统框图 .72.2 单片机的选型 .72.3 传感器的选型 .82.4 显示屏的选择 .8第三章 系统硬件电路设计 .103.1 硬件总体概述 .103.2 控制模块设计 .103.3 传感器模块设计 .123.4 显示
2、模块设计 .133.5 继电器模块 .153.6 阈值设定模块设计 .153.7 硬件总体设计 .16第四章 系统软件程序设计 .184.1 液晶显示模块程序设计 .194.2 传感器模块程序设计 .194.3 24C02 软件框图实现 .21第五章 系统调试与分析 .225.1 软件编程 .225.2 硬件测试 .22iii5.3 结果分析 .25第六章 总结 .26参考文献致谢附录 部分源程序1摘 要基于单片机的温湿度检测仪的实现，本次设计采用 STC89C52 单片机作为控制芯片，在数据收集上采用 DHT11 这款传感器来检测外界的温湿度数据。收集数据后经单片机处理利用 LCD1602
3、进行数据显示。数据的存储采用外部芯片 24C02，将阈值模块中设定的温湿度上下限保存在这个芯片中，掉电也不会丢失数据。此外，本次设计采用的报警模块包括指示灯和蜂鸣器。当所测数据超出或者低于设定数值时，则指示灯亮起，蜂鸣器响。本文将会详细介绍各个模块的功能实现，包括单片机模块，传感器模块，显示模块，继电器模块和阈值设定模块。将各个子模块组建成一个整体，然后实现整体的温湿度检测的要求。关键词： 温湿度， 报警， DHT11， 控制2AbstractTemperature and humidity detector micro controller-based implementation, thi
4、s design uses STC89C52 SCM control chip,using DHT11 this sensor to detect the outside temperature and humidity data. After collecting the data processed by the micro controller then use LCD1602 display. Storing data using an external chip 24C02, will save the threshold limit set in the module temper
5、ature and humidity in the chip, power-down data is not lost. In addition, this design uses light and buzzer alarm module. When the measured data exceeds or falls below the set value, the indicator lights, buzzer. This article will detail the function of each module implementations, including the mic
6、ro controller module, sensor module, display module, relay module and threshold setting module. The various sub-modules to form a whole, and to achieve the temperature and humidity testing requirements.Keywords: temperature and humidity; alarm; DHT11; control3前 言世界是一个动态的世界，每时每刻都在发展着，而且脚步是越来越快的。科技的进步
7、使得人们操作方式的改变。从之前的人工操作渐渐的向智能化操作发展。人类的智慧源于对自然的发现，而在较多的参数中温湿度是日常生活中最容易被感受到的。不仅如此，在农作业，气象监测，科研发展等方面都对温湿度做出了较高的要求。同时，传统的检测设备已经无法满足人们对智能化设备的要求，而且传统的检测手段费时费力，在如今智能化控制的趋势下更是不被人们所看好。所以我们需要更为简单便利的设备去做检测，而单片机的出现正是很好的解决了这个问题，它所倡导的是一种自动检测控制的手段，在使用上更为方便，且精度较高。利用单片机等智能芯片来作为控制手段也必将成为发展趋势。此次设计要求利用单片机来实现温湿度的检测。利用智能芯片来
8、控制不仅取代了人工操作的不便而且效率和精度都相对要好。此系统应用于很多场景，可用于一些精密仪器生产时对环境的检测，也可作为日常家中的温湿度检测。本系统可以精确的反应温湿度现状，并能对不同的温湿度做出反应来达到提示的作用，以便于完成其他特定场景下的要求，能够很好的完成温湿度检测。此次设计一共涉及到五个模块的设计，包括单片机控制模块，传感器模块，显示模块，继电器模块和阈值模块。作为控制模块的主要组成 89C52 单片机，它控制着整个系统的运行，各个模块分别与它所对应的端口相连接，子模块完成各自的功能，控制模块将其形成一个整体，来实现功能的需要，DHT11 温湿度传感器中能够搜集温湿度数据并将其传给
9、中枢处理芯片，经过处理显示在显示屏上即可读取。液晶屏上同时显示温湿度上限值，另外此设计配备 29C02 芯片作为外部存储器，掉电不会丢失数据，并且可以通过三只按键上调或下调阈值来设置报警区间。当温湿度超出所预设的上下限时，相应的报警灯便会被点亮且伴随蜂鸣声。课题实施主要分为：研究现状的调查，资料收集，硬件分析，89C52 单片机的学习，软件应用的学习，实验与仿真等几个阶段。 全文共分为五大章的内容，第一章主要介绍课题的研究意义，研究现状和所要完成的任务。第二章是总体方案的选择和设计，包括传感器的选择，单片机的选择和显示屏的选择。第三章是对硬件电路的设计介绍，包含对控制器模块，传感器模块，液晶显
10、示模块，继电器模块和阈值调节模块这五个模块的介绍。第四章程序设计，包括软件实施流程图和程序介绍。第五章是系统的调试与测试。4第一章 绪 论1.1 开发背景人类的日常活动首先依赖于感官的刺激，例如疼痛感能保护人们继续受到伤害。而最直接的感官能感受到的莫过于人们对温湿度的感受。皮肤所能感受到的只能是大概的数据而不是精确的，这也只能局限于所能感受到的舒适与否，而真正需要精确数据的话我们就必须依靠仪器来进行检测。近年来温湿度检测仪器行业的发展越来越快速，首先，科技的快速发展使得产品对生产环节越来越被重视，精密仪器的生产，农作业的生产都需对温湿度进行精确的控制。另外传统的经济模式已经不能适应当下的社会，
11、严格的节能减排政策也对温湿度检测的发展产生深远影响。温湿度的检测在生产作业中，在生活中都极为普遍，而作为传统的检测设备在使用上面耗时耗力，且需要人为的去操作极为不方便。因此我们必须跟上时代的步伐向智能化的温湿度控制仪器发展。利用单片机这种集成度高，功能强大的处理芯片，使用简单灵活，在实现了所需要的功能外更能大大减少人为操作所带来的不便以及人为的失误等等。在智能化设备普及的今天，以智能芯片取代人工操作这也将是未来的发展趋势。1.2 本课题研究意义温湿度在日常中能被感受到，但感官是有局限性的。很多场景不仅需要你知道温湿度这样的指数同时要求有精确的数据。温湿度作为日常以及工农业检测上的常见参数，在很
12、多方面都需要对其进行控制。例如在常见的精密机械生产，石油开采，化工制造等方面都需要对温湿度进行严格的控制以确保安全。同时作为日常生活中最容易被感受的两个参数，随着生活质量的改善，人们对其也越来越重视。日常对温湿的感受以及工农业生产时对温湿度的检测都越来越敏感。适宜的温湿度是确保人类能够良好作息的基础。保持人体处于适宜的温湿度也是保障人们基本生活的重中之重。所以在如今科技高速发展的时代，对温湿度的检测技术也越来越被需求。根据智能化的要求我们需要控制芯片去完成一系列操作。而这个具有 CPU 功能的集成电路芯片就被我们称之为微处理器。它的出现大大推动了微型计算机的发展。再者，将微处理器与存储器和 I
13、/O 电路相结合便是我们现在所使用的嵌入式技术。而单片机正是这种技术的典型代表之一。将单片机加入到电子系统中可以很好的实现设备的智能化控制。此次以 8052 型单片机作为温湿度检测的控制系统，再而加上传感器等一系列硬件的配合即可实现智能化的温湿度检测与报警。根据所选取的传感器性能在其范围内对温湿5度进行检测和控制。可应用于例如室内的温湿度检测控制和报警。相比于传统的检测设备，本系统可以及时精确的反应温湿度的变化，并且超出预设值能够报警，由单片机控制系统操作，实现设备的智能化。1.3 国内外研究现状温湿度向来是农作业生产上所要监测的必不可少数据之一，所以对于温湿度检测设备的研究开始的还是比较早的
14、。国外较国内更是领先一步。国外开始在 20 世纪 70 年代，而我国则在 20 世纪 80 年代才开始研究。国外在 70 年代初采用的是模拟式的组合仪器，能够用以信息的采集和记录。在 80 年代末的时候国外基于现状发明了分布式系统同。而我国则是在 80 年代吸收了发达国家的技术基础上才掌握了温湿度控制技术。它的产生基于国外的技术支持，再而使其转变为自身可以利用的并且应用于简单的设备。所以与发达国家相比，仍然是有很多的不足。但是近年来随着新兴智能芯片的发展，随着科技发展，现在世界各国都正朝着智能化，自动化的方向发展着。不仅在控制方面性能是在不断提高的，同时传感器的发展也带动着温湿度检测的不断发展
15、。将智能处理与控制和工农业，生活相结合也是未来设备发展的趋势之一，以智能代替人工操作这更将是重中之重。1.4 本课题任务与目标本课题最终所要完成的就是一个基于单片机的温湿度检测报警装置。对于各个模块的设计会在各个章节中进行详细介绍。所需要完成的任务包括：(1) 单片机的选取与设置，本课题选取的是 8052 单片机，通过 C 语言的编写，利用8052 来控制整个系统的运作。(2) 传感器模块选取与设置，选用合适的传感器来接收外界数据。(3) 显示屏模块的设置。(4) 继电器模块的设置，驱动负载工作。(5) 阈值设定模块的设置，设定需要的报警阈值来确定需要的温湿度范围。（6）系统调试。1.5 本文
16、所作的工作完成本次设计的所有功能首先就必须实现各个子系统的功能，包括传感器模块，显示模块，控制模块，继电器模块和阈值模块的实现。由控制模块相应的接口控制这五个子模块，使其工作。6本设计的主要工作是完成各个模块的功能设计，其中作为主控模块的 89C52 单片机我们需要掌握其各个接口的功能。其次需要掌握 DHT11 传感器的结构性能，学习并编写系统适用的 C 语言程序，并确保硬件之间的连接正确，能够将几个模块相互连接构成一个整体，最后进行调试，使它具备温湿度检测报警功能。与传统的温湿度检测设备相比，此设置无需人工进行检测，显示屏显示温湿度，人为设置阈值，若超出或低于阈值，则灯会亮蜂鸣器工作来进行提
17、醒，此设计可应用于较多场景，可应用于普通室内的温湿度检测，也可用于某些实验室中的温湿度报警控制使用，且使用方便。7第二章 系统总体方案选择与设计本设计的要求是利用单片机来控制检测温湿度，所以在方案的选择上就很有目的性，总体的实施分为两大块和五小块，大块分别是软件设计和硬件设计。小块为各个子系统的实现，本章节将介绍几个硬件系统包括传感器模块，控制模块，显示屏模块的材料选取。2.1 系统框图系统硬件主要有五个模块组成，以 STC89C52 单片机为核心控制各个几个子模块组成一个整体。总体功能包括通过传感器 DHT11 检测温湿度值，LCD 用以数据输出显示。另外阈值可通过外部 AT24C02 存储
18、数据，断电能够保存之前的数据。若超出设定的数值则报警驱动，出现相应的反应，即相应的信号灯和蜂鸣器会工作。系统框图如图 2-1 所示。单片机L C D 显示报警指示温湿度传感器外部 E E P R O M图 2-1 系统框图2.2 单片机的选型单片机的选择我认为 89C52 是不二的选择。首先它的指令代码完全兼容于 51 单片机，属于增强型 8051 单片机，性能更加优越，与其他系列相比，该款单片机的优势表现如下：（1）STC 单片机指令的运行速度较 AT 相比有很大的提高，大约是 AT 系列的 330 倍左右。速度快说明其处理问题的性能好，同时若是应用于对时序要求较高的地方，两者的程序或许不能很好的兼容，而 STC 就需要加上一定的延时才能够使用。（2）STC89C52 单片机下载程序可通过 USB 转串口直接下载程序。使用十分方便。（3）STC 系列与 AT 系列相比还有一个好处就是 STC 系列对于工作环境的要求相对较低，电压若是低于 5V 仍然可以继续工作，甚至低至 4V 或者 3V 仍然可以继续使用，这是
