基于单片机的温湿度报警器设计 毕业设计

基于单片机的温湿度监控报警系统设计作者姓名伍帅专业名称电气工程及其自动化指导老师许丽讲师摘要温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，尤其是在医学、电子电力、航天航空、食品发酵，农业生产等领域中对温湿度的要求尤其严格，是最常见最基本的参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的实时检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。使用STC89C52单片机设计温湿度监控报警系统，可以即时精确的反应温室内外的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度。在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适宜的环境。对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必须在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时、精确的反映室内外的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求。关键词温湿度监控STC89S52ABSTRACTTEMPERATURE,HUMIDITYANDHASCLOSERELATIONWITHTHEHUMANPRODUCTIONANDLIVING,ESPECIALLYINMEDICINE,ELECTRONICS,ELECTRICPOWER,AEROSPACE,FOODFERMENTATION,THEREQUIREMENTSFORTEMPERATUREANDHUMIDITYINAREASSUCHASAGRICULTURALPRODUCTIONISPARTICULARLYSTRICT,ISTHEMOSTCOMMONISTHEMOSTBASICPARAMETERS,SUCHASMACHINERY,ELECTRONICS,PETROLEUM,CHEMICALINDUSTRYETCWIDELYNEEDEDINREALTIMEDETECTIONANDCONTROLOFTEMPERATURE,HUMIDITYANDASPEOPLELIVINGSTANDARDRISE,PEOPLEFORTHEIROWNSURVIVALENVIRONMENTMOREANDMOREATTENTIONANDTHEBODYSCOMFORTLEVELWITHTHECHANGEOFTEMPERATUREANDHUMIDITYINTHEAIRANDMOODHASADIRECTEFFECT,SOTHEDETECTIONANDCONTROLOFTHETEMPERATUREHUMIDITYISVERYNECESSARYUSINGASTC89C52SINGLECHIPMICROCOMPUTERTEMPERATUREANDHUMIDITYMONITORINGALARMSYSTEM,CANREALTIMEACCURATEREACTIONINSIDEANDOUTSIDETHEGREENHOUSETEMPERATUREANDHUMIDITYCHANGESFINISHSUCHASHEATINGUPTOASPECIFICTEMPERATUREANDCOOLINGTOASPECIFICTEMPERATUREINUPPERANDLOWERTEMPERATURERANGECONSTANTTEMPERATURECONTROLOFAVARIETYOFWAYS,SOINTERMSOFHUMIDITYCONTROLWILLNODOUBTOFTHISSYSTEMISAPPLIEDTOTHEGREENHOUSEFORVEGETATIONGROWTHPROVIDEAMORECOMFORTABLEENVIRONMENTFORGREENHOUSESPLANTINGANDFLOWERBEDS,FLOWERCULTIVATION,MUSTBEINSTALLEDINSOMESPECIFICENVIRONMENTTOMONITORTHETEMPERATUREANDHUMIDITYDEVICESTHISSYSTEMCANTIMELYANDACCURATELYREFLECTTHECHANGEOFINDOORANDOUTDOORTEMPERATUREANDHUMIDITY,CANSATISFYTHEREQUIREMENTOFTHETEMPERATUREANDHUMIDITYCONTROLKEYWORDSTEMPERATUREANDHUMIDITY,MONITORING,STC89S52目录摘要IABSTRACTII目录III1总体设计概述111系统的主要功能112系统的工作原理113总体设计2131总体设计框图2132总体设计工作流程32系统硬件设计421主控模块设计4211STC89C52概述4212时钟电路与复位电路722电源模块设计823DHT11传感器模块设计8231DHT11传感器8232DHT11传感器模块电路设计10241602液晶显示模块设计112411602液晶显示屏112421602液晶显示屏参数112431602液晶显示模块电路设计1325阈值设置模块设计1426报警模块设计15261蜂鸣器报警模块设计15262发光二极管报警模块设计162724C02数据存储模块1627124C02数据存储器1627224C02数据存储器模块电路设计1728系统总体电气原理图183系统软件设计194系统调试21总结22致谢23参考文献24附件1系统程序25A11主程序25A1224C02程序30A13DHT11传感器程序33A141602程序35附件2PCB板39附件3实物图401总体设计概述11系统的主要功能本系统以单片机最小系统为核心，将温湿度通过LCD1602显示器实时的显示出来，温湿度最高值可以任意设置并实时显示出来。（湿度测量范围2095RH。温度测量范围050）。各部分主要功能是1温湿度实时检测及显示。通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值，并且固定时间（5S）检测更新显示一次。2阈值设置，通过四个按键实现。在使用过程中不需要在程序中更改。使得系统更加人性化、智能化，具有更高的实用价值。3当温湿度超出阈值时能自动报警。此时对应发光二极管的点亮，蜂鸣器发出声音实现报警，以提醒用户做出相应的改进措施。通过干燥器、降温风扇等设备工作。使温湿度回到设定值内，报警自动解除。12系统的工作原理本系统的工作原理系统主要涉及了温湿度的测量、显示以及实现简单控制。硬件方面有五个模块，即STC89C52单片机主控模块、DHT11温湿度传感器模块、LCD1602液晶显示模块、报警模块以及阈值设置模块等。其中主控模块以单片机最小系统为基础，适当增加驱动电路。1传感器模块使用的是DHT11数字温湿度传感器。通过DHT11检测出当前环境下的温湿度，将所测数据交给STC89C52单片机进行分析和处理，并分别存入不同数组以便显示时候用。其中，为了显示稳定，本系统每间隔5S采集一次数据送入单片机。21602液晶显示模块就是实现温湿度检测值和阈值的显示。其分两行显示，上边一行显示温度值，下边显示湿度值，两行的末尾两位是阈值显示位，正常工作的时候可以通过阈值设置模块实时调节需要的阈值，实时显示出来，构建了自动化的人机交互。3报警模块实现了检测值超过阈值的时候发光二极管点亮，蜂鸣器鸣响报警。本系统采用的是有源蜂鸣器，因此无论温度还是湿度超出范围蜂鸣器都是以相同频率的声音进行报警提示。提醒工作人员此时温度湿度数据出现异常、需及时调整室内温湿度。4阈值设置模块通过四个按键实现温湿度报警阈值的设置。按一次按键温度、湿度对应值加一或者减一。使得温湿度阈值设置提供了极大的方便，不需要每次都在程序里改动然后再烧录，省去了复杂的过程。实现自动化，便于用于工业，农业等对温湿度要求较高的场所。13总体设计131总体设计框图按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的基础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图11所示。DHT11温湿度传感器STC89C52单片机外部EEPROM温湿度阈值监测温度湿度数据LCD1602显示模块发光二极管报警按键输入蜂鸣器报警温度湿度阈值设置图11系统总体设计框图从图中可以看出，系统有STC89C52单片机模块、DHT11传感器模块、阈值设置模块、1602字符液晶显示模块、报警模块、数据存储模块等组成。在方案设计中，外围模块采用并行控制，以简化系统，提高控制精度。该设计以STC89C52单片机为控制核心，实现温湿度采集、显示、报警。132总体设计工作流程本次设计有两个部分是重点。一个是液晶显示部分，一个是DHT11传感器部分。难点是软件程序的编写和系统的整体调试。整个流程如图12所示分析题目并查找资料设计电气原理图搭建电路板验证各部分原理写C语言程序并调试各部分功能绘制PCB、制版、焊接、调试完成图12整体设计流程图2系统硬件设计21主控模块设计211STC89C52概述STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代高速，低功耗，超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。主要特性如下1增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。2工作电压55V33V。3工作频率范围040MHZ，相当于普通8051的080MHZ，实际工作频率可达48MHZ。4用户应用程序空间为8K字节。5片上集成512字节RAM。6通用I/O口（32个），复位后为P0/P1/P2/P3是准双向口，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RXD/P30,TXD/P31）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。8具有EEPROM功能。9具有看门狗功能。10共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。11外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，POWERDOWN模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12工作温度范围4085（工业级）/075（商业级）。STC89C52单片机的工作模式1掉电模式典型功耗INCLUDE“1602H“INCLUDE“DHTH“INCLUDE“2402H“/定义变量SBITLED_QUSHIP16/潮湿报警灯SBITLED_JIANGWENP15/超温报警灯SBITKEY_TH1P12/温度最高值设置按键SBITKEY_TH2P33/温度最高值设置按键SBITKEY_HH1P34/湿度最高值设置按键SBITKEY_HH2P35/湿度最高值设置按键SBITBEEPP20/蜂鸣器VOLATILEBITFLAGSTARTRH0/开始温湿度转换标志VOLATILEBITFLAGKEYPRESS0/有键按下EXTERNU8U8FLAG,K/定义温湿度传感器用外部变量EXTERNU8U8COUNT,U8TEMPEXTERNU8U8T_DATA_H,U8T_DATA_L,U8RH_DATA_H,U8RH_DATA_L,U8CHECKDATAEXTERNU8U8T_DATA_H_TEMP,U8T_DATA_L_TEMP,U8RH_DATA_H_TEMP,U8RH_DATA_L_TEMP,U8CHECKDATA_TEMPEXTERNU8U8COMDATAEXTERNU8COUNT,COUNT_RU16TEMPS16TEMPERATURE,HUMIDITYS16IDATATH,HH/温度上限和湿度上限CHARPSAVEU8KEYVALUE,KEYTH1,KEYTH2,KEYHH1,KEYHH2U16RHCOUNTERVOIDDATA_INIT/数据初始化RHCOUNTER0KEYVALUE0LED_QUSHI1LED_JIANGWEN1TH40HH85KEYTH11KEYTH21KEYHH11KEYHH21BEEP1VOIDTIMER0_INIT/定时器0初始化ET01/允许定时器0中断TMOD1/定时器工作方式选择TL00X06/定时器赋予低位初值TH00XF8/定时器赋予高位初值TR01/启动定时器VOIDTIMER0_ISRVOIDINTERRUPT1USING0/定时器0中断TL00X06/定时器赋予低位初值TH00XF8/定时器赋予高位初值RHCOUNTER/每2秒钟启动一次温湿度转换IFRHCOUNTER1000FLAGSTARTRH1RHCOUNTER0VOIDSAVE_SETTING/存入设定值、PSAVECHAR/地址低位对应低8位，高位对应高8位WRTEEPROM0,PSAVE/存温度上限值TH低8位DELAY500/延时PSAVEWRTEEPROM1,PSAVE/存温度上限值TH高8位DELAY500PSAVECHARWRTEEPROM2,PSAVE/存湿度上限值RH低8位DELAY500PSAVEWRTEEPROM3,PSAVE/存湿度上限值RH高8位DELAY500VOIDLOAD_SETTING/载入设定值、PSAVECHARPSAVERDEEPROM0PSAVERDEEPROM1PSAVECHARPSAVERDEEPROM2PSAVERDEEPROM3IFTH99|TH99|HH1THL1602_CHAR1,15,TH/1048L1602_CHAR1,16,TH1048BREAKCASE3IFHH1HHL1602_CHAR2,15,HH/1048L1602_CHAR2,16,HH1048BREAKDEFAULTBREAKSAVE_SETTING/主函数/VOIDMAINU16I,J,TESTNUMEA0TIMER0_INIT/定时器0初始化DATA_INITEA1L1602_INITL1602_STRING1,1,“WELCOMETOTL1602_STRING2,1,“CONTROLSYSTEM“FORI0ITH/判断超温LED_JIANGWEN0/二极管亮,超温报警BEEP0/蜂鸣器响,超温报警DELAY500/延时ELSELED_JIANGWEN1BEEP1DELAY500IFHUMIDITYHH/判断潮湿LED_QUSHI0/二极管亮,超湿报警BEEP0/蜂鸣器响,超温报警DELAY500ELSELED_QUSHI1BEEP1DELAY500/键盘查询，在弹起时响应IFKEY_TH1KEYVALUE1ELSEIFKEY_TH2KEYVALUE2ELSEIFKEY_HH1KEYVALUE3ELSEIFKEY_HH2KEYVALUE4IFFLAGKEYPRESS1KEYPROCESSKEYVALUEFLAGKEYPRESS0IFKEY_TH1KEYTH10ELSEKEYTH11IFKEY_TH2KEYTH20ELSEKEYTH21IFKEY_HH1KEYHH10ELSEKEYHH11IFKEY_HH2KEYHH20ELSEKEYHH21A1224C02程序INCLUDE“2402H“VOIDDELAYUNSIGNEDINTTWHILET0TVOIDIICSTARTVOIDSCL0DELAY1SDA1SCL1DELAY1SDA0DELAY1SCL0VOIDIICSTOPVOIDSDA0SCL1DELAY1SDA1DELAY1SCL0VOIDSEND0VOIDSDA0SCL1DELAY1SCL0VOIDSEND1VOIDSDA1DELAY1SCL1DELAY1SCL0BITCHECK_ACKVOIDUNSIGNEDCHARERRTIME250DELAY1SCL1DELAY1CYSDAWHILECYERRTIMECYSDAIFERRTIMEIICSTOPRETURN1DELAY1SCL0RETURN0VOIDWRITE_BYTEUNSIGNEDCHARDATUNSIGNEDCHARIFORI0ISBITSCLP10/模拟I2C总线的引脚定义SBITSDAP11/定义2402在I2C总线协议中从机地址VOIDDELAYUNSIGNEDINTT/延时函数VOIDIICSTARTVOID/I2C开始函数VOIDIICSTOPVOID/I2C结束函数VOIDACKVOID/I2C应答函数VOIDNOACKVOID/I2C应答非函数BITCHECK_ACKVOID/I2C应答检测函数VOIDSEND0VOID/I2C发送0函数VOIDSEND1VOID/I2C发送1函数VOIDWRITE_BYTEUNSIGNEDCHARDAT/I2C发送字节函数UNSIGNEDCHARREAD_BYTEVOID/I2C读取字节函数UNSIGNEDCHARRDEEPROMUNSIGNEDCHARADDR/读AT2402函数VOIDWRTEEPROMUNSIGNEDCHARADDR,UNSIGNEDCHARDAT/写AT2402函数ENDIF/_2402_H_A13DHT11传感器程序INCLUDE“DHTH“U8U8FLAG,KU8U8COUNT,U8TEMPU8U8T_DATA_H,U8T_DATA_L,U8RH_DATA_H,U8RH_DATA_L,U8CHECKDATAU8U8T_DATA_H_TEMP,U8T_DATA_L_TEMP,U8RH_DATA_H_TEMP,U8RH_DATA_L_TEMP,U8CHECKDATA_TEMPU8U8COMDATAU8COUNT,COUNT_R0VOIDDELAY1U16JU8IFORJ0JFORI0I0SIGN0ELSESIGN1TEMPABSNUMBAIWEITEMP/100TEMPTEMPBAIWEI100SHIWEITEMP/10GEWEITEMPSHIWEI10NUMABSNUMIFNUM100IFSIGN1/