小分解45-15基于单片机的室内温湿度[完整]

1、 学科分类号 本科生毕业论文(设计)题目（中文）：基于单片机的室内温湿度监控系统设计与研究 （英文）：study and design of indoor temperature and humidity monitoring system based on single chip microcomputer学号： 院别： 专业： 起止日期：年 月 日怀化学院本科毕业论文(设计、创作)诚信声明年 月 日目 录摘 要1关键词 abstract11 绪论3课题的目的和意义31.2国内外温湿技术及其发展趋势71.3 主要内容72 方案比较和选择92.1湿度传感器的选择102.2单片机的选择113 系

2、统总体框图设计123.1 硬件系统的的原理方框图123.2 系统工作原理12湿度传感器12信号分析与处理12其他硬件模块124 软件设计134.1 主程序流程图134.2 dht11流程图134.3 135总结136参考文献13致谢13附录a 系统总体电路图13附录b 系统源代码13 基于单片机室内温湿度监控系统的设计与研究摘 要本文采用stc89c52单片机、dht11传感器、1602lcd显示屏和继电器控制等模块,完成温湿度测试和控制任务，其关键部分为（1）温湿度传感器dht11实时测试温度、湿度。（2）判断采集的数值与设置值是否一致，并控制继电器进行下一步的控制。上述设计可以在室内连续地

3、检测空气湿度、环境温度，并进行自动控制和视觉显示。解决了人工测量不能连续进行测量的弊端,省时省力节省工作量,并且测量准确减少因人工失误造成不必要的损失。关键字湿度传感器、 数字温度传感器、 单片机study and design of indoor temperature and humidity monitoring system based on single chip microcomputerabstractthrough the use of stc89c52 single chip, dht11 sensor module, 1602lcd display module and r

4、elay control module, the requirements of temperature and humidity detection and control are realized. the main contents are (1) temperature and humidity of temperature and humidity sensor dht11 in real time. (2) judge whether the value of the acquisition is consistent with the setting value, and con

5、trol the relay to control the next step. the above design can continuously detect air humidity and ambient temperature in the room, and carry out automatic control and visual display. it solves the drawbacks of manual measurement that can not be measured continuously, saves time and effort, saves wo

6、rkload, and measures accurately to reduce unnecessary losses caused by manual errors.key wordsscm；humidity sensors；digital temperature sensors； relay control1 绪论本设计在现实生活非常实用，这是一个非常好的锻炼课题，它能使我们的学生充分利用他们所学的知识。本设计主要研究室内温室度监控，它类似于简单空调的设计,充分掌握空调运作理论设计方式；使用物理常识设计控制温湿度变化的设施；温度与湿度参数可以从传感器器处得到，51单片机控制编程完成设计智

7、能化以及进行控制,且对最终效果实施仿真分析1。科学技术的不断进步与发展，功能齐全的设施不断出现，各个产业的要求也开始对温湿度提出更加严苛的标准。之前的测试将人工当做重点，人工巡查记载状态与数据。在这种落后的模式下，效率不高，并且一定程度上造成了人力资源的浪费,因为科学的缺失造成了许多重大事故。智能监控体系可以很好的避免传统模式下的缺点且更为准确及时2。其运转模式为:首先感应环境温度和湿度，然后传送数据给单片机判断数据是否异常;如果感应的温度和湿度异常,则调整措施;如果超出异常时间 ,异常信号输出到报警;假如异常处置结束,假如处置结束,警报会被解除,被解除。这样,控制器可查看到室内温度以及湿度,

8、进而完成对屋内温度以及湿度的高效管理。 所以本设计也具备现实价值3。 科学技术的发展水平不断提高。在生活水平与环境上人们也有了更高的追求。其中一个典型的例子是温度和湿度控制。因此，快速、方便、可靠的温湿度检测系统可以在当前的生活中使用。特别是在重实验中，如果数据检测不准确，会发生很多生产事故。目前，温度和湿度检测系统通常采用水银、酒精或煤油，精度为1摄氏度，用物理模拟方法检测湿度。传统的温湿度检测仪一般都有很密的刻度间隙，难以区分和读数。由于其热容量较大，热平衡时间相对较长，因此测量数据不准确，使用不便4。在温湿度控制的研究发展较晚在国内。自上世纪80年代以来,在引进,在吸收国外高技术的温湿度

9、监测技术的基础上,对单一环境因素的控制技术,如温度、湿度、温室内二氧化碳浓度等我国分析也得到了良好的成就5。二十世纪末期，北京农业大学设计的wjg-1型实验温室环境计算机管理系统,由于只是开展单因子控制因此操作性以及稳定性等部分存在一定的问题6。随着温湿度传感器的发展渐趋于系统、集成、智能化的方向，温湿度测量技术也在不断日益进步，通过对环境湿度和温度的监控测量来适用于包括农业生产、气象监测、国防科研、航天部门等多个领域，不仅如此，在食品安全、造纸工业以及生物制药领域，温湿度测量技术发挥着更加至关重要的作用。在温湿度测量技术中，二者之间也存在着区别，作为相对独立的测量温度而言，湿度的测量来讲却存

10、在相对依赖，不仅会受到大气压强的影响，而且温度的变化也会作用于湿度，由此可见，在测量方法方面，湿度的测量显然要比温度的测量更具复杂性。随着科学技术的不断发展创新，现如今成熟的温湿度的测量技术产品也层出不穷。1.3本论文主要研究内容数据不间断测试和呈现。传感器每两秒测试且更新一回，且利用液晶屏呈现出来。2.报警阈值的手动设置。温湿度上下限的设定可以通过键盘设置，设计更加智能化、人性化实用价值大大提高。3.在温湿度超出设定阈值的时候继电器自主启动且驱动负载。此外指示灯显示部分正常运作，阈值存放在at24c02内，具备断电保存功能。4.设计可以用于室内、粮仓等地方实现智能控制，温度超过最高上限需要降

11、温，湿度超出上限除湿，温度过低增热，湿度过低增湿。2 方案选择2.1 温湿度传感器的选择测量空气湿度的方法有很多，其中的原理是间接获得空气水分和周围空气的湿度，这是基于某种物质从空气中吸收空气所引起的物理或化学变化。电容式、电阻式和湿涨式湿敏元件是在湿度变化的基础上根据介电常数、电阻率和聚合物材料体积的变化来测量的。dht11数字温湿度传感器是包含已校准数字信号输出的重要设备。其使用单独数字模块采集科技与温湿度传感科技，保证产品具备较高的稳定性和科学性。传感器主要由电阻式感湿以及ntc测温元件构成，且和高性能8位单片机彼此联系。所以此产品质量较高、效率高、抗干扰水平高、成本低等优势。不同dht

12、11传感器均在相对精准的湿度校验室内开展校准。校准系数主要以程序方式存放在otp内存中，设备内部在测试信号的整个时期需要调用上述系数。单线制串行接口，提高内部集成的便利性。较小体积、较少损耗，信号传播距离超过二十米，让其变成多种应用乃至相对苛刻的应用领域的最佳选择。主要使用 4 针单排引脚封装。连接便利，此外可依照现实需求进行修改。在大部分垫子设计内依照性价比情况需要将8位单片机当做最佳方式。当前，其在我国依旧占据关键位置。mcs51的硬件结构导致其指令系统不会出现细微变化，工作人员只要重视芯片内部资源的比较，易于选择不同公司的不同产品。 stc89c52属于低损耗、性能齐全的cmos8位微处

13、理器，具备8k可编程flash。使用高密度非易失性记忆技术生产，全部兼容工业80c51设施的大部分指令内容。其中,内部存储器支持系统内编程，此外也可以使用普通方式。在单芯片上,其具备自由8位cpu和在线系统可完成闪存任务,促使其为大部分控制系统寻找到高效且稳定的处理方案。3 系统硬件设计3.1 硬件系统的的原理方框图该方案以stc89c52单片机为核心,实时控制和检测温度和湿度。它具有独立地执行其自身功能的检测单元，根据主控制器发出的指令实时筹集温度与湿度信息。主控制机主要下发控制指令，不同检测单元接受上述指令，筹集具体信息，筹集测试信息，此外也汇总和显示最终结果。包括单片机最小系统的设计、温

14、湿度检测、复位电路、键盘和显示电路、系统软件等。系统的的原理方框图如图1： 图一 系统原理图 3.2 系统工作原理设计的主要功能模块有控制面板、lcd显示屏、温湿度传感器执行器等。利用干燥器和空调器快速加热或冷却室内空气,提高或降低空气湿度。其工作原理如下:1电源连接到系统后，温湿度传感器开始接收室内空气温度和湿度信号。同时，系统检测用户是否设置了温度和湿度的上下界。如果没有设置，则默认设置系统。2。控制板已经有这些信号作为开始控制工作的基础。判断房间里的温度。如果温度低于25摄氏度的温度,启动空调暖室内。如果温度高于系统28 摄氏度的默认温度,则打开制冷设备给室内降温。然后系统读取当前环境湿

15、度值,假如湿度值低于默认数值45%,此时开启加湿器进而提高内部湿度;假如湿度值超过默认数值65%,此时开启烘干机来降低内部湿度。当室内温度和湿度达到用户设定或系统默认值时,继电器及其负载停止工作，进入温湿度保持状态。 1. dht11概述dht11是集成型的数字温湿度一体传感器。 主要使用单独数字模块采集科技与相关信息传感科技，保证设备具备较高的科学性和平稳性。其主要包含电阻式感湿与ntc测温元件，且和性能齐全的8位单片机相联系。所以此产品具备质量较高、效率高、抗干扰水平高、成本低等优势。测试范围20%90%rh，050。测温精度是-+2，测湿精度是-+5%rh。2dht11特点（1）4引脚装

16、置，超小规格。（2）数字信号输出，从而减轻用户信号预处理负担.（3）稳定性高，超低功耗。（4）适用范围包括恒温恒湿控制、家用电器、温湿度表等领域。（5）单总线结构输出充分留存用户控制器的i/o口资源。此外不需要其余相关部分。（6）独有的单数据传输协议促使我们轻松得到信息。 （7）各型号管脚完全可以互换。 图二外形及引脚说明3 dht11与单片机连接的设计dht11型数字湿度传感器和与片机连接电路清楚、直接。i/o控制器端口就可以完成上、下位彼此间的连接工作。普遍的连接电路参考图。此外在连接线的长度少于二十米时,要连接5k上拉电阻。超过相应限额时,需要根据现实状况挑选合适电阻。图3与单片机连接图

17、35数据分析与处理此模型使用stc89c52芯片。其中指令代码全部兼容，6个或12个时钟/机器周期可随便挑选8。在该系统中,选用stc89c52单片机作为系统的总控芯片。stc89c52单片机需要把测试得出的温湿度信息传送给led显示模组,完成温湿度数字化呈现。键盘可确定阈值，超出固定阈值之后就能完成自主控制。3.5.1 单片机最小系统单片机系统延伸是基于最小系统进行，内部最小系统主要是复位以及晶体振荡电路。主要电路图参考图4可知。图4 复位和晶体振荡电路单片机复位主要原理是在时钟电路正式运作之后，把两个机器周期的高电平传送到rst引脚，设备随之完成复位。在具体环节中，在内部ale和psen引

18、脚全部可输出高电平，在rst引脚进入到低电平时，设备就会从0000h单元操作程序。在实践活动中，可采用上电和手动两类方式，完成人为复位单片机操作系统。复位电路主要使用rc电路的充放电效应。去除整体上电时期，rst引脚可接收比较短的低电平。此外，在复位开关被按的时候，电源利用高电阻联系到rst引脚。在其得到高电平，放松复位按键时，其也能随之复原低电平，如此单片机系统就顺利完成复位操作。复位信号的电路如图5所示:图5复位信号的电路时钟电路主要功能是形成对应信号，主要是设备日常运作所需要的信息。stc89c52原本具有振荡器可被当做cpu的时钟源。此外也能联系外部振荡器形成时钟信号。 (1)内部时钟

19、模式此模式主要使用单片机内存在的振荡器。参考图6(a)可知，引脚xtal1与xtal2是51单片机内高增益反极放大器的输入以及输出端，运作频率主要范围为033mhz。单片机使用此模式的时候，其中晶体振荡器或陶瓷振荡器联系到xtal与xtal2引脚，两个电容器并联联系。电容主要情况为:a ：外接晶体振荡器时，电容值c1=c2=3010pf；b ：在外接陶瓷振荡器时，电容值一c1=c2=4010pf：在具体研发时期,外部振荡器与电容需要全面靠近xtal1与xtal2引脚比防止寄生电容的出现,促使振荡器可以平稳的供应时钟信号。(2)外部时钟模式主要表示外部振荡器形成时钟信号，单片机可立即使用。参考图

20、6(b)可知，多种单片机的接入形式各不相同。8051单片机，在连接xtal2引脚之后，外部时钟信号传送到内部对应发生器，xtal1接地。因为xtal 引脚逻辑等级别是ttl信号，此时要接对应拉升电阻。对于cmos型80c51等诸多型号，和一般8051不一样，内部时钟信号取自反向放大器的输入9。因此此类信号全部接到内部xtal1 引脚，此时其他部分可悬空。图6时钟电路思考到现实情况，此时使用内部时钟电路和频率12.000mhz的晶体振荡器，选择30pf的不同陶瓷电容器。3.6 其他硬件模块 显示模块设计使用lcd1602 液晶显示屏。lcd1602 属于使用便利且相对普遍的液晶显示屏。总共能显示

21、两行，每行十六个字符，此外可调整对比度以及挑选不同背景光。具体连接电路详情为图7：图7lcd1602与单片机连接电路图3.6.2 键盘模块本设计键盘为也就是按键的一边连接到单片机i/o口，另外一边需要接地，检测i/o出现低电平时代表按下按键。如此便于详细编程。具体情况可参考图8内容：图8键盘电路3.6.3 继电器控制模块单片机是一种弱电设备。一般情况下，其工作与5v或者更低的电压。驱动电流也是低于ma数量级。假如部分大功率设施想要通过单片机控制电机，明显无法完成。所以，要有一个链接连接起来， “功率驱动”可变成链接。 继电器驱动则是普遍的、便利的、重要的功率驱动。此类驱动主要涵盖不同的概念:第

22、一是驱动继电器,对单片机来说其属于大功率器件,此外相关驱动负载,比如其可以促进中间继电器或接触器,所以驱动则是单片机与其余高功率负载接口。主要控制电路参考图9：vccvccrelay1空调加湿及干燥器k1relay-spdt1kr3010kr33q1npnd1diode 1n5401123header 3h图9 继电器控制电路图内三极管的功能类似于开关，单片机输出高电平时，此刻三极管位于导通时期，继电器闭合导通。反之，输出低电平时，则位于暂停状态，继电器断开。二极管功能是维护电路，避免三极管或者继电器出现感应电动势损害电路内其余部分设施。 4 系统软件设计系统主程序设计一般包含下述多个部分部分

23、。（2）众多信息筹集。（3）不同数据的具体呈现。（4）继电器控制负载电路。4.1 主程序流程图具体流程内容参考图10启动继电器控制电路，调节参数ny各参数是否要调节?各参数显示结束开始初始化和位定义清标志清显示各参数采集图10主程序流程图系统监控程序属于关键部分。其是整个程序的结构，依照提前确定的操作方式控制综合运作情况。此部分的突出功能是按时合理的处理源自系统、内部的各种各样的服务请求,有效地管理系统的软件和硬件之间的信息交换系统中的人机对话设备和其他设备,并做出相应的处理在系统有故障的时候。stc89c52单片机是重要的控制模块。主要运作环节为:连接电源之后,系统开始进入监控时期,各个端口

24、完结初始化。在缺少相关信息输入时,其会积极筹集温湿度传感器采集到的数据 ,并且可以自动调整最终显示在液晶显示屏上。 4.2 dht11流程图dht11流程图如图11所示：给dht11上电延时1s保持高电平检测记录信号输出低电平延时输出低电平数据输出结束信号图11dht11流程图测试时期最先进行初始化温湿度传感器dht11，全部结束之后，为dht11上电，在上电启动后延时1秒然后保持高电平检测并记录数据信号，接着输出低电平并再次延时，最后输出低电平并输出数据给单片机进一步处理通过lcd显示屏显示出来。12：图12最初查看是否存在按键被按下，在最终明确存在的时候，此后会判定什么按键被按下，假如是s

25、1，此时步入设置模式，此时按键s2与s3被开启，要进入什么参数的设定需要根据按键s1被按下频次确定，s1被按下一次，设定温度值，假如是两次，设定湿度值，在按键s4按下时，则保存参数并返会正常显示。按键s2和s3作用是调节参数值，每按下s2，目前设定的参数值随之加一。假如是s3，目前设定的参数值随之减一。5总结本文对单片机的温湿度测试与显示设备的设计主要基于单片机与传感器技术、数字电子技术和液晶显示器等。系统地介绍了硬件的组成和设计方法。和单片机控制系统融合起来，充分表现出环境温度的信息筹集与读取。2.使用lcd液晶显示技术，确定与之相关的显示电路。 4.当前系统具有科学的软硬件模块、便利的设计、操作简单、费用低。 因为单片机成本不高、设计简单，因此在诸多行业，比如在工业控制、智能家居等行业使用相对普遍。本文指出此设计具备强大的实用性，然而在制作和设计时期依旧出现众多明显的问题和缺点。因此也需要后续的优化与改善。尤其是在节能与提升平稳性等部分。然而，此产品具有相应的可扩展性。比如，此设施