基于单片机的室内环境温湿度测量仪设计和实现 计算机专业

1、基于单片机的环境温湿度测量仪设计摘 要为了保障农作物合适的生长环境和天气、国防、科研、航天等，必须对特定的环境温度和湿度进行测量和管控。有时候人们的舒适度和情绪也和空气中的温度和湿度有关联，因此对室内环境温度和湿度进行测量是有必要的。本文设计了一种基于单片机的对室内环境温度和湿度测量的系统。微型计算机可以长期、稳定、实时的测量一些有特殊要求的环境温度和湿度。本系统主要是由硬件电路和软件程序两部分组成。使用传感器和测量电路，从室内外的环境中采集温度和湿度信号。经过微型计算机处理之后用LCD进行显示。若温度和湿度超过我们已经设定好的范围，就会自动报警。本设计以STC89C52为核心，DHT11实现

2、信号的采集，能智能化、快捷化、方便的测量室内外环境的温度和湿度。整个系统的组成有：测量电路、显示电路、按键电路、报警电路等。该测量仪不仅结构简易、而且抗干扰能力较强。关键词：温度；湿度；测量；单片机；LCD显示AbstractDesign of Environment temperature and humidity measuring instrument based on single Chip In order to ensure suitable environment and weather for crops, national defense, scientific resear

3、ch, spaceflight and so on, specific environmental temperature and humidity must be measured and controlled. Sometimes peopleundefineds comfort and mood are also associated with temperature and humidity in the air, so it is necessary to measure indoor temperature and humidity. In this paper, a single

4、-chip-based temperature and humidity measurement system for indoor environment is designed. Microcomputers can be used for long-term, stable, real-time measurements of environmental temperature and humidity with special requirements. This system is mainly composed of hardware circuit and software pr

5、ogram. Temperature and humidity signals are collected from indoor and outdoor environments using sensors and measuring circuits. After the microcomputer processing, display with LCD. If the temperature and humidity exceed the range we have set, the alarm will be automatic. This design uses STC89C52

6、as the core to realize signal acquisition, which can intelligently, quickly and conveniently measure the temperature and humidity of indoor and outdoor environment. The whole system consists of measurement circuit, display circuit, key circuit, alarm circuit and so on. The measuring instrument is no

7、t only simple in structure, but also strong in anti-interference ability. Keywords: temperature; humidity; Measurement; LCD display目 录摘 要IIAbstractIII第一章 绪论21.1 设计背景及其意义21.2 国内外温湿度测量的研究状况31.3 研究方案41.4 本文的主要的研究内容及论文结构安排5第二章 总体方案设计72.1 概述72.2 方案选择与论证72.2.1 单片机的选择与论证72.2.2 显示模块的选择与论证92.2.3 温湿度传感器的选择与论证

8、102.3 最终方案设计的选择112.4 系统的主要功能122.5 器件清单12第三章 温湿度测量仪硬件电路设计143.1 STC89C52单片机核心系统电路设计143.2 5V电源电路设计173.3 DHT11温湿度传感器电路设计183.4 LCD1602液晶显示电路设计203.5 按键电路设计223.6 LED信号指示灯电路设计233.7 蜂鸣器报警电路设计23第四章 温湿度测量仪软件设计254.1 编程语言选择254.2 keil软件设计思想254.3 程序设计264.3.1 软件流程图264.3.2 主程序的相关内容27第五章 系统调试335.1 电路焊接335.2 系统调试345.2

9、.1 系统程序调试345.2.2 硬件测试355.2.3 系统功能测试355.3 结果分析36总结37致谢38参考文献39附录A41附录B42附录C62附录D63附录E64 V第一章 绪论1.1 设计背景及其意义温度指冷热程度。在显微镜下，这是物体分子热运动的强度。在整个银河系里，有温度的地方是随处存在的，不可能存在没有温度的地方。无论是在美丽的地球上，或是在安静的月球上，或在烈日下，温湿度都有不同于空间位置的差异。湿度指大气干燥的程度。如果固定的体积空气中水蒸气较少，空气将变干；如果空气中的水蒸汽越多，空气就越潮湿。湿度其实就是表示空气干燥和潮湿的程度。在这个意义上，可以表示湿度的物理量有绝

10、对湿度、相对湿度和比较湿度等。绝对湿度是指在一定体积的空气中所含有的水蒸气的质量，其单位是克/立方米。相对湿度则是绝对湿度与最高湿度之间的比，S值表明水汽饱和度有多高。温、湿度的测量是现代测量技术的重要组成部分，不仅能够保证所生产的商品质量，提高商品产量，而且在资源利用的有效性和生产的安全性方面都有着非常重要的作用。因此，能够够迅速、准确的测量温湿度的技术和装置受到了各国的关注。随着信息产业的发展和工业化进程的不断推进，温度和湿度不仅直接或间接地影响人类基本生活条件，而且在农业生产、生物供应、医疗卫生、科学研究及国防和建设等供应链方面都有直接或间接的影响。鉴于上述情况，实现准确可靠的温度和湿度

11、的测量尤为重要。现在几年来，利用智能化数字式的温湿度传感器和在线测量温度和湿度信息已成为温度、湿度测量技术的发展趋势。几年来中国经济的不断发展，人们生活水平质量不断的提高，温湿度测控测量在现代生活及生产中占有至关重要的位置。目前，以单片机为核心的智能温湿度测量仪检测温湿度是一种简单，高效的手段。对于该设备的设计，核心问题是如何使其具备自动检测并显示温度、湿度的能力以及实现高温报警功能。由于温度、湿度不是两个独立的变量，两者之间一般又不是线性关系，要使一个设备达到温、湿度的共同检测并不是件简单的事。该设计直接针对房间温湿度检测，具有非常重要的实际意义和应用价值。本设计以一般房间的温、湿度为检测对

12、象进行研究。根据一般的家庭温、湿度条件选择温、湿度传感器，进行温、湿度检测电路的设计，进行温、湿度显示部分和高温报警部分的设计。对信号进行采集送入单片机处理，用LCD1602显示器实现对温、湿度的显示，用蜂鸣器进行测量仪器的超限报警功能。STC89C52作为系统的核心控制芯片，使用DHT11传感器进行对室内外环境的温度和湿度的采样，然后将采集到的信号送到单片机进行读取和处理。将读取到的传感器温度和湿度信号送到LCD1602进行显示。按下按键可以设定温度和湿度的报警范围，若超过报警范围上限或下限，蜂鸣器呼叫，相应的指示灯点亮。1.2 国内外温湿度测量的研究状况温湿度测量技术始于1970年，并已被

13、研究的更早。它使用模拟仪器收集现场的信息，然后对命令、记录和控制它。集散分布式控制系统出现于八十年代后期。目前，计算机数据采集控制系统的多因素集成控制系统正在开发和研制中。目前，温湿度测控技术在世界范围内迅速发展。现在，自动化的基础非常大，研究的方向正走向自动化和无人化。对于国内外对温湿度测量的研究，从复杂模拟量测量到更成熟的数字智能化测量，随着科学技术的进步，对于温度和湿度的研究，测量系统正朝着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在开发和研制的过程中，基于微型计算机的温湿度测控系统具有体积小、操作简单、测量范围广、性能稳定、测量精度高等优点，它在生活和生产中发挥着重要的作用。研究温度和湿度的测

14、量和控制技术在中国起步较晚，始于上世纪80年代的基础上，在吸收发达国家的温、湿度测量控制技术的基础上，中国工程师们掌握了室内微型计算机温湿度控制技术，仅限于对环境的温度、湿度的单一环境因素的控制。在中国，整体而言，计算机应用中的温湿度测控系统在正处消化吸收、简单应用阶段和综合性应用的相变和发展阶段。在技术上，有大量的单参数单电路系统由微型计算机控制，没有实际的多参数集成控制系统。与发达国家相比，差距较大。当前的温度和湿度的测量和控制在中国仍然是远离工厂化的程度。生产实践中仍存在许多问题。比如生产出的设备装置承重能力差，能配套的装备极少，而且还有产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源共享、可

15、靠性差等缺点。传感器技术未来将向以下几个方面发展：（1）高精确度。为了提高测量和控制的精度，传感器的精度尽必须可能高。（2）小型化。很多测试场合要求传感器具有尽可能小的尺寸。（3）多功能集成传感器的研究是传感器发展的一个重要方向，有两种样式类型。一种是在同一芯片上集成传感器、放大器和温度补偿电路等，减小了体积，提高了抗干扰能力。另一种则是集成多个功能传感器或多个传感器，在同一种芯片具有相同的功能。例如温湿度传感器，芯片可以同时测量温度和湿度。（4）数字化。想能使传感器和计算机直接连接接口，数字传感器的研究显得尤为重要。（5）智能化。这种传感器比较复杂，一般是计算机与传感器相结合。它具有测量、信

16、号处理、关联和控制等多种功能，关键是要有逻辑功能，传统的传感器是无与伦比的。智能传感器将会成为未来传感器技术的一颗指明星。1.3 研究方案我的设计思想是将电路分为温湿度采集模块、中央处理器单元、显示模块和报警模块。以STC89C52单片机为核心控制电路，对DHT11采集的温度和湿度进行转换和1602液晶屏的显示进行控制。软件实现了具体的显示内容和方式。温度和湿度的采样通过DHT11传感器实现，LCD160可以显示温度和湿度，是插针样式的，它们都可以与单片机直接相连接。因此，不需要人工焊接和复杂工艺。具体步骤是：根据原理图进行组装连接。由DHT11传感器采集室内外环境的温、湿度值，并将处理和比较

17、后的信息传到LCD屏幕。通过4个按键按钮设置温度和湿度的限值。在确定了设计思想后，我开始动手设计硬件电路。主控模块用STC89C52芯片和PCB板。能使单片机周围零器件正常运行，达到了预期设想的功能。测量温度和湿度的传感器不再是分开使用，相反，DHT11一体式传感器被用来测量温度和湿度。这样设计不仅简化了系统设计过程，提高了稳定性；另一方面价格低廉，可以降低设计的成本。在前人经验的基础上，利用LCD实现了系统的设计。主要内容如下：(1)继续看书加强单片机的知识。(2)查资料学习智能温湿度检测系统方面的知识，写出硬件电路设计方案 (3)画出原理图(4)进行电路板的焊接(5)编写单片机控制软件 (

18、6)完成系统整体功能调试 本文包括硬件电路和系统软件的设计。硬件电路有电源电路、主控制器和显示电路及其他零器间组成。单片机是温湿度信号处理的核心部分。设想结果1.人机交互人性化。可以根据我们的需求控制界限温度值及湿度值。2.能实时、准确的通过界面显示采集到底温、湿度值。3.通过采集信号，准确的判断标准值与实际值的不同，实现温湿度显示和蜂鸣器报警。4.可以改变以往手工测量温湿度情况，彻底实现温湿度的智能测量。提高了系统的方便性和实用性。1.4 本文的主要的研究内容及论文结构安排环境温度湿度测量仪是生活乃至生产中不可或缺的重要仪器生活中,人们用检测仪可以精确的了解到当前空气的温湿度,采用适当的方法

19、改变当前的环境湿度与温度,使人体舒适,不易生病(例如:长期生活在较潮湿的地方易得风湿病等)。在工业生产中,更是体现了检测仪的重要性,工厂的仓库是一个工厂的核心,仓库货物繁多,需要做到防潮、防霉、防腐、防爆,才能保障储备物资的使用寿命和工作可靠性,只有在适当的温湿度下,才能做到对货物的长期储存,如若温湿度不当,就会造成一系列的损失甚至灾难(例如:货物的堆压可能导致内部温度过高引起自燃)。故环境温湿度测量仪是科学发展道路上不可少的仪器。此次课程设计主要通过单片机与温湿度传感器的硬件连接,以及对芯片内程序的烧写进行实现的,其中重点要使传感器所测量到的直面表达给人们看,能给人一目了然。论文结构安排：第

20、1章绪论，介绍了温湿度对人们生活、生产和工作的影响，传统的温湿度测量方法的不足，本文设计的温湿度测量仪的目的和意义，以及温湿度测量的发展状况以及存在的问题。第2章为主要是总体设计方案的选择和硬件选型的对比论证选择，讲解了设计所需要的各种硬件装置的优缺点，然后进行了各种零器件的性能、价格等方面的对比，选择最终设计所需硬件。第3章温湿度测量仪硬件设计主要介绍硬件电路的组成及使用方法以及温湿度测量仪的硬件设计，介绍了各部分电路的原理及设计电路等。第4章温湿度测量仪软件设计主要介绍软件设计、软件编程，介绍了软件编程的主流程图以及相关的程序设计信息。第5章主要介绍系统调试。84内蒙古科技大学毕业设计说明

21、书（毕业论文）第二章 总体方案设计2.1 概述本设计以一般房间及室外的温、湿度为检测对象进行研究。根据一般的环境温、湿度条件选择温、湿度传感器，进行温、湿度测量电路的设计，设计了温湿度显示部分和超过限值报警部分。将采集到的信号送入单片机进行处理，LCD显示器进行对温度和湿度的显示，用蜂鸣器实现测量仪器的高低温、以及超过湿度范围的报警功能。2.2 方案选择与论证2.2.1 单片机的选择与论证方案一 ：硬件采用STC89C52单片机对系统进行控制。该芯片作为核心，操作计算功能较强，在使用下载程序时，可以方便灵活地互相调用，性能方面也比较稳定。实际应用性，价格优惠性使得其深受设计者们的喜爱。可与MC

22、S-51系列的微型计算机完全兼容，并可通过串口下载。在上述讲解中，利用STC89C52芯片实现了系统功能的更方便、更灵活地控制，符合设计的要求。其实物如图2.1所示。 图2.1 STC89C52RC芯片方案二：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，CPLD因为具有强大的资源，方便灵活的使用及易于扩展的功能，可以实现高效率。但是它的逻辑电路复杂,相比较而言成本和功耗较高。CPLD可以应对不同复杂的功能和场面，它输入输出口是并行的，可以提高处理速度，适用于大型控制系统的控制核心。不过，我的设计不需要复杂的逻辑功能和过快发数据处理速度，考虑到实际操作和价格，放弃 此方案。其实物如图2.2所示。 图2

23、.2 CPLD芯片方案三：MCU芯片控制的MSP430微控制器，来自于美国TI公司。它是一种16位超低功耗的混合信号处理器（混合信号处理器），主要用于实际应用。该芯片集多个模拟电路、数字电路和微处理器于一体，处理信号的方式是“单片机”混合信号处理。MSP 430F 149是有精简指令集和超低功耗的混合型16位微型计算机。它不仅可靠性高，而且价格便宜和操作方便，最主要是体积小功率消耗低。比较适合与各种仪器仪表、智能管理和特种设备的过程控制。虽然能提高控制质量和经济效益，但是它的成本过于高。所以我们不用此方案。其实物如图2.3所示。 图2.3 MSP430芯片基于上述三种单片机都能够满足这次设计的

24、需要，不过STC89C52芯片抗干扰能力强，体积小巧电路设计简单，并且价格相对比较便宜。所以选择了STC89C52芯片作为这次设计的主控芯片。2.2.2 显示模块的选择与论证方案一 ：LED数码管显示器件。该显示器件通电后显示的亮度很高，价格不算贵，其体积和重量小，适合显示数字字符。动态扫描法与微型计算机连接时，虽然占用了少量的单片机端口，但电路过于简单，性价比也相对较低。其实物如图2.4所示。 图2.4 LED数码管方案二：点阵式数码管显示器件。它是由八行八列一共64个发光二极管组成的，比较适合显示文字和图形，花样和类型很多。如果用它来显示数字就显得太浪费，且价格也相对较高，所以在此也不用此

25、种作为显示。其实物如图2.5所示。 图2.5 点阵式数码管方案三：LCD液晶显示屏幕。它是插在单片机上驱动，通电后可以显示大量的数据、文字和图形。在它的屏幕上字符可以显示的数字位数更多，而且图形清晰多样、美观大方，同时液晶显示程序简单，价格便宜，故本设计采用此种方案。其实物如图2.6所示。 图2.5 LCD液晶屏2.2.3 温湿度传感器的选择与论证方案一：SHT11传感器，采用瑞士Sensirion公司基于COMSENSTM技术的新型温湿度传感器，其缺点是运行条件强度延长会加速芯片的老化。其实物如图2.6所示。 图2.6 SHT11传感器方案二：DS18B20数字温度传感器。它来自于美国达拉斯

26、公司，可以将被测的温度转化为串行数字信号，然后送到微型计算机进行处理。通过我们简单编程，可以实现9位的温度读数。多个DS18B20可以连接到多条地址线和微型计算机实现通信。每一个DS18B20出厂的时候都有唯一序列号，并且存入其内存中。所以，CPU可以识别通过简单的通信协议，节约了大量的引线和复杂的逻辑电路。其实物如图2.7所示。 图2.7 DS18B20传感器方案三：DHT11数字温湿度传感器。这种传感器具有已调试好的数字信号，是一种温湿度复合传感器。采用特殊的数字模块采集技术以及温度湿度传感技术，保证产品的高可靠性和长期稳定性。该传感器是由电阻式感湿元件和NTC测温元件组成，连接到一个高性

27、能的8位微控制器。所以，它不仅质量好，而且响应速度快、抗干扰能力强，性价比高。经过比较，设计采用DHT11数字温湿度传感器。其实物如图2.8所示。 图2.8 DHT11传感器2.3 最终方案设计的选择根据以上方案比较，最终选择的设计方案为：STC89C52作为主控芯片，使用DHT11传感器采集和测量环境的温度和湿度，LCD1602 液晶屏进行温湿度的显示。通过LED灯灯光报警和蜂鸣器鸣叫报警。见图2.9。本文设计的主要零器件有：DHT11，STC89C52，LCD显示器，LED灯和蜂鸣器等。图2.9温湿度测量仪总体设计框图该设计有三个组成部分，依次是：信号采集、信号分析和信号处理。（1）信号采

28、集，由DHT11组成；（2）信号分析，由STC89C52系统实现；（3）信号显示，通过LCD显示器以及串行口LED灯和报警电路完成。2.4 系统的主要功能本设计由STC89C52芯片作为主芯片，使用DHT11温湿度传感器电路对室内外环境的温度和湿度进行采集，用按键电路对温度和湿度的上下限范围调置和复位，用LCD1602液晶显示电路进行温度和湿度的人性化显示，采LED指示灯电路指示报警以及蜂鸣器报警电路予以滴滴报警提示声音，还有5V的电源电路这几部分组成。基于51单片机的温湿度液晶显示报警系统具有如下功能：（1）液晶实时显示温度和湿度值（温度范围0-50度，湿度范围10%-95%）。（2）有4个

29、按钮，温度和湿度的上限和下限（报警范围）可由按钮设定，可以做到断电保存。（3）有4个指示灯，代表高温、低温、高湿度和低湿度。（4）超出设置的正常范围，蜂鸣器报警，对应的指示灯点亮。温度低于下限报警灯：紫/蓝色灯变亮。温度超过上限报警灯：黄色灯变亮。湿度低于下限报警灯：绿色灯变亮。湿度超过上限报警灯：红色灯变亮。2.5 器件清单本设计所采用的器件如表2.1表2.1器件清单 元器件名称单位英文名称数量电阻10KR21按键BUTTOMS1, S2, S3, S44电源开关SW-DPDTSW1151单片机STC89C52U11温湿度模块温湿度U21晶振11.0592MY11IC座40pin/12.54

30、单排座3pin/12.54单排座16pin/1覆铜板/1固定柱/4普通USB线（小头）/1焊锡/1第三章 温湿度测量仪硬件电路设计3.1 STC89C52单片机核心系统电路设计STC89C52RC单片机是新一代功耗低、性能高、抗干扰能力强的新鲜CMOS八位单片机，具有8K字节系统可编程闪存，是ATMEL公司高密度不容易丢失性的存储器技术制造的。STC89C52采用传统的MCS-51内核，但经过多方面的改进，该芯片具有以往51单片机没有的功能。在芯片上，智能 8 位 CPU 和系统可编程闪存可以为许多嵌入式的应用控制系统给予高灵活性和高效性的解决方案。它具有以下标准功能：8k字节闪存，512字节

31、RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM、MAX810复位电路，3种 16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。1STC89C52 可简化为 0Hz 静态逻辑运算，支持两种软件省电模式。CPU 在空闲模式下停止工作，但允许RAM、定时器/计数器、串行端口和中断继续工作。在不通电的情况下，可以保存RAM的内存，振荡器冻结，到下一次中断或硬件复位为止，微控制器所有工作停止运行。1、 STC89C52主要特性STC89C52单片机主要特性如下：（1）8K字节程序存储空间；（2）512字节数据存储空间；（

32、3）内带4K字节EEPROM存储空间;（4）可直接使用串口下载。2、STC89C52主要参数STC89C52主要参数如下：（1）相当于加强型8051单片机，能随意选择6个时钟/机器周期和12个时钟/机器周期，该指令代码和以往的8051完全兼容；（2）工作电压范围：5.5V到3.3V（5V MCU）/3.8V到2.0V（3V MCU）；（3）工作频率范围是0到40MHz，相当于0到80 MHz的普通8051，实际工作频率可达到48MHz；（4）其用户应用程序的存储空间有8K字节；（5）内部含有512字节的RAM；（6） I/O端口通常为32个端口；（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用程序

33、可编程）；（8）EEPROM功能；（9）含有3个16 位定时器/计数器：T0、T1、T2；（10）通用异步串行口用定时器软件来完成；（11）外部中断有四条路径，就是下降沿中断或低电平触发电路；（12）工作温度范围：-40到+85（工业级）或0到75（商业级）；（13）封装的名称是PDIP。3.STC89C52单片机相关引脚说明单片机引脚图如图3.2所示。图3.2 STC89C52单片机引脚图（1）VCC：供电电压。 （2）GND：接地。 （3）P3.0 RXD（串行输入口） （4）P3.1 TXD（串行输出口）（5）P3.2 /INT0（外部中断0） （6）P3.3 /INT1（外部中断1）

34、（7）P3.4 T0（记时器0外部输入） （8）P3.5 T1（记时器1外部输入） （9）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） （10）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） （11）RST：复位输入。 （12）ALE/PROG：用于锁存地址的状态字节。（13）/PSEN：门控信号。（14）/EA/VPP：在闪速编程中，该引脚是12V编程电源（VPP）。 （15）XTAL1：反向放大器输入/内部时钟电路输入。 （16）XTAL2是来自反向振荡器的输出。4、STC89C52单片机最小系统由复位电路、时钟电路和电源电路三部分组成。单片机最小系统原理图如图3.3所示。图3.3单片机最小系统原理

35、图（1） VCC/GND：两个电源引脚。（2） 复位电路。在该系统中，上电复位按钮接口通过手动复位收集两个高端信号，这是一种非自动的按钮重置。在系统从低到高电压检测后，该系统在电阻与接地之间形成一条路径，然后自动地把高电平拉低。单片机由高电位降为低电位，就是给单片机进行自动复位，即上电复位。（3） 时钟电路的组成有晶振Y1、瓷片电容C1和C2。有控制芯片的数字电路正常工作是少不了TIME(时钟)电路的，我们需要时钟电路自动发出系统时间，让控制芯片正常工作。给控制芯片正常工作的时钟信号，一般把这种工作方式称为“拍”，以至于让整个控制系统能正常工作，由于要保证控制系统能正常工作，为了提高工作能力，

36、我们经常使11.0592MHZ晶振和30PF电容组合，通电后正常工作。（4） JD1为单片机的下载接口。（5） STC89C52主要功能如表3.1所示。表3.1 STC89C52的主要功能特性主要功能特性兼容MCS51系统反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个定时/计数器中断时钟的频率为0到24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗掉电模式功能设置为睡眠和唤醒2种3.2 5V电源电路设计本系统选择5V直流电源作为总电源，为整个系统供电，电路简单、稳定。DC为电源的DC插座，LED为红色LED灯，作为

37、系统是否有点的指示灯，电阻R7起到限流作用，以防电流太大过热把LED灯烧坏，起保护作用。当按下开关按钮时，红灯亮了，此时，系统的电源为5V直流输出。当开关再次按下后，红灯灭，此时系统电源无5V电源输出。图3-4 5V电源电路原理图3.3 DHT11温湿度传感器电路设计DHT11数字温湿度传感器主要特性如下：（1）工作电压：3.5V到5.5V （2）工作电流：平均0.5mA（3）湿度测量范围：20到90RH（4）温度测量范围：0到50 （5）湿度分辨率：1RH8位 （6）温度分辨率：18位 （7）采样周期：1S （8）单总线结构 （9）与TTL兼容（5V）DHT11传感器使用单一总线数据格式。具

38、体功能有：（1）数据传输是40比特，高优先级的先出。（2）数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据（3）+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据（4）在前四个字节中加上+8位校验和以及校验和数据。DHT11性能参数表如表3.2表3.2性能参数表参数条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH8Bit重复性1%RH精度 254 %RH 0505%RH互换性可完全互换量程范围3090%RH2090%RH2080%RH响应时间1/e(63%)25，1m/s空气61015S迟滞1%RH长期稳定性典型值1%RH/yr温度分辨率111888Bit重复性1精度12量程范围050响应时间1

39、/e(63%) 6630S传感器数据的输出是未编码二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)是分开处理的。假如从中读出下列5字节数据： 根据以上数据可获得到湿度和温度的值： BYTE(湿度)=BYTE4.BYTE3=45.0(RH) BYTE(温度)=BYTE2.BYTE1=28.0() Jiaoyan(验)=BYTE4+BYTE3+BYTE2+BYTE1=73(=BYTE+BYTE)(检查正确)DHT11电路原理图和实物如图。 图3.5 DHT11电路 图3.6 DHT11实物图 3.4 LCD1602液晶显示电路设计该设计使用LCD1602显示。和其它显示器件相比，不仅体积更小、功耗更低，

40、而且增加驱动电路。现在LCD是人们比较最常用和受欢迎的显示器件，能显示16x02 即32个字符（16列2行）。1、 LCD 1602主要参数LCD1602主要技术参数如下：（1）显示容量为162个字符；（2）芯片工作电压为4.55.5V；（3）工作电流为2.0mA（5.0V）；（4）模块最佳工作电压为5.0V；（5）字符尺寸为2.954.35（WH）mm。2、LCD1602引脚说明标准的14脚，其引脚说明如下：（1）第1引脚：VSS为地电源。（2）第2引脚：VDD接5V正电源。（3）第3引脚：V0是对比调整端。（4）第4引脚：RS为寄存器选择。（5）第5引脚：RW为读写信号。（6）第6引脚：E

41、端子为使能端子。（7）第7到14引脚：八位双向数据线。 （8）第1516引脚：空脚3、控制指令说明 LCD1602内部共有11条控制指令，如表3.3所示。表3.3控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRA或DDRAM）10要写的数据内容11

42、从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容（1） 指令1：清除显示。（2） 指令2：光标重置。（3） 指令3：显示模式设置 I/D和光标。（4）指令4：显示开关控制。（5）指令5：光标或显示移动 S/C的文本。（6）指令6： DL为功能设置命令。（7）指令7：RAM是字符地址设置 （8）指令8：DDRAM地址设置 （9）指令9：读忙信号和光标地址 BF。 （10）指令10：写进数据 （11） 指令11：读取数据 系统中的LCD1602显示模块。其具体电路原理图如图3.7所示。图3.7 LCD1602液晶显示电路原理图其实物图如图3.8所示。图3.8 LCD1602液晶实物图3.5 按键电路

43、设计在该系统中，按键按钮作为系统的输入，起到了人机交互的作用。默认的情况下，微控制器的控制引脚为高电平，当按钮被按下后，微控制器的相关引脚变为低电平。进而实现对系统的手动输入。该原理图如图3.9所示。图3.9按键按钮电路图3.6 LED信号指示灯电路设计LED是一种能将电转化成光的半导体发光二极管。它和普通二极管一样，内部有一个PN结具有单向导电性。在实际电路中，电阻有限制电流，并保护LED灯的作用。只要单片机的控制引脚被拉下来，LED灯就会打开变亮，否则，LED灯不亮。其具体电路原理图如图3.10所示。图3.10 LED灯指示电路原理图3.7 蜂鸣器报警电路设计蜂鸣器是一种集成的电子音响装置

44、，由直流电压供电，在电子产品中得到广泛应用。系统采用三极管驱动的蜂鸣器报警模块，若微型计算机所控制引脚是低功耗的，则报警鸣响。通过控制单片机管脚方波改变蜂鸣器工作模式。图3.11 蜂鸣器报警电路原理图第四章 温湿度测量仪软件设计4.1 编程语言选择我设计的这个个程序有点复杂，采用C语言编写程序。与大多数以往的51的单片机相比，C语言比汇编语言有以下几点长处：（1） 不需要理解处理器的指令集，不必理解存储器的结构。（2） 编译器可以管理寄存器的分配方式和寻址方式，在编写程序的时候不用考虑数据类型与存储器地址。（3） 程序的可读性高。（4） 其操作函数更符合人的思维。（5） 程序开发和调试时间短。

45、（6） C语言的库文件比较丰富，提供了不少标准的例程。（7） 可以通过C语言实现模块化编程技术，使得编译后的程序可以添加到 新程序中。（8） C语言具有很好的可移植性，很受多数人欢迎和使用。所有的目标系统，C语言编译器基本都适用。与汇编语言相比，己完成的项目可以很容易的转换应用到其它的处理器或环境中。4.2 keil软件设计思想KEIL软件是单片机开发者广泛使用的开发工具的,简单的单片内形都是使用这种开发软件的,可以降低开发周期,从而减少很多成本,因此广泛受到开发者的欢迎和使用。在使用汇编语言,然后用KEIL软件开发,实现更深刻的。 KEIL软件提供了一个丰富的使用环境和调用的子程序,在全体的

46、打开窗口中。还有一个重要因素就是。我们多看看编程器是如何生存程序序言的,使得使用者可以体会到其中的乐趣的,感觉到此KEIL软件会非常的好用的,越来越受到广大使用者的欢迎的。其中追要由它大多数代码都是集成的,调用很方便的,初学者也会感觉很好用的，起点水平不需要太高的。4.3 程序设计4.3.1 软件流程图主要采用KEIL软件，程序采用C语言编写。程序流程图如图4.3所示。图4.3 程序流程图4.3.2 主程序的相关内容一、程序的相关定义 下面是我们测量室内外环境温度和湿度的程序相关定义。（1）定义头文件和宏定义#include / 头文件包含#include #define uchar unsi

47、gned char / 以后unsigned char就可以用uchar代替#define uint unsigned int / 以后unsigned int 就可以用uint 代替（2）管脚定义sbit Buzzer_P = P10; / 蜂鸣器sbit DHT11_P = P11; / 温湿度传感器DHT11数据接入sbit LcdRs_P = P12; / 1602液晶的RS管脚 sbit LcdRw_P = P13; / 1602液晶的RW管脚 sbit LcdEn_P = P14; / 1602液晶的EN管脚sbit KeySet_P = P15; / “设置”按键的管脚sbit

48、KeyDown_P = P16; / “减”按键的管脚sbit KeyUp_P = P17;/ “加”按键的管脚 sbit LedTL_P = P34;/ 温度过低报警指示灯sbit LedTH_P = P35;/ 温度过高报警指示灯sbit LedHL_P = P36;/ 湿度过低报警指示灯sbit LedHH_P = P37;/ 湿度过高报警指示灯二、main()函数 Mian函数包括了LCD1602液晶的显示和功能初始化以及温度上下限值复制和报警功能。void main() uchar i; LcdInit();/ 液晶功能的初始化 LcdShowInit(); / 液晶显示的初始化 A

49、larmTL=EEPROM_Read(0x2000);/ 从EEPROM的0x2000这个地址读取温度的报警下限 AlarmTH=EEPROM_Read(0x2001);/ 从EEPROM的0x2001这个地址读取温度的报警上限 AlarmHL=EEPROM_Read(0x2002);/ 从EEPROM的0x2002这个地址读取湿度的报警下限 AlarmHH=EEPROM_Read(0x2003);/ 从EEPROM的0x2003这个地址读取湿度的报警上限 if(AlarmTL=0)|(AlarmTL100)/ 如果温度下限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值 AlarmTL=2

50、0; if(AlarmTH=0)|(AlarmTH100)/ 如果温度上限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值 AlarmTH=35; if(AlarmHL=0)|(AlarmHL100)/ 如果温度下限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值 AlarmHL=40; if(AlarmHH=0)|(AlarmHH100)/ 如果温度上限报警值读出来异常（等于0或大于100），则重新赋值 AlarmHH=85; while(1) ReadDhtData(); / 检测温湿度数据 LcdGotoXY(1,2); / 定位到要显示温度的地方 LcdPrintNum(temp); / 显示温度值 LcdGotoXY(1,11);/ 定位到要显示湿度的地方 LcdPrintNum(humi); / 显示湿度值 AlarmJudge();/ 判断并根据需要报警 for(i=0;i25;i+) KeyScanf();/ 按键扫描 DelayMs(20);/ 延时 三、子程序（1）温度和湿度读取过程 读取DHT11单总线上的一个字节uchar DhtReadByte(void) bit bit_i; uchar j; uchar dat=