1、 计 控 学 院College of computer and control engineeringQiqihar university电气工程课程设计报告题目：寝室温湿度检测装置的设计系 别 电 气 工 程 系 适用班级 电气 12 级 指导教师 时 间 学生姓名 提交日期 I摘 要随着人们生活水平的提高，人们对健康提出了更高的要求，空气中的湿度通过各种直接或间接途径影响了我们的舒适感，空气中的湿度过大或过小都会对人体健康不利。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，乃至我们的寝室，温湿度与健康密切关联，都必须控制环境的温度和相对湿度，使其保持在一定的
2、范围。使用 DHT11 可以灵活的检测环境的温湿度，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。关键词：温湿度； 51 单片机； DHDT11II目 录摘 要 I第 1 章 绪论 11.1 本论文的背景和意义 11.2 本论文的基本内容 11.3 方案设计 11.3.1 温湿度监控系统满足的基本要求 11.3.2 系统功能原理图 2第 2 章 硬件设计 32.1 电路原理图 32.2 电路原理图介绍 32.3 蜂鸣器电路部分说明 42.4 晶振电路部分说明
3、 42.5 1602 模块电路说明 .42.6 湿度传感器 DHT11 介绍 52.7 技术参数说明 6第 3 章 软件设计 73.1 软件设置实现的功能 73.2 软件流程图 7第 4 章 实验板测试 8结论 9参考文献 10附录 11第 1 页 共 25 页第 1 章 绪论1.1 本论文的背景和意义室内温湿监控系统的设计是一个对现实生活非常实用，本课题研究的主要内容是设计制作对室内温湿度的监督与控制，相当于简易空调的制作，了解空调系统，运用原理设计制作方案；运用物理知识制作控制温湿变化设备；传感器获取外界温湿度参数，51 单片机编程控制，实现智能化设计；并用仿真软件对控制效果进行仿真研究。
4、 随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。它的工作步骤如下：感应环境温湿度；单片机判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，实行措施进行调节；判断异常是否超过预设时间，若超过预设时间，则输出异常信号报警；判断异常是否处理完毕，若处理完
5、毕，解除报警。这样就可以利用控制器对机房温湿度进行监控，从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。1.2 本论文的基本内容本设计完成的是温室的温湿度监测系统，利用单片机设一个温湿度检测系统，对给定的温湿度进行测试并实时显示，并怕不断当时的温度或湿度是否在规定的范围内，若不是，测启动报警系统。1.3 方案设计1.3.1 温湿度监控系统满足的基本要求a.温度检测范围 0-50 度，相对湿度 20%-90%；b.可以根据实际用途设定温湿度报警值；c.监测数据可以通过模块显示；第 2 页 共 25 页1.3.2 系统功能原理图根据设计要求确定了系统的总体方案，整个方
6、案由单片机、湿温度传感器、显示模块、报警器等五部分组成。系统功能原理图如图 1 所示。图 1-1 系统功能原理图温度传感器 湿度传感器单片机LCD 显示 蜂鸣器第 3 页 共 25 页第 2 章 硬件设计2.1 电路原理图单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定功能。硬件实现上采用模块化设计，每个模块只实现一个功能，最好将各个模块连接在一起。这种设计比较简单的就可以实现，电路原理图如图 2-1 所示:12345678910111213141516160216PINvccP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.7P3.6/RESTP3.0/R
7、XDP3.1/TXDXTAL0XTAL1P3.2P3.3P3.4P3.5GND12345678910 11121314151617181920J1STC11F04E12M传传C230pfC130pfR1300R3U1BUZZERQ1NPNR21KP3.2P3.2VCCC310ufP3P5P4VCCVCCDHT11传传传传传传VCC 1234. .P3P4P5图 2-1 电路原理图2.2 电路原理图介绍本系统主要硬件有电源电路、温湿度传感器、蜂鸣器、晶振电路、复位电路、LCD 显示电路、且控制电路的核心器件是由 STC 红晶科技公司生产的 STC11F04E 单片机，属于 MCS-51 列,ST
8、C11F04E 是一种低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 FLASH 存储器；相比传统的 51 系列速度更快，且在本设计中第 4 页 共 25 页充分利用了该单片机的资源不浪费 I/O 口。片上 Flash 允许程序存储器在线编程。这些优点使得 STC11F04E 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，价格低廉，性能可靠，抗干扰强，因此广泛应用在工业控制和嵌入式中。系统的蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路如图 2-1、图 2-2 、图 2-3 所示：图 2-2 蜂鸣器电路 图 2-3 晶振电路 图 2-4 复位电路2.3 蜂鸣器电路部分说明蜂鸣器额定
9、电流小于 30mA,其中使用三极管驱动工作，为了减少功耗本实验采用 9012 晶体管。2.4 晶振电路部分说明晶振电路采用 11.095MHz 的无源晶振，微调电容大小取 30PF。2.5 1602 模块电路说明显示模块选用 1602 字符型液晶模块，是目前应用比较广泛的液晶屏之一，电路如图 2-5 所示。第 5 页 共 25 页12345678910111213141516160216PINR3 VCC.图 2-5 1602 液晶显示电路2.6 湿度传感器 DHT11 介绍DHT11 数 字 温 湿 度 传 感 器 是 一 款 含 有 已 校 准 熟 悉 信 号 输 出 的 温 湿 度 复
10、合 传感 器 ， 它 应 用 专 用 的 数 字 模 块 采 集 技 术 和 温 湿 度 传 感 技 术 ， 确 保 产 品 具 有 极 高的 可 靠 性 和 卓 越 的 长 期 稳 定 性 。 传 感 器 包 括 一 个 电 阻 式 感 湿 元 件 和 一 个 NTC测 温 元 件 ， 并 与 一 个 高 性 能 8 位 单 片 机 相 连 接 。 因 此 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 。 每 个 DHT11 传 感 器 都 在 即 为 精确 的 湿 度 校 验 室 中 进 行 校 准 。 校 准 系 数
11、 以 程 序 的 形 式 存 在 OTP 内 存 中 ， 传 感器 内 部 在 检 测 型 号 的 处 理 过 程 中 要 调 用 这 些 校 准 系 数 。 单 线 制 串 行 接 口 ， 使 系统 集 成 变 得 简 易 快 捷 。 超 小 的 体 积 、 极 低 的 功 耗 ， 信 号 传 输 距 离 可 达 20 米 以上 ， 使 其 成 为 给 类 应 用 甚 至 最 为 苛 刻 的 应 用 场 合 的 最 佳 选 择 。 产 品 为 4 针 单排 引 脚 封 装 ， 连 接 方 便 。 DHT11 应 用 电 路 如 图 2-6：第 6 页 共 25 页图 2-6 DHT11 应
12、用 电 路2.7 技术参数说明 a.供 电 电 压 ： 3.35.5V DC；b.输 出 ： 单 总 线 数 字 信 号 ；c.测 量 范 围 ： 湿 度 20-90%RH， 温 度 050 ；d.测 量 精 度 ： 湿 度 +-5%RH， 温 度 +-2 ；e.分 辨 率 ： 湿 度 1%RH， 温 度 1 ；f.互 换 性 ： 可 完 全 互 换 ；g.长 期 稳 定 性 ： #include typedef unsigned char unint8;typedef unsigned char unint16;unsigned char str1=“ “;unsigned char str
13、2=“ “;unsigned char code dis1 = “2-# H: “;unsigned char code dis2 = “618 T: “;sbit TRH = P37;/温湿度传感器 DHT11 数据接入sbit ST = P31;/状态显示，是为了方便调试，具体使用的时候可以不要sbit SF = P32;sbit LCD_RS = P33; sbit LCD_RW = P34;sbit LCD_EN = P35;unint8 TH_data,TL_data,RH_data,RL_data,CK_data;unint8 TH_temp,TL_temp,RH_temp,RL_
14、temp,CK_temp;unint8 com_data,untemp,temp;unint8 respond;第 12 页 共 25 页/*/void delayNOP()_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();/*/*/ 毫秒级延时子程序/*/void delay_ms(unsigned char ms) unsigned char i;while(ms-)for(i = 0; i2|TH_data/102)|(TH_data%105del
15、ay_ms(50);SF=1;elseSF=1;str10 = (char)(0X30+RH_data/10); str11 = (char)(0X30+RH_data%10);str12 = 0x2e; /小数点/湿度小数部分str13 = (char)(0X30+RL_data/10); str15 = 0X25; /“%“str16 = 0X52; /“R“str17 = 0X48; /“H“/温度整数部分str20 = (char)(0X30+TH_data/10); str21 = (char)(0X30+TH_data%10);str22 = 0x2e; /小数点/温度小数部分st
16、r23 = (char)(0X30+TL_data/10); str25 = 0XDF; /“str26 = 0X43; /“C“/*/第 21 页 共 25 页/主函数/TH,TL,RH,RL 分别代表温湿度的整数和小数部分/*/void main()unsigned char i,n=0x40,m;lcd_init(); delay_us(); while(1)read_TRH();/写字符for(i=0;i=7;i+) delay_ms(5) ;lcd_dis_pos(i); /显示字符delay_ms(5) ;lcd_wdata(dis1i);delay_ms(5) ;lcd_dis_pos(n+i); /显示字符delay_ms(5) ;lcd_wdata(dis2i);/写湿度数据m=0x08;for(i=0;i=7;i+) lcd_dis_pos(m); delay_ms(5) ;lcd_wdata(str1i);delay_ms(5) ;m+;第 22 页 共 25 页/写温度数据m=0x48;for(i=0;i=7;i+) lcd_dis_pos(m); delay_ms(5) ;lcd_wdata(str2i);delay_ms(5) ;m+;/延时delay_ms(1000) ;
