1、重庆邮电大学本科毕业设计（论文）I基于单片机的温湿度监测与控制摘 要本次设计是采用 MSC-51 系列单片机中的 AT89S51 和 DHT11 的低成本的温湿度的检测系统。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。硬件电路主要包括单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器以及键盘等 5 部分，由DHT11 温湿度传感器及 1602 字符型液晶模块构成系统显示模块，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，具有一定的实用价值。其中测温湿度控制电路由温湿度传感器和预设温度值比较报警电路组成，用户根据需要预先输入预设值，当实际测量的温湿度大于预设的温湿度数值时，发出报警信号（蜂鸣器
2、蜂鸣） 。软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序。 本次设计采用的 DHT11 温湿度传感器是一款含有已校准数字输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿原件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能的 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。单片机 AT89S51 是一款低消耗、高性能的 CMOS8 位单片机，由于它强大的功能和低价位，因此在很多领域都是用它。【关键词】 温度测量 湿度测量 AT89S51 DHT11重庆邮电大学本科毕业设计（论文）IIABSTRACTThis design is the use of MSC-51
3、Series MCU AT89S51 and DHT11 in the low-cost temperature and humidity detection system. This design includes the design of hardware and system software design. Hardware circuit includes a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, the alarm and the keyboard 5, the DHT11 tempe
4、rature and humidity sensor and 1602 constitute a system of character LCD module display module, the system circuit is simple, stable, high integration, commissioning Convenient, high precision, has some practical value. Temperature and humidity control circuit in which the temperature and humidity s
5、ensors and compare the value of the preset temperature alarm circuit, the user input required pre-default value, when the actual temperature and humidity measurements of temperature and humidity is greater than the preset value, an alarm signal (bee Buzzer beep). Software part includes the main prog
6、ram, display routines, subroutines side temperature and humidityThe design uses the DHT11 temperature and humidity sensors is a digital output with a calibrated temperature and humidity combined sensor, the sensor includes a resistance and a sense of the original wet NTC temperature measurement devi
7、ces, and with a high-performance 8-bit microcontroller connected. Therefore, the product has excellent quality, fast response, anti-interference ability, high cost and other advantages. AT89S51 is a low consumption of item-level, high-performance CMOS8 bit microcontroller, because of its powerful fe
8、atures and low price, so use it in many fields.【Key words】Temperature measurement Humidity measurement AT89S51 DHT11重庆邮电大学本科毕业设计（论文）III目 录前 言 . 1 第一章 工具简介 .4 第一节 C 语言 . 4 一、C 语言的优点 .4二、C 语言的缺点 .4 第二节 Proteus .4 第三节 Protel . 5 一、软件特色 . 5 二、仿真特点 . 5 第四节 本章小结 . 5 第二章 设计任务分析及方案论证 . 6 第一节 设计任务要求和温湿度控制的发展
9、 .6 一、设计过程及其工艺要求 .6 二、设计温湿度计的根据和意义 . 6 三、露点意义 . 7 第二节 设计总体方案及其方案论证 .7 一、设计总体方案及其论证 . 7 二、器件选定 . 8第三节 本章小结 .18 第三章 硬件设计 .19 第一节 主控制电路和测温时控制电路 .19 第二节 主要模块的电路 .20 一、系统的蜂鸣器电路 .20 二、晶振电路 . 21 三、显示电路 . 22 四、传感器电路 . 23 五、复位电路 . 23 第三节 本章小结 . 24 第四章 软件设计 . 25 第一节 系统流程图 .25 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）IV第二节 编程思想 .26 第三
10、节 本章小结 .26 结 论 .27 致 谢 .28 参考文献 . 29附 录 .30 一、英文原文 .30 二、英文翻译 . 36 三、源程序 .41 四、proteus 运行结果 .53 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 1 -前 言一、问题的提出及其研究意义目前随着生活质量的不断提高，人们的生活水平越来越高，所以对环境的要求也越来越高，环境控制的也成了人们安居乐业的基础，成了共建和谐环境的重要环节。尤其是目前生活节奏的加快，许多白领都出现了亚健康的状态，因此家庭温湿度的检测对于现代家庭来说也变得刻不容缓了。因此为了满足最适宜人们生活的最佳温度和湿度，我们需要研究一种家庭式的，便于提醒和
11、控制温湿度的装置，人们可以根据不同季节以及个人的需要进行不同的调整，以便达到最佳的居住环境，这不仅仅是对于环境要求的进步，同时也体现了现代文明的发达与先进。1、问题的提出为了更加有效的保证人们生活环境的安逸和舒适，同时也为了人们生活的更加健康，人们已不满于目前的居住环境，对家庭提出了更高的要求，智能化被引进了家庭，并且迅速在全国乃至世界范围内普遍发展开来，由于自然环境污染越来越严重，城市人口越来越多等，适宜人们生活的温度以及湿度越来越难以达到标准，常见的南北气候差异，北方冬天异常干燥，南方却阴冷潮湿，而对于我们来说，如何有效地在合适的时间内对环境作出相应的措施却始终难以把握，因此我们需要采取有
12、效的措施，以满足人们的要求。2、研究的意义随着城市居民生活节奏的加快以及人民生活水平的不断提高，人们对于亚健康的问题越来越关注，因此对于居住环境的要求也越来越高，舒适的环境已不仅仅限于宽敞豪华的住宅，同时也希望在自己的小家里也会有大自然的调节作用，能够根据人类的需要，设定相应的温湿度。因此研究温湿度的控制非常有必要，它可以优化组合社区资源，提升服务水平，推动反房地产等其他行业的发展，为他们带来新的商机。二、国内外现状最近几年，国内外温湿度传感器测量系统正向着集成化、智能化发重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 2 -展，随着科研人员的不断努力，该类型系统取得的巨大的成就。现代温湿度传感器测量系统
13、技术主要以数据采集为依据，主要类型包括：虚拟仪器、智能仪器、数字式仪器等等。伴随电子科学技术的进一步发展，数据采集系统也发生了日新月异的变化，其整体的性能、实用性方面都有所改进。因此，依托于数据采集结构而发展的温湿度传感器测量系统在实际应用中也发挥这越来越重要的作用。目前，许多外国大型企业都很重视传感器的研发工作，例如，日本的 Figaro 公司、芬兰的 Vaisala 公司等，都致力于传感器的发展和完善，以保障其在整个销售市场的竞争力。在九十年代，先后出现了集成温度湿度测量套件和应用于湿度传感器的测试系统，这个新技术的产生都大大刺激了传感器的进一步发展。与此同时，国内许多机构也在传感器测试装
14、置的研发上不断探索、研发。例如通过采用传统电子仪器进行设计研发而成的多种动态测试系统、动进样装置的气体传感器智能测试系统等等，这些成绩都体现了我国在传感器领域取得的成就。当然，随着科技的进步，传统的温湿度测试技术在稳定性、精度等方面已经无法满足市场的需求，因此，针对新一代传感器的探究显得尤为重要。三、本文研究的目的和研究方向1、本文研究的目的为满足现代家庭对于居住环境温湿度的不同需求，我们可以随时进行调节，对于不利情况能够及时的作出显示，并能够采取相应的措施提醒用户进行调整，以达到最适宜的温湿度。2、本文研究的主要内容首先我们必须了解温湿度控制对于家庭对于现代人们的重要性，其次我们才能够对此作
15、出更好的判断，以求更好的解决用户所需要的问题。温湿度的控制是我们研究的主要内容。数字化温湿度检测的方法为一旦环境中的温湿度发生变化时，湿度传温度感器和湿度传感器随着温湿度的变化而变化，然后将变化的电阻通过转换电路和转换信号检测为与之对应变化的电压，然后把模拟电压信号由 A/D 转换器转换为数字信号并送入到单片机中，对采集到的信号单片机进行滤波处理并通过查表得到实际测量的湿度值 1，之后通过单片机的各外部接口电路显示该温湿度重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 3 -值。该系统通过键盘设定最适宜的温度和湿度，传感器向中央控制系统输送监测信息，超过预设值的话，蜂鸣器就会报警提醒，用户即可作出调整。四
16、、本论文的章节安排本次论文只要有四章，其中第一章主要介绍了本次论文，特别是软件设计方面需要几种软件的主要介绍和功能特点，分别是 C 语言,Ptoteus,Protel;第二章主要主要是对设计总体方案的论述，同时仔细介绍了几个主要的元器件，分别是：单片机的选择，温度传感器，湿度传感器，以及 LCD；第三章主要介绍了硬件设计及其内容，首先介绍了本次设计所要达到的目的和要实现的功能，然后分为四个部分，分别介绍了原理图的设计，然后各个主要模块：蜂鸣器电路，晶振电路以及显示电路；第四章主要介绍了软件流程的过程以及介绍了一些主要模块的程序。五、本章小结本章主要介绍了本次设计的研究意义，国内外的现状，以及本
17、次研究的主要研究目的和方向，并且介绍了本次设计的主要章节安排和每章节所要实现的内容。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 4 -第一章 工具简介系统单片机代码采用 C 语言编写， proteus 为仿真环境，protel 为原理图画图工具软件。第一节 C 语言一、C 语言的优点C 语言的运算符丰富，它包括的范围相当广泛，是的 C 语言的运算类型及其丰富，并且表达方式的类型多样化，能够实现在高级语言中不能实现的运算，它有 32 个关键字，9 种控制语句，和汇编语言一样，它能够对于位，字节和地址进行操作；数据类型很丰富，能实现各种复杂的数据类型，同时还加入了指针的概念，使得效率更高，同时支持图形编辑
18、，以及多种显示器等；他所应用的结构式语言，这种方式会让程序有层次，一目了然，同时语法显示不严格，设计自由度高；C 语言提供给用户的方式是一函数的形式，塔门可以方便调用，使得程序完全结构化；地址的访问上，能够访问物理地址，对硬件进行直接操作；适用范围广，能够适用于多重操作，例如：DOS、UNIX 等，同时适用于多种机型。二、C 语言的缺点它的缺点主要是数据封装的安全性不高，因此这一点也成为了 C 语言和 C+的最大的区别，另一方面由于语法以及变量的类型没有严格限制，也造成了较低的安全性，再者从应用角度来说，它比较其他的高级语言来说较为难以掌握。第二节 Proteus单片机的教学以及实验教学的虚拟
19、平台上，proteus 是主要的比较先进的手段，在资金以及设备维护的问题上，它能够在硬件设备有限的情况下采用不同的方法，步进能将实例形象化，也可以使得运行过程形象化，能够得到传统演习方式无法达到的效果；它能够提供 27000 多的仿真器件，同时能够模拟仿真和数字仿真，能够直接在原理图上进行虚拟重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 5 -编程，然后显示输出想要达到的效果；它能够使得仿真软件使得抽象的程序和原理图变得形象化，同时提供了虚拟的控制按钮，可以控制程序的运行，停止；目前它是我们课程设计毕业设计中最普遍应用的工具，时间花接种，提供了许多实际中无法满足的元件库，同时我们可以无限次，随机的修改电
20、路设计。第三节 Protel一、软件特色Protel99 SE 共 分 为 5 个 模 块 ， 分 别 是 原 理 图 设 计 、 PCB 设 计（ 包 含 信 号 完 整 性 分 析 ） 、 原 理 图 混 合 信 号 仿 真 、 自 动 布 线 器 、 PLD设 计 。 它 具 有 一 些 特 殊 特 点 ： 能 够 生 成 超 过 30 种 的 电 气 连 接 网 络 表 ，体 内 更 是 具 有 很 强 的 编 辑 功 能 ， 原 理 图 以 及 PCB 中 同 样 的 期 间 可 以 同样 的 被 选 中 ， 允 许 在 原 理 图 和 PCB 进 行 双 向 查 找 元 件 。 引
21、 脚 等 。 与 国际 化 的 标 准 保 持 一 致 ， 能 够 混 合 仿 真 ， 同 时 具 有 智 能 的 覆 铜 和 放 置 汉字 的 功 能 ， 而 且 还 可 以 与 AUTOCAD 等 软 件 进 行 数 据 交 换 ， 在 我 们 需 要打 印 的 时 候 能 够 提 供 打 印 预 览 ， 它 具 有 的 3D 功 能 让 我 们 在 制 版 前 看到 想 要 装 配 的 结 果 等 等 。二、仿真特点它 具 有 强 大 的 分 析 功 能 ， 用 户 可 以 分 析 电 路 的 各 个 方 面 ， 能 够 提供 交 流 小 信 号 、 瞬 态 分 析 、 传 输 函 数
22、分 析 等 ； 同 时 具 有 庞 大 的 仿 真 模型 库 ， 拥 有 20 多 个 模 拟 和 数 字 期 间 仿 真 元 件 库 ， 同 时 还 有 大 量 的 数 字器 件 和 其 他 的 集 成 电 路 器 件 ； 它 还 具 有 丰 富 的 仿 真 信 号 源 ， 同 时 还 提供 了 完 整 的 线 性 以 及 非 线 性 受 控 源 。第四节 本章小结本章主要介绍了设计过程中所需要的软件，主要有三个，分别是：C语言,Proteus.Protel,本章对于各个软件、功能等做了详细的解释说明。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 6 -第二章 设计任务分析及方案论证本章详细介绍了本次
23、设计的主要任务，以及对于所要实现的内容加以分析，同时详细的介绍了主要元器件的选择，以及各自的特性。第一节 设计任务要求和温湿度控制的发展一、设计过程及其工艺要求设计一个以单片机为核心的温湿度控制系统，需要实现的功能为：能够准确的显示当前的温度以及湿度。温度检测的范围 0-60，测温精度：2；湿度检测范围 20%-100%RH， 测湿精度：5RH。能够自主调节当前需要温度以及湿度的预设温湿度值，在系统上面有调节按钮，可随时根据需要增加或者减少预设值。一旦发现超过了预设值，蜂鸣器蜂鸣报警。报警方式为三极管驱动的蜂鸣音报警。系统的显示方式均为四位显示，采用 LCD 显示。二、设计温湿度计的根据和意义
24、温度和湿度与人们的生活息息相关，在工农业生产，气象，环保，国防，科研等部门，经常需要对环境温度及湿度进行测量，准确测量温湿度在生物制药，食品加工，造纸等行业更是至关重要的，传统的温度计是用水银显示的，虽然结构简单，价格便宜，但是精度不高，而且不易计数，但是采用单片机进行控制，不仅具有控制方便，简单灵活等优点，而且可以大幅度提高温度控制的技术指标，用 LCD 显示起来会更加的直观方便。采用 DHT11 数字温湿度传感器作为检测元件，能够同时检测温度和湿度，它不仅仅易于焊接，而且只有四个管角，减少了外围电路的设计。DHT11 传感器包括一个电容式聚合体测湿原件和一个能隙式测温元件。DHT11 能够直接独处被测温湿度值，同时单片机可以把测量的数据通过串口传到计算机，来完成控制。带来了极大的方便，用单片机控制的温湿度不仅硬件电路相对简单，而且测量精度高。
