基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)

計(jì)控學(xué)院CollegeofcomputerandcontrolengineeringQiqiharuniversity電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：寢室溫濕度檢測裝置的設(shè)計(jì)系別電氣工程系適用班級電氣12級指導(dǎo)教師時(shí)間學(xué)生姓名提交日期摘要隨著人們生活水平的提高，人們對健康提出了更高的要求，空氣中的濕度通過各種直接或間接途徑影響了我們的舒適感，空氣中的濕度過大或過小都會(huì)對人體健康不利。在日常生活中，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛，例如：機(jī)房、檔案館、材料加工場等場所，乃至我們的寢室，溫濕度與健康密切關(guān)聯(lián)，都必須控制環(huán)境的溫度和相對濕度，使其保持在一定的范圍。使用DHT11可以靈活的檢測環(huán)境的溫濕度，由用戶設(shè)定一定的閾值，實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示，并且可以根據(jù)用戶要求設(shè)定報(bào)警裝置，當(dāng)溫濕度超過一定的范圍時(shí)，立即報(bào)警?；诖耍以O(shè)計(jì)了一款用51單片機(jī)控制的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，操作簡單，使用方便。關(guān)鍵詞：溫濕度；51單片機(jī)；DHDT11目錄TOC\o"1-3"\h\u2420摘要I198第1章緒論1317291.1本論文的背景和意義1303981.2本論文的根本內(nèi)容1210801.3方案設(shè)計(jì)1268051.3.1溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)滿足的根本要求1170371.3.2系統(tǒng)功能原理圖221739第2章硬件設(shè)計(jì)366692.1電路原理圖35442.2電路原理圖介紹3243042.3蜂鳴器電路局部說明459122.4晶振電路局部說明465982.51602模塊電路說明429402.6濕度傳感器DHT11介紹560242.7技術(shù)參數(shù)說明69355第3章軟件設(shè)計(jì)7112593.1軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)的功能711363.2軟件流程圖750第4章實(shí)驗(yàn)板測試818751結(jié)論95647參考文獻(xiàn)1024806附錄11第1章緒論1.1本論文的背景和意義室內(nèi)溫濕監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)對現(xiàn)實(shí)生活非常實(shí)用，本課題研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)制作對室內(nèi)溫濕度的監(jiān)督與控制，相當(dāng)于簡易空調(diào)的制作，了解空調(diào)系統(tǒng)，運(yùn)用原理設(shè)計(jì)制作方案；運(yùn)用物理知識(shí)制作控制溫濕變化設(shè)備；傳感器獲取外界溫濕度參數(shù)，51單片機(jī)編程控制，實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)；并用仿真軟件對控制效果進(jìn)行仿真研究。隨著科技的飛速開展和普及，高性能設(shè)備越來越多，各行各業(yè)對溫濕度的要求也越來越高。傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測模式是以人為根底，依靠人工輪流值班，人工巡回查看等方式來測量和記錄環(huán)境狀況信息。在這種模式下，不僅效率低下不利于人才資源的充分利用，而且缺乏科學(xué)性，許多重大事故都是由人為因素造成的，人工維護(hù)缺乏完整的管理系統(tǒng)。而問世監(jiān)控系統(tǒng)就可以解決這樣人才資源浪費(fèi)，管理不及時(shí)的問題，這是由于它的智能化設(shè)計(jì)所決定的。它的工作步驟如下：感應(yīng)環(huán)境溫濕度；單片機(jī)判斷感應(yīng)到的溫濕度是否異常；假設(shè)感應(yīng)到的溫濕度異常，實(shí)行措施進(jìn)行調(diào)節(jié)；判斷異常是否超過預(yù)設(shè)時(shí)間，假設(shè)超過預(yù)設(shè)時(shí)間，那么輸出異常信號(hào)報(bào)警；判斷異常是否處理完畢，假設(shè)處理完畢，解除報(bào)警。這樣就可以利用控制器對機(jī)房溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度管理的實(shí)時(shí)性和有效性。故本次設(shè)計(jì)對于類似工程還具有普遍意義。1.2本論文的根本內(nèi)容本設(shè)計(jì)完成的是溫室的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，利用單片機(jī)設(shè)一個(gè)溫濕度檢測系統(tǒng)，對給定的溫濕度進(jìn)行測試并實(shí)時(shí)顯示，并怕不斷當(dāng)時(shí)的溫度或濕度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，假設(shè)不是，測啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。1.3方案設(shè)計(jì)1.3.1溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)滿足的根本要求a.溫度檢測范圍0-50度，相對濕度20%-90%；b.可以根據(jù)實(shí)際用途設(shè)定溫濕度報(bào)警值；c.監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過模塊顯示；1.3.2系統(tǒng)功能原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了系統(tǒng)的總體方案，整個(gè)方案由單片機(jī)、濕溫度傳感器、顯示模塊、報(bào)警器等五局部組成。系統(tǒng)功能原理圖如圖1所示。濕度傳感器溫度傳感器濕度傳感器溫度傳感器單片機(jī)單片機(jī)蜂鳴器LCD顯示蜂鳴器LCD顯示圖1-1系統(tǒng)功能原理圖第2章硬件設(shè)計(jì)2.1電路原理圖單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定功能。硬件實(shí)現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊只實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能，最好將各個(gè)模塊連接在一起。這種設(shè)計(jì)比擬簡單的就可以實(shí)現(xiàn)，電路原理圖如圖2-1所示:圖2-1電路原理圖2.2電路原理圖介紹本系統(tǒng)主要硬件有電源電路、溫濕度傳感器、蜂鳴器、晶振電路、復(fù)位電路、LCD顯示電路、且控制電路的核心器件是由STC紅晶科技公司生產(chǎn)的STC11F04E單片機(jī)，屬于MCS-51列,STC11F04E是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器；相比傳統(tǒng)的51系列速度更快，且在本設(shè)計(jì)中充分利用了該單片機(jī)的資源不浪費(fèi)I/O口。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在線編程。這些優(yōu)點(diǎn)使得STC11F04E為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，價(jià)格低廉，性能可靠，抗干擾強(qiáng)，因此廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制和嵌入式中。系統(tǒng)的蜂鳴器電路、晶振電路、復(fù)位電路如圖2-1、圖2-2、圖2-3所示：圖2-2蜂鳴器電路圖2-3晶振電路圖2-4復(fù)位電路2.3蜂鳴器電路局部說明蜂鳴器額定電流小于30mA,其中使用三極管驅(qū)開工作，為了減少功耗本實(shí)驗(yàn)采用9012晶體管。2.4晶振電路局部說明晶振電路采用11.095MHz的無源晶振，微調(diào)電容大小取30PF。2.51602模塊電路說明顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，是目前應(yīng)用比擬廣泛的液晶屏之一，電路如圖2-5所示。圖2-51602液晶顯示電路2.6濕度傳感器DHT11介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最正確選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。DHT11應(yīng)用電路如圖2-6：圖2-6DHT11應(yīng)用電路2.7技術(shù)參數(shù)說明a.供電電壓：3.3~5.5VDC；b.輸出：單總線數(shù)字信號(hào)；c.測量范圍：濕度20-90%RH，溫度0~50℃；d.測量精度：濕度+-5%RH，溫度+-2℃；e.分辨率：濕度1%RH，溫度1℃；f.互換性：可完全互換；g.長期穩(wěn)定性：<±1%RH/年；第3章軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)的功能系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用C語言編寫，以KeiuVision4為開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的功能:a.通過LCD顯示溫濕度值；b.比擬檢測到的溫濕度值和報(bào)警值，發(fā)現(xiàn)超限蜂鳴器立即報(bào)警；3.2軟件流程圖根據(jù)這些功能，系統(tǒng)軟件流程圖如圖3-1所示：1602初始化1602初始化延時(shí)延時(shí)讀取溫濕度值讀取溫濕度值讀取成功讀取成功1602顯示數(shù)據(jù)1602顯示數(shù)據(jù)報(bào)警，發(fā)出信號(hào)是否超限 Y報(bào)警，發(fā)出信號(hào)是否超限延時(shí) N延時(shí)圖3-1系統(tǒng)軟件流程圖第4章實(shí)驗(yàn)板測試通過測試實(shí)驗(yàn)板，已根本到達(dá)預(yù)定目的，測評如下：1.預(yù)先設(shè)置溫度閾值是30攝氏度，濕度閾值是30%TH；2.溫度測試：通電后，溫度顯示室內(nèi)值，用手捂住DHT11，使顯示器到達(dá)30，此時(shí)蜂鳴器立即報(bào)警；3.濕度測試：緊接著溫度測試，用嘴吹氣增加DHT11的濕度，使其到達(dá)閾值30，蜂鳴器立即報(bào)警；通過測試，實(shí)驗(yàn)板根本完成預(yù)定的目標(biāo)，即完成了溫濕度的檢測，且能在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)報(bào)警，到達(dá)了預(yù)期的效果。結(jié)論由于采用的是高效單片機(jī)作為核心，DHT11可以靈活的檢測環(huán)境的溫濕度，由用戶設(shè)定一定的閾值，實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示；此溫濕度控制儀具有精度高、本錢低、體積小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好抗干擾能力。加上優(yōu)化程序，使得本系統(tǒng)具有很高的實(shí)用性。單片機(jī)的應(yīng)用如今已經(jīng)在工業(yè)、電子等方方面面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機(jī)在設(shè)計(jì)電路逐漸成了趨勢，它與外圍的簡單電路再加上優(yōu)化程序就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。隨著單片機(jī)的日益開展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)增加更多精彩。在設(shè)計(jì)過程中，由于時(shí)間和本人能力的限制，設(shè)計(jì)中存在一些需要改良和優(yōu)化的地方。測量精度有待進(jìn)一步提高，軟件設(shè)計(jì)也存在不合理之處。但從設(shè)計(jì)過程中，對于單片機(jī)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對用于單片機(jī)仿真的軟件操作能力也明顯提高，也對溫濕度檢測系統(tǒng)有了更深刻的理解，對protel99se和Altiumdesigner仿真軟件有了更明確的認(rèn)識(shí)，通過此設(shè)計(jì)，對在實(shí)驗(yàn)板在制作過程中出現(xiàn)的各種問題的解答提高了自己的思考能力和動(dòng)力能力。端正了做事的心態(tài)，不能有半點(diǎn)馬虎，細(xì)節(jié)決定成敗，做事應(yīng)該滴水不漏，認(rèn)認(rèn)真真，踏踏實(shí)實(shí)，對以后的日常生活和工作都受益匪淺。參考文獻(xiàn)[1]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)*實(shí)驗(yàn)*測試[M].華中科技大學(xué)出版社.[2]張友德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)[M].電子工業(yè)出版社.[3]吳經(jīng)國等.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].中國電力出版社.[4]李群芳.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社.[5]閆石.數(shù)字電子技術(shù)根底[M].高等教育出版社.[6]黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程[M].電子工業(yè)出版社.[7]周立功.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐[M].北京航空航天大學(xué)出版社.附錄附錄1程序源代碼/*******************************************************************************///DHT11溫濕度測試程序//P0作為LCD的數(shù)據(jù)控制口，P2.0作為DHT11data總線，P2.1作為狀態(tài)顯示//用三根杜邦線連到開發(fā)板/********************************************************************************/#include<reg52.h>#include<intrins.h>typedefunsignedcharunint8;typedefunsignedcharunint16;unsignedcharstr1[]={""};unsignedcharstr2[]={""};unsignedcharcodedis1[]={"2-#H:"};unsignedcharcodedis2[]={"618T:"};sbitTRH=P3^7;//溫濕度傳感器DHT11數(shù)據(jù)接入sbitST=P3^1;//狀態(tài)顯示，是為了方便調(diào)試，具體使用的時(shí)候可以不要sbitSF=P3^2;sbitLCD_RS=P3^3;sbitLCD_RW=P3^4;sbitLCD_EN=P3^5;unint8TH_data,TL_data,RH_data,RL_data,CK_data;unint8TH_temp,TL_temp,RH_temp,RL_temp,CK_temp;unint8com_data,untemp,temp;unint8respond;/*********************************************************************************/voiddelayNOP(){_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_(); 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