机房温湿度监控系统设计毕业设计.docx

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机房温湿度监控系统设计毕业设计

毕业设计

题目：

机房温湿度监控系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

机房温湿度监控系统设计

[摘要]温湿度与机房有着非常密切的关系。

本设计实现的是机房温湿度监控系统，通过温湿度传感器SHT10实现对温度、湿度的检测，将温湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C52进行数据的分析和处理，显示和报警电路提供信号，用户需要输入预设值，当实际测量的温湿度值大于预设的温湿度值时，发出报警信号（蜂鸣器蜂鸣），显示部分采用1602LCD显示所测温湿度值。

系统结构简单、实用，调试方便，提高了测量精度和效率。

[关键词]温湿度；SHT10；单片机；STC89C52；检测；报警

Designoftemperatureandhumiditymonitoringsystemforcomputerroom

TangJuange

（Grade11,Class02,MajorElectronicandInformationScienceandTechnology,Physicalandtelecommunicationengineeringinstitute，ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong,723000,Shaanxi）

Tutor:

JiangYuan

Abstract:

Temperatureandhumidityhaveaverycloserelationship.Isthedesignandimplementationofthecomputerroomtemperatureandhumiditycontrolsystem,achievedthroughthetemperatureandhumiditysensorSHT10detectionoftemperature,humidity,temperatureandhumiditysignalthroughthesensorforsignalacquisitionandconvertedintodigitalsignals,andthenusetheSCMSTC89C52fordataanalysisandprocessing,displayandalarmcircuitprovidesasignal,theuserneedstoinputthepresetvalue,whentheactualmeasurementoftemperatureandhumidityvalueisgreaterthanthepresettemperatureandhumidityvalue,issuedalarm（buzzer）,displaypartadoptsLCDdisplaythetemperatureandhumidityvalues.Thesystemstructureissimple,practical,convenientdebugging,improvesthemeasurementaccuracyandefficiency.

Keywords:

temperatureandhumidity;SHT10;MCU;STC89C52;detection;alarm

引言

现代通信机房有着众多的通信设备，这些设备对通信机房的环境要求会比较高，特别是温湿度环境。

这些设备工作时，温度和湿度的任何变化都可能会导致这些通信设备不能正常工作，严重时甚至可能会导致通信系统崩溃。

因此，必须把温湿度控制在这些通信设备正常工作的范围之内，研究可靠的机房温湿度控制系统，已经成为当前的需要。

然而传统的温湿度监测模式是依靠人工轮流值班的方式来测量和记录信息。

这种方法效率低下而且不利于人才资源的利用，许多事故都是由人为因素造成的，而且人工维护缺乏完整的管理系统。

所以需要研制一种结构简单的测控系统来达到自动调节温湿度。

温湿度检测系统就是现代生产中应运而生的的检测系统，特别是在生产中如果检测得不准确就会发生很多的生产事故。

因此为了给人们工作、科研、生活提供更好更方便的设施，对现在的温湿度控制器的设计和改良有着很大的现实意义。

国外对温湿度控制技术研究比较早，始于20世纪70年代。

先是使用模拟式的组合仪表，采集现场信息进行指示、记录和控制。

80年代末的时候出现了分布式控制系统。

现在正开发计算机的多因子综合控制系统。

目前世界各国的温湿度测控技术发展很快，其中有些国家向着完全自动化、无人化的方向发展。

我国对温湿度测控技术的研究始于20世纪80年代。

我国技术人员在发达国家温湿度测控技术的基础上，掌握了温湿度室内微机控制技术，这项技术只限于对温湿度的单项环境因子的控制。

在我国温湿度测控设施计算机应用中，总体上向实用化和综合性应用阶段发展。

在技术上方面，从单片机控制的单参数单回路系统方面居多，仍没有真正意义上多参数综合控制系统。

我国温湿度测量控制情况还没有达到工厂化的程度，在生产实际中还有许多问题困扰着我们，有着装备配套的能力差，产业化的程度低，软硬件不能共享和可靠性差的缺点。

在以后的温湿控系统的研究中会更智能化，集成化。

系统的各项性能指标也会更准确，更稳定可靠。

温湿度应用领域非常广泛，如药品储存，动物养殖，档案管理，食品行业，空调等狭小空间工业设备测温和控制。

太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等。

1系统总体方案设计

1.1功能要求

该系统主要由温湿度采集部分、CPU、1602显示模块和超限电路处理部分构成，以STC89C52单片机作为核心处理器。

主要完成的功能有以下几点：

1、通过数字温湿度传感器SHT10采集温湿度数据，即时传输给单片机；

2、单片机将收到的信号进行分析和处理，将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏； 

3、通过1602液晶显示屏完成温湿度的数据显示； 

4、给定温度湿度数值，设置不同的温湿度，接入蜂鸣器，实现越限报警； 

1.2 设计思路 

电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。

以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，控制SHT10传感器采集的温湿度的转换，控制1602液晶屏的显示，以及蜂鸣器的报警。

具体显示内容及方式由软件来完成。

采集温湿度方面由SHT10传感器来完成，它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。

而1602液晶显示屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。

因此不需要手动焊接等复杂的过程。

具体步骤是：

按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。

通过SHT10传感器采集当前的温湿度值、再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。

并且接入蜂鸣器。

设置温度值，实现越限报警。

1.3 总体设计框图 

按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的基础上，尽可能降低系统成本。

总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图1.1所示。

从图中可以看出，系统有微处理器模块、1602液晶显示模块、SHT10传感器模块、按键电路、复位电路、按键电路、晶振电路、报警电路和电源电路组成。

在方案设计中，遵循简洁至上的原则，因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。

该设计以STC89C52单片机为控制核心，实现温湿度采集及显示的基本功能。

在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步的设计各个单元功能模块，系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。

2芯片介绍 

2.1STC89C52芯片 

功能特性：

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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，如图2.1所示。

STC89C52具有以下标准功能:

8k字节Flash,256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

主要性能：

与MCS51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：

0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

 STC89C52如图2.1所示。

管脚说明：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时[1]，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如表2.1所示：

表2.2表示了P3口的第二功能。

表2.1管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（计数器0外部输入）

P3.5T1（计数器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节[2]。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率[2]的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

 XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

2.2SHT10传感器简介

SHT10是家庭中Sensirion温湿度传感器系列。

微型电路板上有被传感器集成的传感元件和信号处理电路，该传感器采用专利技术cmosens，保证高可靠性和长期稳定性的产品。

传感器包括一个电容式高分子湿敏元件和一个能隙材料温度元件，和14位A/D转换器、串行接口电路进行无缝连接。

所以，这个产品有较卓越的质量，迅速的响应，良好的抗干扰能力，高性价比的优点。

SHT10如下2.2所示：

（1）引脚介绍：

脚1和4：

信号地和电源，其工作电压范围是2.4～5.5V；

脚2:

DATA引脚为三态结构，用于读取传感器数据.当向传感器发送命令时,DATA在SCK上升沿有效且在SCK高电平时必须保持稳定。

脚3：

串行数字接口,为时钟线；

（2）SHT10的工作原理

SHT10是单片集成数字温湿度传感器，因此测量精度高，可精确计算露点，也不会产生因温度梯度变化的温度和湿度传感器之间的误解。

所有的信号调节芯片内完成，利用I2C总线实现通信，数据和时钟传输完成，直接输出数字信号。

SHT10温湿度传感器的性能都比其他类型的更好。

第一是传感器的信号强度的增加与传感器抗干扰性能的提高，保证传感器的长期稳定性，和A/D的转换，可以减少传感器噪声敏感的应用。

第二是在传感器芯片加载校准数据，保证温湿度传感器都具有相同的功能，具有100%的互换性。

第三是该传感器可直接通过与任何类型的微处理器I2C总线、单片机系统连接，从而降低硬件接口电路的成本，简化了接口模式。

2.3 1602液晶显示器 

1602液晶显示器是一种专门为字母、数字、符号等点阵液晶显示，目前常用的16×1，16×2，20×2和40×2行的字符型液晶显示模块。

长沙太阳电子有限公司1602字符的液晶显示器。

一般1602字符型液晶显示器实物如图2.3所示：

（1）1602LCD主要技术参数

显示容量为16*2个字符；

芯片工作电压位4.5-5.5V；

工作电流为2.0mA；

模块最佳工作电压为5.0V；

字符尺寸为2.95*4.35mm.

（2）引脚说明：

引脚1：

VSS为地电源。

引脚2：

VDD接5V正电源。

引脚3：

VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最低，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

引脚4：

RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器[3]。

引脚5：

R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平 ,R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

引脚6：

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

引脚7：

D0～D7为8位双向数据线[4]。

引脚15：

背光源正极。

引脚16：

背光源负极[5]。

（3）指令说明

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令。

它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明：

1为高电平，0为低电平）。

指令1：

清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。

指令2：

光标复位，光标返回到地址00H 。

指令3：

光标和显示模式设置 I/D：

光标移动方向，高电平右移，低电平左移 。

S：

屏幕上所有文字是否左移或者右移。

高电平表示有效，低电平则无效 。

指令4：

显示开关控制。

 D：

控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。

 C：

控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。

 B：

控制光