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温湿度报警电路论文
四川信息职业技术学院
毕业设计说明书（论文）
设计（论文）题目:
温湿度报警电路设计
二◦一四年十二月四日
四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书
学生姓名
肖毅
学号
1236099
班级
应电12-3
专业
应用电子技术
设计（或论文）题目
温湿度报警电路设计
指导教师姓名
职称
工作单位及所从事专业
联系方式
备注
祝建科
讲师
四川信息职业技术学院
132********
设计（论文）内容：
1采用LCD1602液晶显示实时温湿度值和上限报警值；
2.当采集到的温湿度超过设置的上限时（湿度范围20-90%，温度0-50C）,蜂鸣器报警且相应的指示灯亮；
3•通过按键可调节上限、下限报警值。
设计任务：
1.完成电路设计方案的选择并设计一性能灵敏、使用方便的温湿度报警电路；
2•整机电路原理分析并正确选择电路元件；
3.完成EWB对电路进行电路仿真或实物制作；
4•撰写较详细的设计说明书。
进度安排：
1.第4周：
消化课题，收集相关资料，选择参考方案；
2.5〜6周：
初步确疋设计方案并熟悉部分器件的用途；
3.7〜9周：
划分功能模块，设计单元电路；
4.10〜13周：
分析电路原理，基本完成设计过程，撰写设计说明书初稿；修改、完善并调试设计电路，进行电路仿真或实物制作；按毕业设计的各项要求整理设计说明书并修改、元善，检查疋稿；
5.14〜15周：
熟悉设计全过程，准备答辩。
主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：
[1]梁炳东•单片机原理与应用•人民邮电出版社，2009年
[2]何立民•单片机咼级教程应用于设计（第2版）.北京航空航天大学出版社，2007
年
[3]张鑫•单片机原理及应用（第2版）•电子工业出版社，2010年
[4]胡汉才•单片机原理及其接口技术•清华大学出版社，2003年
[5]崔体人•元器件选用大全•杭州：
浙江科学出版社，1998年
[6]康万新•毕业设计指导及案例剖析•北京:
清华大学出版社，2005年
审批
意
见
教研室负责人：
年月日
目录I…
摘要1
第1章绪论2
第2章总体方案设计4
2.1功能要求4
2.2总体设计框图4
第3章硬件电路设计6
3.1单片机模块设计6
3.2电源接口设计9
3.3时钟模块设计9
3.4复位模块设计10
3.5按键模块设计11
3.6传感器模块设计12
3.6.1传感器简介12
3.6.2传感器模块电路设计13
3.7液晶显示模块设计14
3.7.1液晶显示屏简介14
3.7.2液晶显示模块电路原理图17
3.8报警模块17
3.9整机工作原理18
第4章系统软件设计19
4.11602液晶显示模块设计21
4.2传感器模块设计23
第5章系统分析与调试25
第6章实物制作与调试29
6.1PCB板的制作29
6.2元件的装配30
6.3调试与性能检测31
结论33
参考文献35
附录1整机电路图37
附录2程序清单40
附录3元器件清单48
摘要
温湿度控制已成为当今社会研究的热门项目。
是工农业生产过程中必须考虑的因素。
作为最常见的被控参数。
温度和湿度已经不再是相互独立的物理量，而应在系统中综合考虑。
广泛应用于实验室、大棚、花圃、粮仓乃至土壤等各个领域。
而传统的温湿度控制则利用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材。
通过人工进行检测。
对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、降温、去湿等操作。
这种人工测试方法费时费力，效率低。
切随机性较大。
误差大。
因此就需要一种造价低廉、使用方便且计算精确的温湿度控制仪器。
利用单片机对温、湿度控制，具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。
本文通过使用STC89C52单片机、DHT11传感器模块、1602液晶显示屏模块以及报警模块。
简单明了的实现的可提要求。
DHT11数字温湿度传感器把采集到的温湿度数据传给单片机。
经过单片机的处理。
准确的显示到液晶屏上。
并对温湿度设置上下限，越限报警。
关键词单片机；传感器；液晶显示屏；报警
第1章绪论
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。
并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。
而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。
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。
传统的温湿度检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。
故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。
8052单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等
方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实力也很多。
使用8052单片
机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习掌握，性价比高。
使用8052型单片机设计温湿度控制系统，可以即时精确的反应温室内的温度以及适度的变化。
完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度。
在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。
将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提
四川信息职业技术学院毕业设计（论文）
供了更加适宜的环境。
对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必须在某些特定环境安装温湿
度装置对其进行监控。
本系统可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求
第2章总体方案设计
2.1功能要求
1•通过数字温湿度传感器DHT11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1602LCD液晶屏完成温湿度的数据显示；
4•给定温度湿度上下限数值，设置不同的温湿度，接入蜂鸣器，实现越限报警。
2.2总体设计框图
电路总体上分为按键电路、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DHT11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。
总体设计方案围绕上述思想，确定系统的方案如图2-1所示。
图2-1整机框图
第3章硬件电路设计
3.1单片机模块设计
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3-1所示。
图3-1STC89C52芯片
四川信息职业技术学院毕业设计
（论文）
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，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，如下表3-1所示。
（论文）
表3-1__P3口的第二功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
INT0（外部中断0）
P3.3
INT1（外部中断1）
P3.4
T0（记时器0外部输入）
P3.5
T1（记时器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。
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。
BSEN:
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，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。
3.2电源接口设计
本设计通过接口电路直接将+5V电压作为电源。
如图3-2所示。
P7
图3-2电源接口电路
3.3时钟模块设计
单片机是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一
的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。
时钟电路用于产生单片机的工作的所修要的时钟信号。
时钟可以由内部方式或外部方式产生。
89C52内部方式时钟电路，是在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，就能构成自激振荡电路。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。
电容器C2和C3主要起频率微调作用，电容值可选取为
20pF左右或30pF左右。
89C52外部方式时钟电路是XTAL1接外部振荡器，XTAL2悬空。
对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方
波信号。
而此设计采用石英晶体内部时钟电路。
如图3-3所示。
C2|
XTAL2
1IV1
XTAL1
1
图3-3时钟电路
3.4复位模块设计
复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。
单片机的工作就是从复位开始的，当在单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态）。
实际应用中，复位操作有两种基本的形式：
一种是上电复位，另一种是按键复位。
由于本次设计采用的是按键复位，所以这里只介绍按键复位，如图3-4所示。
图3-4复位电路
3.5按键模块设计
本设计采用的是独立按键电路，在图中，按键在没有被按下时，P3.5、P3.6、P3.7
口为高电平，而当S2、S3之一被按下时，对应端口与地相连，为低电平，实现了温度上限值与下限值的调节，S4按下时可以调节温湿度对应地方，如图3-5所示。
图3-5按键电路
3.6传感器模块设计
3.6.1传感器简介
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
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与卓越的
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。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚
至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
产品为4针单排引脚圭寸装。
连接方便，特殊圭寸装
形式可根据用户需求而提供，DHT11传感器实物图如下3-6所示。
■■■■.
图3-6DHT11传感器实物图
1）.引脚介绍：
Pin1:
（VDD），电源引脚，供电电压为3~5.5V。
Pin2:
（DATA），串行数据，单总线。
Pin3:
（NC）,空脚，请悬浮。
Pin4:
（VDD）,接地端，电源负极。
2）.接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。
3.6.2传感器模块电路设计
DHT11传感器连接STC89C52系列单片机相对比较简单。
单片机的P1.5口用来发收串行数据，即数据口。
当DTH11检测到温湿度值时通过传感器内部AD转换得到的数字信号送的单片机。
连接传感器的Pin2（单总线，串行数据）。
由于测量范围电路大于20米，建议加一个10K的上拉电阻，因此在传感器的Pin2口与电源之间连接一个
10K电阻。
而传感器的电源端口Pin1和Pin4分别接单片机的VDD和GND端。
传感器
图3-7DHT11电路原理图
3.7液晶显示模块设计
3.7.1液晶显示屏简介
LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。
（16列2行）在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。
液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。
在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：
发光管、LED数码管、液晶显示器。
发光管和LCD数码管比较常用，软硬件都比较简单，一般1602字符型液晶显示器实物如图3-8和3-9所示。
图3-8液晶屏正面
图3-9液晶屏背面
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，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。
第4脚：
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。
第5脚：
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。
第6脚：
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。
第7〜14脚：
D0〜D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极
3.7.2液晶显示模块电路原理图
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电
就有显示，这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、
PDA移动通信工具等众多领域。
本电路采用LCD1602作为显示电路，只需将P0口数据分别送到D0〜D7这8位双向数据线，显示当前温度和湿度，具体电路如图3-10所示。
LCD1
VCC
图3-101602显示模块
3.8报警模块
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器。
采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
蜂鸣器在电路中用字母“H或“HA”（旧标准用“FM、“LB：
“JD等）表示。
在图中，P1.4接晶体管基极输入端。
当P1.4输出低电平0”时，晶体管导通，压电
蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P1.4输出高电平T时，三极管截止，蜂鸣器停
止发声。
如图
3.9整机工作原理
电路总体上分为按键电路、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，首先通过DHT11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，按键电路可以设置温度上限、下限值，当DHT11集的温度高于或者低于按键所设定的数值时，通过蜂鸣器报警指示灯闪烁发光。
第4章系统软件设计
在对我们所要设计的课题有了整体的了解之后，需要先建立程序框架的流程图，对整个设计划分模块，逐个模块实现其功能，最终把各个子模块合理的连接起来，构成总的程序。
主程序首先要对整个系统进行初始化，然后将采集到的温湿度指令传给系统的主流程图如图4-1所示。
图4-1主程序流程图
4.11602液晶显示模块设计
液晶显示模块是一个慢显示器件，在执行每条指令之前要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，则此指令失效，要显示字符时要先输入显示字符地址，告诉模块在哪里现实了字符。
1602液晶显示模块可与STC89C52直接接口的。
软件流程图如图4-2所示
图4-21602液晶显示模块程序流程图
4.2传感器模块设计
温湿度模块DH11数字温湿传感器加湿器温湿度传感器随着科技的不断发展，汽车、空调、除湿器、烘干机等种类繁多的电器都已进入人们的日常生活，而这些电器设备很多都离不开对温度、湿度等环境因素的要求。
因此，温度、湿度传感器用途越来越广泛。
新一代的数字传感器不再需要外置的AD转换模块，并具有标准接口，使用方便，得到了越来越多的应用。
DHT11作为一种新型的单总线温湿度数字传感器，具有更多的优点，它使系统设计更加简单，控制方便，易于实现。
DHT11传感器模块的软件流程图如下图4-3所示。
图4-3DHT11传感器模块程序流程图
第5章系统分析与调试
本设计是在KeilC环境下开发的，KeilC软件支持C语言的编程及调试，运用方便，是做C语言毕业设计者的首选。
设计的首要任务是安装和学习使用这个软件，在简单的
学习和了解KeilC后，我们便可在此环境下开始了对带录音功能的电子琴的设计工作。
在编译完KeilC后，再运用STC_ISP_V480软件烧录到开发板上，实现实物与程序的连接。
在烧录前要对STC_ISP_V480进行一些必要的设置。
第一步：
设置MCUType为STC89C52RC；第二步：
打开编写好并编译的程序文件，它是以.hex为后缀的文件；第三步：
选择对应的COM端口，（可在我的电脑的设备管理处查看COM选项）；第四步：
点击Download/下载，等提示
请给MCU上电时，打开开发板上的开关，它就自行烧录了。
KeilC程序运行如图5-1所示。
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图5-1keilC运行图
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程序烧录图如5-2所示
图5-2程序烧录运行图
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在完成对程序的调试及烧录之后，还需要对其进行演示，把开发板与电脑连上，设
置好对应的接口，完成供电及下载。
开始供电后、稍带几秒等1602液晶屏能正常显示
当前温湿度了之后。
观察当前温湿度的变化。
并且针对与自己设定的限值相比较。
若当前温度没有超标，即没有超过限值。
可以用手捂住DHT11传感器，令其温度的显示超
标。
测试能否达到报警。
经过测试。
完全可行。
因而简单的实现了对温度的控制。
湿度控制原理跟温度一样。
第6章实物制作与调试
制作方案是指完成给定的店子制作所采取的步骤和策略。
具体做法是：
根据电子制作任务书的要求和技术指标，选择印制电路（PCB）板的制作、元器件的检测和装配、整机调试和技术指标测试方法等。
6.1PCB板的制作
PCB板的制作一般包括印制底图图样描绘、底图掩膜层制作和蚀刻加工等三个环节。
首先根据方案，采用电子设计自动化软件中的Protel99SE进行印制电路板底图图样的设计。
在软件环境下绘制好底图后，可用喷墨式或激光打印机将PCB板的设计图样打印出来，然后进行制作。
PCB板的制作一般分制作印制电路板、清洗与打孔和检修四个环节。
1•制作印制电路板利用所打印的PCB板图样、热转印纸和恒温电熨斗完成制作。
而热转印法制板的不足之处是：
由于热转印纸局部缺陷等原
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