毕业设计说明书基于单片机的室内温湿度检测的设计毕业论文.docx
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毕业设计说明书基于单片机的室内温湿度检测的设计毕业论文
四川信息职业技术学院
毕业设计说明书
设计题目:
基于单片机的室内温湿度检测的设计
专业:
电子信息工程技术
班级:
电信12-2
姓名:
罗胜蓝
指导教师:
车亚进
二O一二年十一月二十日
四川信息职业技术学院毕业设计任务书
学生
姓名
罗胜蓝
学号
班级
电信12-2
专业
电子信息工程技术
设计（或论文）题目
基于单片机的室内温湿度检测的设计
指导教师姓名
职称
工作单位及所从事专业
联系方式
备注
车亚进
高级工程师
四川信息职业技术学院电子系教师
设计（论文）内容：
以AT89C51单片机、温湿度传感器为核心，设计一款温湿度测量仪，实现室内温湿度测量。
要求：
1.采用51单片机+温湿度传感器+LCD1602液晶显示。
2.检测环境的温湿度，环境温度与湿度实时的显示在LCD1602上
3.制作实物并撰写设计报告。
主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：
[1]戴佳.戴卫.51单片机C语言应用程序设计实例精讲电子工业出版社.2006
[2]徐爱卿编.单片微型计算机应用和开发系统.北京航空航天大学出版社.1998
[3]李广弟，朱月秀，王秀山编.单片机基础.北京航空航天大学出版社.2001
[4]吴金戌.8051单片机实践与应用.清华大学出版社.2003
[5]李朝青.PC机及单片机数据通信技术.航空航天大学出版社.2000
[6]王福瑞编.单片微机测控系统设计大全.北京航航空航天大学出版社.1998
审
批
意
见
教研室负责人：
年月日
目 录
摘 要1
1.1 系统实现的主要功能2
1.2 系统的工作原理简介2
1.3 总体设计简介2
第二章 硬件设计4
2.1 硬件要求4
2.2.1 DHT11温湿度检测部分5
2.2.2 键盘及读数原理8
2.2.3 LED液晶显示部分9
2.2.4 指示灯的设计10
2.2.5 报警电路设计11
3.1 总程序流程图：
12
3.2 温湿度处理13
总 结14
致 谢15
参考文献16
附录 117
附录 226
摘 要
本温湿度检测报警装置设计主要采用了STC89C51单片机作为主控芯片对环境温湿度数据进行处理。
采用DS18B20作为温度检测传感器，其检测温度范围为-55℃—125℃,最小精度为0.5℃，能对环境温度进行较精准的检测。
还采用HS1101作为环境湿度（相对湿度）传感器，其检测范围为0%--100%RH，能对环境湿度进行较精准的检测。
同时，本设计使用了DS1302作为时钟芯片，采用了液晶显示温度湿度值以及时钟值，最后，我们设计了报警功能，当温湿度超过一设定值后，会进行报警提示，很好的完善了该设计的功能。
关键词 单片机；温湿度传感器；报警；时钟显示；
第一章 总体设计概述
1.1 系统实现的主要功能
本系统所要实现的功能是：
1.温湿度实时检测及显示。
通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值。
2.报警阈值的手动设置。
通过三个按键实现温湿度阈值的设置，使得系统更加人性化、智能化，具有更高的实用价值。
3.当温湿度超出阈值能自动报警。
通过蜂鸣器发出声音实现报警，以提醒用户做出相应的改进措施。
1.2 系统的工作原理简介
总体来说，本次设计主要涉及了温湿度的测量、显示以及实现简单控制。
硬件方面有五个模块，即STC89S51单片机主控模块、传感器模块、LCD162液晶显示模块、报警模块以及阈值设置模块。
其中主控模块已经给出，我们只需适当增加驱动电路即可。
传感器模块的实用是DHT11数字温湿度传感器。
通过DHT11检测出当前环境下的温湿度，将所测数据交给AT单片机分析和处理，并分别存入不同数组以便显示时候用。
1602液晶显示模块就是实现温湿度检测值和阈值的显示。
其分两行显示，上边一行显示温度，下边显示湿度。
通过按键跳转页面显示的是可调节的温湿度阈值。
蜂鸣器报警模块实现了检测值超过阈值的时候鸣响报警。
本系统采用的是有源蜂鸣器，因此无论温度还是湿度超出蜂鸣器都是以相同频率的声音进行报警提示。
提示工作人员此时温湿度数据出现异常、需及时调整室内温湿度。
阈值设置模块通过三个按键来实现阈值设置功能的。
使得在不同环境下设置阈值提供了极大的方便（温度0-50℃、湿度0-50%）。
1.3 总体设计简介
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图。
图1
第二章 硬件设计
2.1 硬件要求
根据设计要求确定了系统的总体方案，整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器、温湿度调节系统以及键盘等6部分组成。
系统功能原理图如图1所示。
用户预先输入温湿度报警值到程序中，该值作为系统阈值。
温湿度传感器监测值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为温湿度调节系统提供控制信号，实现自动控制。
温湿度调节系统包括加湿模块、除湿模块、加温模块和制冷模块。
图1温湿度监控系统功能原理图
2.2 具体硬件设计
单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能。
硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。
这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。
系统电路原理图如图2所示。
本系统主要硬件设计包括蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路、LCD显示电路以及温湿度传感器电路。
2.2.1 DHT11温湿度检测部分
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。
每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信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针单排引脚封装。
连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
应用领域
►暖通空调
►测试及检测设备
►汽车
►数据记录器
►消费品
►自动控制
►气象站
►家电
►湿度调节器
►医疗
►除湿器
型号
测量范围
测湿精度
测温精度
分辨力
封装
DHT11
20－90％RH0－50℃
±5％RH
±2℃
1
4针单排直插
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、电源引脚
DHT11的供电电压为3－5.5V。
传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。
电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
4、串行接口（单线双向）
DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式:
8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据
+8bit校验和
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。
1、通讯过程如图1所示
图1
2、测量分辨率
测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿度）。
3、电气特性
VDD=5V，T=25℃，除非特殊标注
参数
条件
min
typ
max
单位
供电
DC
3
5
5.5
V
供电电流
测量
0.5
2.5
mA
平均
0.2
1
mA
待机
100
150
uA
采样周期
秒
1
次
注:
采样周期间隔不得低于1秒钟。
2.2.2 键盘及读数原理
抢答器输入信号由八个小按键控制与单片机的P1口连接，当有按键按下的时候，就产生了有效地输入信号。
根据P1口按键输入的高低电平，判断是哪个按键按下，并执行相应的操作。
键盘是人与微机打交道的主要设备，按键的读取容易引起误动作。
可采用软件去抖动的方法处理，软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不采取妥善处理的话，将引起按键命令错误或重复执行，在这里采用软件延时的方法来避开抖动。
图3-5键盘电路设计
2.2.3 LED液晶显示部分
显示器LCD1602特点与简介
液晶显示器的有以下特点：
1.液晶显示屏是以若干个5X8或5X11点阵块组成的显示字符群。
每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。
2.主控制驱动电路为HD44780（HITACHI）及其他公司全兼容电路，如SED1278（SEIKOEPSON）,KS0066（SAMSUNG）,NJU6408（NERJAPANRADIO）。
3.具有字符发生器ROM可显示192种字符（160个5X7点阵字符和32个5X10点阵字符，见附录3。
4.具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5X8点阵字符或4个5X11点阵字符。
5.具有80个字节的RAM。
7.模块结构紧凑，轻巧，装配容易。
8.单+5V电源供电（宽温型需要一个-7V的电源供电）。
9.低功耗，长寿命，高可靠性。
LCD1602的引脚功能说明如表2-8。
二、显示电路与单片机的连接
就时钟而言，通常采用LCD或LED显示，对LED来说AT89C52本身设有专门的液晶驱动电路，LED结构简单，体积小，功耗低，响应速度快，寿命长，可靠性也高，等优点，而且亮度也高，价格也便宜，但是本时钟设计要一个很直观的显示效果，LED就会除了8段的显示，位选也要占用大量的资源，不易控制。
如果选用LCD的话，显示就比较直观，占用的硬件资源就相对少些。
而且对我们研究学习，不在于便宜，是我们要学到更多的知识，本设计采用1602显示，其与单片机的连接如图2-9[4]。
图2-9单片机与LCD1602的连接图
2.2.4 指示灯的设计
2.2.5 报警电路设计
采用三极管的锁存原理，当P10为低电平时，三极管导通，蜂鸣器响
第三章软件设计
系统单片机代码采用C语言编写，以KeiluVision4为开发环境。
系统软件实现的功能：
（1）通过LCD显示温湿度值；
（2）比较监测到的温湿度值和报警设置值，发现超限则蜂鸣器报警提示；
（3）根据相应的温湿度值控制温湿度调节系统运行。
根据温湿度监控系统功能，系统软件流程图如图8所示。
3.1 总程序流程图：
3.2 温湿度处理
总 结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近一个月的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
致 谢
历时几个月的时间终于将这本次毕业设计完成，在毕业设计的制做过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。
尤其要强烈感谢我的毕业设计指导老师—车亚进老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。
在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！
感谢这篇论文所涉及到的各位学者。
本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。
感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。
参考文献
[1]戴佳.戴卫.51单片机C语言应用程序设计实例精讲电子工业出版社.2006
[2]徐爱卿编.单片微型计算机应用和开发系统.北京航空航天大学出版社.1998
[3]李广弟，朱月秀，王秀山编.单片机基础.北京航空航天大学出版社.2001
[4]吴金戌.8051单片机实践与应用.清华大学出版社.2003
[5]李朝青.PC机及单片机数据通信技术.航空航天大学出版社.2000
[6]王福瑞编.单片微机测控系统设计大全.北京航航空航天大学出版社.1998
附录 1
#includesbitbeep=P1^0;
sbitled1=P1^1;
sbitled2=P1^2;
sbitled3=P1^3;
sbitled4=P1^4;
ucharflag;
char==0）
{ delayms（5）;
if（jian==0）
{ while（!
jian）;
if（flag==2）
{ _display（）提取dht11的值并显示
{ WRITE_LCD1602_COM（0x80+12）;
WRITE_LCD1602_DAT（LCD1602_Table[U8T_data_H10]）;
WRITE_LCD1602_DAT（LCD1602_Table[U8T_data_H%10]）;
WRITE_LCD1602_DAT（0xDF）;
WRITE_LCD1602_DAT（0x43）;
WRITE_LCD1602_COM（0x80+0x40+11）;
WRITE_LCD1602_DAT（LCD1602_Table[U8RH_data_H10]）;
WRITE_LCD1602_DAT（LCD1602_Table[U8RH_data_H%10]）;
WRITE_LCD1602_DAT（0x25）;
WRITE_LCD1602_DAT（0x52）;
WRITE_LCD1602_DAT（0x48）;
}
voidmain（）
{unsignedchari;
init_1602（）;
RH（）;
beep=1;
led1=1;
led2=1;
led3=1;
led4=1;
flag=0;
while
（1）
{keys（）;按键检测
if（flag==0）
{ RH（）;
WRITE_LCD1602_COM（0x80）;显示初始界面
for（i=0;i<12;i++）
WRITE_LCD1602_DAT（DIS_TEM[i]）;
WRITE_LCD1602_COM（0x80+0x40）;
for（i=0;i<9;i++）
WRITE_LCD1602_DAT（DIS_HUM[i]）;
Main_display（）;
delayms（100）;
beeps（）;
}
}
}
附录 2
图1
四川信息职业技术学院
毕业设计（论文）评语
学生姓名
罗胜蓝
学号
班级
电信12-2
专业
电子信息工程技术
设计（论文）题目
基于单片机的室内温湿度检测的设计
指导教师
车亚进
指导老师考核意见
等级：
指导教师：
答辩
评语
等级：
答辩老师：
总评
成绩
等级：
考核小组组长：
备注
以上两项成绩综合后，指导老师考核成绩占总分的60%，答辩成绩占总分的40%，按五级记分（优、良、中、及格、不及格）。
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