基于at89c51单片机室内温湿度测控系统设计.docx

学号：XXXXXXXXXXXXXXX大学本科毕业论文基于AT89C51单片机室内温湿度测控系统设计学院名称：物理与电子工程学院专业名称：电子信息工程年级班别：2011级电子班姓名：XXX指导教师：XXX2015年5月基于AT89C51单片机室内温湿度测控系统设计摘要文章主要从软件和硬件两个部分来实现室内温湿度的检测和控制，通过相匹配的温度和湿度传感器向AT89C51单片机传输数据,经过单片机处理数据向加湿和加温设备下达指令，实现室内温度和湿度的控制。其中，AT89C51单片机作为整个系统的核心部件用于接收、处理由传感器采集到的信息,然后发送指令到液晶显示模块、报警模块以及操作模块。本文选用的传感器是DHTll传感器，作为信息采集模块的核心，把当时采集的电信号传输到AT89C51单片机处理，显示模块选用的是LCD1602液晶显示屏，该显示屏可以接收由单片机传输的指令信号显示对应信息，报警模块是由双色LED以及蜂鸣器设计组成的，本系统对温度和湿度设置有阈值，若当前湿度和温度超出或者低于设定阈值，该模块LED灯会显示相对应的颜色，并且蜂鸣器启动发出声音。论文附有系统硬件设计框图并对硬件的工作原理进行详细描述。并具体描述LED液晶显示屏、温湿度传感器、以及AT89C51单片机等器件参数和端口的介绍。关键词：AT89C51单片机；DHTII温湿度传感器；数据采集；声光报警系统；LCDI602显示IndoortemperatureandhumiditymeasurementandcontrolsystemdesignbasedonAT89C51AbstractArticlemainlyfromthetwopartsofhardwareandsoftwaretorealizethedetectionandcontrolofindoortemperatureandhumidity,bymatchingthetemperatureandhumiditysensortotransmitdatatoAT89C51,throughsinglechipmicrocomputerprocessingdataissuedinstructionstothehumidifyingandheatingequipment,realizethecontrolofindoortemperatureandhumidity.OfAT89C51singlechipmicrocomputerasthecorecomponentofthewholesystemusedtoreceiveandprocesstheinformationcollectedbythesensors,andthensendinstructiontotheliquidcrystaldisplaymodule,alarmmoduleandoperationmodule.ThisarticlechoosesthesensorDHTl1sensor,whichisthecoreoftheinformationacquisitionmodule,thecollectionofelectricalsignaltransmissiontoAT89C51processingatthetime,displaymoduleselectstheLCD1602LCDdisplay,thedisplaycanreceivebythesinglechipmicrocomputerinstructionsignalscorrespondingtoinformationtransfer,alarmmoduleiscomposedofdoublecolorLEDandbuzzerdesign,thesystemoftemperatureandhumiditysettingthreshold,ifthehumidityandtemperatureexceedsorislowerthansetthreshold,themoduleLEDwilldisplaythecorrespondingcolor,startandbuzzersound.Paperattachedtothesystemhardwaredesignblockdiagramandworkingprincipleofhardwarearedescribedindetails.AnddescriptionLEDLCDscreen,thedeviceparameterssuchastemperatureandhumiditysensors,andAT89C51andportisintroduced.Keywords：AT89C51;Thedatacollection;LCD1602display;Soundandlightalarmsystem;DHTl1temperatureandhumidity目录摘要IABSTRACTII前言11绪论21.1 课题背景21.2 课题研究的意义21. 3国内外的研究现状和发展趋势31.4系统主要研究内容32系统总体设计和方案52. 1系统功能要求52. 2系统设计思路52.3系统设计以及工作框图52. 3.1系统的组成53. 3.2系统的工作原理63系统硬件84. 1AT89C51单片机83. 1.1AT89C51单片机介绍83. 1.2AT89C51引脚简单介绍93.2DHTll传感器模块系统103. 2.1DHTll传感器简介104. 2.2DHTll传感器电路系统113. 31602液晶显不系统121. 3.11602液晶显示屏简介123. 3.2LCD1602液晶显示电路原理图133.4光声报警系统和温湿度控制系统143. 4.1光声报警系统144. 4.2温湿度控制系统154系统软件设计165. 1初始化模块164.2DHTll传感器系统的软件设定164.3LCD1602液晶显示系统的软件设定174.4报警模块185总结20参考文献21致谢22附录23-I.刖百智能时代的到来，越来越多家庭享受到智能化带来的便利。当然人们也越来越更加关注自身身体健康的指标，其中居家环境对于每一个人又都息息相关，因而居家环境健康指标也越来越被人们所追捧，温度与湿度是人们避无可避的话题。人们也想了各种智能化的方式来改善起居生活中的温湿度指标，尤以单片机为控制核心的最小系统是人们最好的选择方式，因为其，简单、成本低、已于搭建、以及维护更换器件也非常简便。本文就是基于51单片机的基础上设计的一款温湿度测控系统，以来服务居家生活中，温湿度环境指标的控制。文章主要分为四大部分来分析研究温湿度测控系统。第一部分讲述社会关于温湿度理解程度以及温湿度简介。第二部分主要讲系统的框架，分为控制模块、传感器采集信号模块、报警模块以及温湿度调控模块。第三部分主要介绍硬件设备的参数接口等都做了详细介绍。第四部分从软件部分简单阐述系统的流程。1绪论1.1 课题背景随着时代的发展，科技的进步，越来越多的人更青睐于享受科技时代带来的成果。当然的温度和湿度测控系统越来越多的被应用于各个领域，小到实验室的局部小环境的布置,大到生态系统的模拟可实现性，甚至打个比方我们把全球看做一个居室的话，温度和湿度在其中一样起着非常重要的作用。论文主要讲的是家庭居室中温度和湿度的调控系统，人生活在地球上，恰当的温度和湿度是离不开的，但是，人们往往会很容容易忽视这个对身体健康非常重要的问题。1.2 课题研究的意义(1)温度与健康生活温度和人们的生活是密不可分的，人们也总在试图找到并规定各个领域中的最合适温度值。35到38。C的水温与我们身体内环境的温度非常相近，这个温度范围是我们洗澡的最合适的温度。40到45C是我们晚上洗脚时候的最合适的水温，因为在这种温度的刺激下，我们体内的血管小循环会被最大适度的舒张，减轻脑部的压力，促进我们的良好的睡眠。70到80是我们泡茶的最合适的水的温度，用这种温度泡出来的茶水，使我们感觉起来会是色、香、味俱全的感觉。那么，我们的室内最佳温度达到那一种状态才会是最合适的呢？答案是18到20。况且这一温度是我国北方的春季平均温度，有“温暖如春”的说法。当室内温度低于或高于这种最佳室温时，人们往往就会感觉到冻手冻脚，工作效率就会降低，还可能会大汗淋漓，并且头脑发昏。我们知道室内环境装饰的一个很主要内容，就是用一切方法来创造或保持室内最佳温度。(2)湿度与健康生活空气湿度顾名思义当然是指空气中水分含量的程度，相对湿度是我们常常用来研究湿度。相对湿度指的是在同一立方空气中所含有的水汽的含量与同温下饱和水蒸气的含量的比值。研究表明我们感觉的最舒服的最佳相对湿度居室内湿度为为49到5现，如果相对湿度过低或者过高时，都会对我们产生不舒服的感觉。在冬天，我国北部居住的人们往往会采取生火烧炕或者是选择暖气来保温，这样的话我们室内的温度会被这些外在的情况下温度升高，但是这样的话室内相对湿度往往会降得很低。尤其是像在北京等这样的一线大城市，都会集中供暖，这样的温室下，相对湿度往往会因为这种因素低至10%以下。我们在这种环境下居住时，易患呼吸道类的疾病并且还会会出现唇裂、口干、流鼻血等这样的季节性现象。因为这是纤毛粘膜覆盖的鼻子内部、呼吸道、肺部在这种湿度下，湿度低于40%时，纤毛运动会变得非常缓慢，这样灰尘粘在粘膜上不能够自动净化，就会刺激我们的喉咙咳嗽，病菌不利于被排除，从而导致呼吸道疾病的发生。另外，因为相对湿度较低，人体表皮的水分含量也会大量的散失，从而导致人们皮肤松弛下降，就会加速皮肤衰老，严重的时候造成表皮干皮粗糙，细胞脱落等这样严重的现象，在这种情况下我们的皮肤的抗菌能力就会下降。我国南方妇女皮肤非常好，细嫩、光润，最主要原因之一就是南方相对湿度高。相对湿度过低，还能导致木质材料中的水分的散失，这样能引起木质家具的变形、损坏；提琴、钢琴等对湿度要求很高的高的乐器更是不能够正常的使用；在这种情况下档案、文物图书更是容易引起脆化、变形。那么相对湿度过高呢？又会引起室内的家具、衣物等织物的发霉、电子器件会引起短路；壁纸、地毯发生静电的现象，甚至能够诱发火灾。经测定，专家认为的室内最佳湿度如下：居室环境：4070%RH最有利防病、治病环境：4055%RH要达到上述的标准湿度，靠传统方法，在室内地面洒水和养鱼、盆景增湿的办法，显然是不够的。选择合适的加湿器来进行人工增湿，就不只再是可能，而是一种必须。1.3 国内外的研究现状和发展趋势目前国内外使用的温湿度检测元件种类各种各样，应用范围也很广泛，再者单片机以及大规模集成电路技术不断改进情况下，就出现了高可靠性和高性能的这样的单片数据采集系统。人们开始意识到生活环境对于自身健康的重要性，尤其是家居生活中对温湿度要求更为认真。基于单片机的温湿度监控系统设计，会对室内温湿度监控系统做系统的设计和实现。采用高性能的控制芯片AT89C51,高精度数字温湿度传感器DHTl1。向高速化、智能化、模块化的单片机数据采集系统靠近。会对室内温湿度得到很好地控制，符合人类的生活环境需求，具有良好的发展前景。1.4 系统主要研究内容(1)根据设计原理搭建好硬器件组建。根据DHTIl传感器准确地检测室内温湿度，并将所测数据信号传递给处理器进行分析和处理。AT89C51单片机根据所得数据发送指令到温度和湿度发生器。(2)报警系统设计。系统设计之初，设置室内温湿度阈值，当室内温湿度超过设置阈值(最低值和最高值)，温湿度传感