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1、石家庄经济学院本科生毕业设计 - I 摘 要 随着时代的进步，科学技术发展的步伐越来越快，我们对科学技术的要求也越来越 高。 目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是有温度信息传递不及时、精度不够的缺点。 温湿度是衡量温室大棚的重要指标,它直接影响到栽培作物的的生长和产量,为了能给作 物提供一个合适的生长环境,首要问题是加强温室内的温湿度的检测。通过单片机 AT89S51 对采集到的数据进行处理，用 LED 显示出当前环境的温湿度状况，其中温度可以 有操作人员根据不同作物所需的最适宜温度进行调节，当环境温度和设置的最适宜温度 之差大于 4时，报警装置即会启动，报警指示有蜂鸣器和发光二极管（红绿
2、各一）构成。 本系统的主要任务是完成温湿度检测，并根据不同场合设定不同适宜温度，当环境温湿 度与设定值偏差较大时，报警系统的发光二极管和蜂鸣器即启动，具有操作方便、控制 灵活、检测准确等优点。 关键词：单片机 AT89C5；温度传感器 DS18B20；湿度传感器 HS1101 Abstract With the progress of The Times, the pace of development of science and technology, science and technology requirements for us more and more is also high
3、. On the market at present the temperature and humidity of the testing instrument exists mostly temperature information not timely, precision insufficient faults. Temperature is an important index, greenhouse shed it directly affects the growth of crops and production, in order to provide a proper c
4、rop growth environment, the first question is to strengthen the temperature and humidity in greenhouse. Through the microcontroller AT89S51 for the collected data processing, LED display the current situation of environmental temperature and humidity, temperature can be an operator according to diff
5、erent crop for optimum temperature adjustment, when the environment temperature and set the optimum temperature difference than 4 degrees Celsius, alarm device that will start, alarm indicates buzzer and red and green light emitting diode.The systems main task is complete, and the temperature and hu
6、midity test according to different situations in different Settings when appropriate temperature, humidity and environmental value deviation, alarm system of leds and buzzer namely, have convenient operation, flexible, detection accuracy control etc. Key words：Temperature Sensor DS18B20；Microcompute
7、r AT89S52；Humidity Senso HS1101 石家庄经济学院本科生毕业设计 - II 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT.I 目 录II 1绪论1 1.1 课题背景.1 1.2 温湿度采集技术现状.1 1.3 模块方案选择.1 1.3.1 温度传感器选择.2 1.3.2 湿度传感器的选择.2 1.3.3 显示模块.3 1.3.4 系统总体设计.3 2器件介绍.4 2.1 DS18B20 概述4 2.2 湿度传感器 HS1101 介绍.7 2.3 主控器件单片机 AT89C51.9 3硬件设计.11 3.1 总电路图11 3.2 温度测量电路12 3.3 湿度测量电路.1
8、2 3.4 系统的 PCB 图13 4软件设计.13 4.1 主程序流程图.13 4.2 按键扫描子程序流程图.14 4.3 温度程序流程图.14 4.4 湿度程序流程图.16 5调试结果与总结.17 6致谢19 石家庄经济学院本科生毕业设计 - III 参考文献20 程序清单21 石家庄经济学院本科生毕业设计 - 1 基于单片机的大棚温湿度自动检测报警系统 1 绪论 1.1 课题课题背背景景 在科学技术飞速发展的今天，现代温度测温技术与传统的温度测量技术相比，现代 温度测温技术主要优点是测量精度高，速度快，稳定性能好。温湿度是衡量温室大棚的 重要指标,它直接影响到栽培作物的的生长和产量,为了
9、能给作物提供一个合适的生长环 境,首要问题是加强温室内的温湿度的检测, 但传统的方法是用与湿度表、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、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的 温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温 湿度测量仪。该设计即是针对这一问题,设计出了能够实现温湿度自动检测,显示上下限 报警等多功能的温湿度监测控制系统。 1.2 温湿度采集技温湿度采集技术现术现状状 由于高新技术的不断发展，仪器仪表的微型化，数字化已得到实现。90 年代高精确 度、高性能、多
10、功能仪器仪表都已经采用微处理器件。而作为工业控制和自动化领域的 各种新技术、新方法、新产品的发展趋势和显着标志智能化是自动化技术当前和今后发 展的动向之一。 在传统的温度测量系统设计中,往往采用模拟技术进行设计。传感器一般采用热电阻、 热电偶等模拟器件，需要额外加补偿电路，安装复杂，成本较高。而且必须经过 A/D 转 换后才可以被微处理器识别和处理。这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测 量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题;而其中某一环节处理不当,就可能造成整 个系统性能的下降。而 DS1820 新型单总线数字温度传感器，采用 3 脚(或 8 脚)封装，从 DS1820 读出或写入
11、数据仅需要一根 IO 口线，而且测量精度达到 12 位，最低精确到小 数点后 4 位有效数字1。用这种智能化数字式传感器的优胜显而易见。 现代湿度测量方案最主要的有两种：干湿球测湿法，电子式湿度传感器测湿法。干 湿球湿度计的准确度只有 57RH。与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产 生老化，精度下降等问题。所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。 电子式湿度传感器的准确度可以达到 23RH。电子式湿度传感器的精度水平要结 合其长期稳定性去判断，一般说来，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命不如干 湿球湿度传感器。湿度传感器是采用半导体技术，因此对使用的环境温度有要求，超过
12、 其规定的使用温度将对传感器造成损坏。所以电子式湿度传感器测湿方法更适合于在洁 净及常温的场合使用。 1.3 模模块块方案方案选择选择 当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必 要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系 石家庄经济学院本科生毕业设计 - 2 统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。 传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对 原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业 生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检
13、测和控制生产过程中的各 种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。 1.3.11.3.1 温度传感器选择温度传感器选择 方案一：采用热电阻温度传感器。 热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、 铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。 铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻 率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系 数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按 IEC 标准测温范围-200650， 百度电阻比 W（100）=1.385
14、0 时，R0 为 100 和 10，其允许的测量误差 A 级为 （0.15+0.002 |t|） ，B 级为（0.3+0.005 |t|） 。 铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐 蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50180测温。 方案二：采用 AD590。 它的测温范围在-55+150之间，而且精度高。M 档在测温范围内非线形误差为 0.3。AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会损坏。使 用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便， 借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是
15、，和电压输出型相比，它有很强的 抗外界干扰能力。AD590 的测量信号可远传百余米。 方案三：采用 DS18B20 作为温度传感器。 DS18B20 是由 Dallas 半导体公司生产的“一线总线”接口的温度传感器。一线总线 结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建 引入全新概念，DS18B20 的测温范围为-55+125，在-10+85范围内，精度为 0.0625，现场温度可直接通过“一线总线”以数字方式传输，大大提高了系统的抗 干扰性。DS18B20 适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温 类消费电子产品等。它工作在 3V5.5V
16、 的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设 计更灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存 3。综合比较方案一、方案二、方案三、方案三更为适合于本设计系统对于温度传感器 的选择。 1.3.21.3.2 湿度传感器的选择湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起 的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电 阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之 发生变化而进行湿度测量的。 方案一：采用 HOS-201 湿敏传感器。 HOS-201 湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流 1V 以下，频率为 50HZ1KHZ，测量湿度范围为 0100%RH，工作温度范围为 050，阻抗在 石家庄经济学院本科生毕业设计 - 3 75%RH（25）时为 1M。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测 湿度，因此，主要用于判断规定
