基于单片机温湿度控制器毕业设计讲解

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1、基于单片机的温湿度控制器设计基于单片机的温湿度控制器设计 【摘要】 本论文主要阐述了利用 89C51 单片机设计一个温室大棚的温湿度检测控制系统， 对室内的温湿度进行检测控制并实时显示。其中温湿度传感器采用 AM2301 数字温 湿度传感器，通过 ATC51 单片机的处理把温湿度值显示在 1602 液晶上。并实时判 断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，若超出设定范围，通过 89C51 启动温湿度 控制系统，达到恒温恒湿的目的。 关键字：AT89C51 AM2301 1602 液晶 温度控制系统 The design of temperature and humidity measurement

2、 and control system based on single-chip microcomputer Abstract: In this paper, using 89C51 MCU to design a greenhouse temperature and humidity measurement and control system. Detection and control the indoor temperature and humidity and real-time display. The temperature and humidity sensor using A

3、M2301digital temperature and humidity sensor, The temperature and humidity are displayed in the 1602 LCD through the 89 C51 single chip computer processing. And the real-time temperature and humidity value judgment whether meet the set the humidity and temperature of the range. If it exceeds the set

4、ting range, through the 89C51 start the temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. Key Word: AT89C51 MCU, AM2301 temperature and humidity sensor, 1602LCD, temperature and humidity control system Comment A1: 目录太挤了，可以将 第三层删掉 西安航空职业技术学院 毕业设计论文

5、1 目目 录录 1 1 引言引言.3 1.1 课题背景.3 1.2 立题的目的和意义3 1.3 国内外的研究现状和发展趋势3 1.4 本系统主要研究内容4 2 2 系统总体设计系统总体设计.5 2.1 系统功能设计5 2.2 系统设计原则5 2.2.1 可靠性5 2.2.2 操作维护方便5 2.2.3 性价比5 2.32.3 系统的组成和工作原理系统的组成和工作原理6 2.3.1 系统的组成6 2.3.2 系统的工作原理6 3 3 系统硬件设计系统硬件设计.8 3.1 单片机系统设计8 3.1.1 AT89C51 单片机8 3.1.2 AT89C51 引脚简单介绍10 3.1.3 时钟电路.1

6、0 3.1.4 复位电路.10 3.2 传感器的设计11 3.2.1 传感器的基本特性11 3.2.2 AM2301 数字温湿度传感器11 3.3 液晶显示装置设计.13 3.3.1 液晶简介13 3.3.2 液晶显示原理14 3.4 光声报警系统与温湿度控制系统设计.15 3.4.1 光声报警系统15 3.4.2 温湿度控制系统16 4 4 软件系统设计软件系统设计.17 4.1 初始化模块17 4.2 温湿度检测模块17 4.3 温湿度判断控制模块.18 4.4 1602 液晶显示模块18 4.5 报警模块18 4.6 温湿度控制系统各部分子程序.19 结束语.23 参考文献.24 西安航

7、空职业技术学院 毕业设计论文 2 1 1 引言引言 1.11.1 课题背景课题背景 随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植被也要 求越来越严格，如何种植出品种优良的植物，一直是人们研究的话题。而基于 单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技 术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个 时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有 一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.21.2 立题的目的和意义立题的目的和意义 环

8、境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。由于应用 的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系 统有着广泛的应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析 指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施。89C51 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，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用 89C51 单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且 89C51 单片机易于学 习、掌握，性价比高。使用 89C51 型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及 时、精确的反映

9、室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温 到特定温度、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大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的 环境。 1.31.3 国内外的研究现状和发展趋势国内外的研究现状和发展趋势 目前国内外的温湿度检测使用的温湿度检测元件种类繁多、应用范围也较 广泛加之单片机和大规模集成电路技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性 的单片数据采集系统。基于单机片的温湿度监测控制系统的设计研究较少。随 着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境越来越严格。特别在温室大 棚中，对温湿度要求更为严格。基于单片机的温湿度监测控

10、制统设计，将对环 境的温湿度监测控制系统做详细的设计与实现。采用高性能的控制芯片 89C51， 高精度数字温湿度传感器 AM2301。向模块化、高速化、智能化的单片机数据采 集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜 的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 1.41.4 本系统主要研究内容本系统主要研究内容 本系统所要完成的任务是： 人性化的设计。根据植物的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。通过采集温度及湿度值，准确的 判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置

11、（包括警报灯的提示功 能以及提示音等）进行报警，并采取相应的控制方案。 温度检测控制：对温室温度进行测量，并通过升温或降温达到最佳温度。 湿度检测控制：对温室湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到最佳湿度。 控制处理：当温度、湿度越限时声光报警，根据报警信号提示采取一定手段自 动控制。 人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需 求由键盘输入进行设定并通过显示器显示。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。 通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启 动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警 能够根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要

12、求，用户可随机更改温度及 湿度值，以满足用户不同的需求 显示：1602 LCD 显示相应的温湿度。 研究途径和方法： 通过查阅图书管和网络搜集相关资料，并根据专业课中学习到的相关知识， 系统的、全面的组织材料，确定设计思路。一方面通过系统的学习 51 单片机以 及使用和 AM2301 数字温湿度传感器的资料分析与研究确定编程思路，另一方面 通过实物模拟，查看应用效果，最终达到设计的总体要求。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 2 2 系统总体设计系统总体设计 2.12.1 系统功能设计系统功能设计 系统要完成的设计功能是： 1） 实现对温室大棚温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度，

13、由 单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能 检测。 2）超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。 3）现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。 要求达到的技术指标： 1）测温范围： 0。C- 99。C 2）测温精度： 0.04（12 位） 3）测湿范围： 099 %RH 4）测湿精度： 0.03%RH（12 位） 5）温度显示：范围: 099。分辨率：1 6）湿度显示：范围： 099%RH。分辨率：1%RH 7）电源：DC:35v 2.22.2 系统设计原则系统设计原则 要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。 2.2.

14、12.2.1 可靠性可靠性 高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将 可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使 用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干 扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊判断功能等。 2.2.22.2.2 操作维护方便操作维护方便 在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减 少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能 减少人机交换接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障 自动诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故

15、障进行定位，以便进行维修。 2.2.32.2.3 性价比性价比 单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个 单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，再设计 Comment A2: 全用的是-杠，别忘记 改图中了。下面相同的就都改一下。 我不再重复说了 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能 和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。 2.32.3 系统的组成和工作原理系统的组成和工作原理 2.3.12.3.1 系统的组成系统的组成 以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信

16、技术，控制技术等技术，以 温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度测 量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路，见图 2.1 选用的主要器 件有：AT89C51，温湿度传感器 AM2301，1602LCD 显示模块，降温装置风扇，升 温装置加热器，増湿装置喷雾器，除潮装置除潮器，红绿 LED 灯，报警装置蜂 鸣器等。 51 单片机 AM2301 数字温湿度 传感器 LCD液晶 报警系统 温湿度 控制系统 判断 图 2.1 系统的组成 2.3.22.3.2 系统的工作原理系统的工作原理 本系统以单片机 Atmel89C51 为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通 过单片机。数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器 AM2301 完成；通过单 片机把采集的数据显示在 1602LCD 上