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1、基于单片机环境温湿度测量系统设计 课程： 现代检测技术 学院： 信息工程学院 专业： 计算机科学与技术 学号: xxxxxxxxxx 姓名： xxx 老师： 冯晓明 基于单片机环境温湿度测量系统设计摘要在工农业生产和日常生活中，需要了解温湿度等各种参数。一此对环境温度要求比较高的场合，都必须严格的控制环境的温度与湿度，让其保持在一定的范围内。本次设计选用的温湿度传感器为DHT11，时间处理芯片为DS1302，采用AT89S52作为系统的控制核心，4位7段数码管作为系统的显示，并有报警电路，当系统超过设定的温度范围时，启动报警。用户可以通过按键自行设定报警温度的范围。关键字：温湿度传感器 DHT
2、11 AT89S52AbstractsIn the industrial and agricultural production and daily life, need to know various parameters such as temperature and humidity. One of the environment temperature more demanding occasions, must be strictly control the environment temperature and humidity, let it in a certain range
3、. This design selection the temperature and humidity DHT11,and use the chip DS1302 to process the time .As the control system using AT89S52 devices core, four 7 period of digital tube as system shows, and have the alarming circuit, when the system more than set temperature range, start alarm. The us
4、er can through the keys set alarm temperature range.Key words: Temperature and humidity sensor DHT11 DS1302 AT89S52III1绪论11.1温度、湿度简介11.2 温度与湿度与人们日常生活的关系11.3温湿度的行业应用11.4温湿度传感器使用注意事项2二、系统总体方案32.1 系统总体方案原理框图32.2系统方案简介3三、硬件电路设计43.1电源电路设计43.2 单片机最小系统设计63.3显示电路设计73.4 温湿度传感器电路设计103.5 DS1302电路设计123.6按键输入电路设
5、计133.7 报警电路设计15四、程序设计164.1 系统程序流程图164.2 DHT11程序设计174.3 DS1302程序设计18五、系统仿真与调试195.1 protues简介195.2 DHT11仿真图205.3 DS1302仿真215.4系统调试21六、数据的获取与分析226.1实验内容226.2实验结果与讨论22III6.2.1测量226.2.2温度特性研究226.2.3温度特性研究24七、结论26III1绪论1.1温度、湿度简介由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。 温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易
6、被测量处理的电信号的设备或装置。 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。温度：度量物体冷热的物理量，是国际单位制中7个基本物理量之一。在生产和科学研究中，许多物理现象和化学过程都是在一定的温度下进行的，人们的生活也和他密切相关。 湿度：湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。日常生活中最常用的表示湿度的物理量是空气的相对湿度。用%RH表示。在物理量的导出上相对湿度与温度有着密切的关系。一定体积的密闭气体，其温度越高相对湿度越低，温度越低，其相对湿度越高。其中涉及到复杂的热力工程
7、学知识。1.2 温度与湿度与人们日常生活的关系冬天温度为18至25，湿度为30%至80%；夏天温度 为23至28，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。18，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。1.3温湿度的行业应用食品行业：温湿度对于食品储存来说至关重要，温湿度的变化会带来食物变质，引发食品安全问题温湿度的监控有利于相关人员进行及时的控制。档案管理：纸制品对于温湿度极为敏感，不当的保存会严重降低档案保存年限利
8、用如LTM8901系列+LTM8662+LTM8520即可组成环境监控系统，配上排风机，除湿器，加热器，即可保持稳定的温度，避免虫害，潮湿等问题。温室大棚：植物的生长对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度下，植物会停止生长、甚至死亡利用LTM8901C+LTM85202，配合气体传感器，光照传感器等可组成一个数字化大棚温湿度监控系统，控制农业大棚内的相关参数，从而使大棚的效率达到极致。动物养殖：各种动物在不同的温度下会表现出不同的生长状态，高质高产的目标要依靠适宜的环境来保障。药品储存：根据国家相关要求，药品保存必须按照相应的温湿度进行控制。根据最新的GMP认证，对于一般的药品的温度存储范围为0
9、-30。烟草行业：烟草原料在发酵过程中需要控制好温湿度，在现场环境方便的情况下可利用LTM8590等无线温湿度传感器监控温湿度，在环境复杂的现场内，可利用RS-485等数字量传输的LTM8901C进行检测控制烟包的温湿度，避免发生虫害，如果操作不当，则会造成原料的大量损失。工控行业：主要用于暖通空调、机房监控等。楼宇中的环境控制通常是温度控制，对于用控制湿度达到最佳舒适环境的关注日益增多。1.4温湿度传感器使用注意事项湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在
10、离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，电子式湿度传器会产生老化，精度下降，电子式湿度传器年漂移量一般都在2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。2系统总体方案2.1 系统总体方案原
11、理框图数码管显示DHT11单片机89S52报警DS1302按键输入电源图2-1 系统原理框图2.2系统方案简介该系统要以为89S52单片机为控制核心，读取温湿度传感器DHT11的值和DS1302的值再对其进行处理，并显示。按键输入温湿度的范围，如果温湿度传感器检测得的值超过了按键输入设定的范围，就启动报警。以保持环境的温度在一定的范围。其中系统电源为正5V供电。3硬件电路设计3.1电源电路设计供电电路采用的是直流线性稳压器组成。一般直流稳压电源的组成如下图：电子设备的直流稳压一般是由交流电网供电，经变压、整流、滤波、稳压等环节变成稳定的直流电，如图2-1所示就是直流稳压电源的组成框图。图3-1
12、电源电路设计图图3-2 直流稳压电源框图直流稳压电源由变压、整流、滤波和稳压电路4部分组成。各部分作用如下：变压：将电网供电的220V交流电压通过变压器或其它电路变换成所需要的交流电压。整流：将正弦交流电变成单方向脉动直流电，电路一般由二极管构成。滤波：将脉动的直流电变成脉动很小的平直的直流电，电路一般由电容、电感及电阻元件构成。稳压：一般由稳压管、三极管或稳压器构成电路，进一步减少直流电源的脉动，并保证输出的直流电压在交流电压或负载变动时能基本保持稳定。三端集成稳压器稳压直流稳压电源电路。图中CW7812为输出+12V的三端集成稳压器，该电路具有结构简单、输出电压稳定的特点。集成稳压器是将取
13、样电路、基准电路、比较放大电路、调整电路、启动电路和保护电路集成在一个硅片上的稳压电路。它体积小、重量轻、价格低廉，具有使用方便、功能体系完整、保护功能健全、工作安全可靠的特点，因此得到了广泛的应用。集成稳压器的种类很多，其中以三端集成稳压器应用最为普遍，三端集成稳压器又分为固定式和三端可调式两种。图3-3 三端稳压器应用电路图中C1的作用是旁路高频干扰信号，在输入线路较长时抵消线路产生的电感效应，防止电路形成自激振荡；C2的作用是消除负载电流跃变时引起输出电压的较大波动。接线时，应使C1和C2尽量靠近稳压器，引脚不能接错，公共端不能悬空，以免损坏变压器。二极管的选用:在半波整流电路中，二极管
14、的电流与负载的电流相等，即 ID=I0 （3-1）所以在选用二极管时，二极管的最大整流电流 IF 应大于负载电流I0。二极管在电路中承受的最高反向电压URmax为交流电压的最大值，即URmax =U2m=U2 （3-2）所以，二极管的最高反向工作电压URM应大于URmax。所以我们选用1A/100V的整流桥。3.2 单片机最小系统设计本系统主要采用AT89C51单片机，AT89C51 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。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，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AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、有效的解决方案。AT89C51具有以下标准功能： 8k字节Flash，
