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1、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 四川信息职业技术学院毕业设计任务书学生 姓名学号班 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18111361729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
2、与湿度实时的显示在 LCD1602 上 3.制作实物并撰写设计报告。进度安排：1.收集有关资料并消化吸收-9 月 17 日9 月 22 日；2.制定设计方案-9 月 23 日10 月 6 日；3.硬件设计-10 月 7 日10 月 20 日；4.软件设计-10 月 21 日11 月 3 日；5.系统仿真测试或硬件制作-11 月 4 日11 月 17 日； 6.撰写设计报告-11 月 18 日12 月 1 日； 7.毕业答辩-12 月 2 日12 月 15 日。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.200
3、62 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.19983 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.20014 吴金戌.8051 单片机实践与应用.清华大学出版社.20035 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I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
4、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 1 .17 附录 2 .26第 1 页摘 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-55125,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
5、，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 2 页第一章 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
6、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
7、。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。第 3 页总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案图。图 1DHT 11 传感器模块P2.0P2.4-P2.6P2.1-P2.3P2.71602 液晶显示模块报警模块STC89C51
8、 单片机阈值设置模块第 4 页第二章第二章 硬件设计硬件设计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。单片机温湿度传感器温湿度调节部分LCD 温湿度显示部分独立键盘蜂鸣器图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
9、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第 5 页一起。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
10、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
11、 封装 DHT11 2090RH 0505RH 2 1 4 针单排直插 第 6 页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 35.5V。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
12、,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 第
