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1、 本科生毕业论文（设计）题 目: 基于单片机的环境控制模拟实验箱 （恒温恒湿控制系统） 姓 名: 学 院: 工学院 专 业: 电子信息科学与技术 班 级: 信息95 学 号: 32309509 指导教师: 职称: 讲师 2013 年 5月 1 日 目 录摘要1关键词1Abstract.1Key words11论文概述21.1课题背景21.2课题研究的目的和意义21.3国内外发展状况21.4研究的主要内容32系统的总体设计32.1 系统设计的原则32.2 系统的组成32.3 系统的工作原理43.系统的硬件设计43.1单片机的设计43.1.1 C8051F020单片机概述43.1.2 C8051F
2、020单片机与80C51主要的不同点53.2 温湿度传感器的设计63.3 液晶显示装置的设计83.4 输入控制模块的设计103.5 温湿度控制模块的设计113.5.1温度控制装置113.5.2湿度控制装置123.6 模拟箱的设计与组建134.系统的软件设计134.1 模拟箱的设计与组建134.1.1 Keil概述144.1.2 Keil开发系统整体结构154.2常用的调试方法154.2.1单步调试154.2.2断点调试164.3系统软件流程图164.4初始化模块174.5温湿度检测模块174.6液晶显示模块194.7键盘输入模块214.8温湿度判断控制模块24结论25致谢26参考文献27 基于
3、单片机的环境控制模拟实验箱 （恒温恒湿控制系统） 电子信息科学与技术专业学生 孙嘉骏指导教师 卢伟摘要：随着物质生活水平的日益提高和社会经济的不断发展，人们对生活品质的要求也日益提高，因此引入了科技住宅这一概念，绿色科技住宅最为吸引人的一点即为24小时的恒温恒湿，如何有效的控制温度和湿度，也一直是人们探讨的话题。本论文主要阐述了利用C8051F020单片机设计一个模拟智能家居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C8051F020单片机的处理把温湿度值显示在1602液晶上。同时通过4*4矩阵键盘设定所需的温湿度，并实时
4、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C8051F020启动温湿度控制系统，达到恒温恒湿的目的。关键词：C8051F020；AM2301；1602液晶；恒温恒湿 The environmental simulate box based on single-chip microcomputer(Constant temperature and humidity control system) Student majoring in Electronic and Information Science and Technology Sun Jiajun Tutor Lu Wei
5、Abstract：With the continuous development of material living standards and increasing the social economy, peoples quality of life demands are increasing, thus introducing the concept of residential technology, the constant temperature and humidity an attraction for 24 hours for residential green tech
6、nology, how to effectively control the temperature and humidity, has always been people discussion on topic.This paper mainly expounds the temperature and humidity measuring and controlling system using C8051F020 single-chip microcomputer to design a simulation of intelligent home furnishing, temper
7、ature and humidity on the indoor test control and real-time display. The temperature and humidity sensor using AM2301 digital temperature and humidity sensors, through the C8051F020 MCU to temperature and humidity values in the 1602 liquid crystal display. At the same time, through the 4*4 matrix ke
8、yboard set temperature and humidity is required, and the real-time judgment of temperature and humidity value meets the set humidity and temperature range, if exceed the set range, through the C8051F020 start temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and
9、 humidity.Key words: C8051F020；AM2301；1602LCD；Constant temperature and humidity引言 随着物质生活水平的日益提高和社会经济的不断发展，人们对生活品质的要求也日益提高，因此引入了科技住宅这一概念，绿色科技住宅最为吸引人的一点即为24小时的恒温恒湿，如何有效的控制温度和湿度，也一直是人们探讨的话题。而基于单片机的温湿度控制系统的模拟实验箱对解决这一问题有着非常重大的意义。1论文概述1.1课题背景随着物质生活水平的日益提高和社会经济的不断发展，人们对生活品质的要求也日益提高，因此引入了科技住宅这一概念，绿色科技住宅最为吸引
10、人的一点即为24小时的恒温恒湿，如何有效的控制温度和湿度，也一直是人们探讨的话题。而基于单片机的温湿度控制系统的模拟实验箱对解决这一问题有着非常重大的意义。之前的恒温恒湿家居主要设定一固定的温湿度，为了充分的利用好恒温恒湿这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的技术处理手段，用以对不同的人在不同的季节和气候条件下对温度和湿度有着截然不同的需求。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。1.2课题研究的目的和意义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。基于单片机的温湿度监测控制统设计，将对环境的温湿度监测控制系统做详细的设计与
11、实现。采用高性能的控制芯片C8051F020，向模块化、高速化、智能化的单片机数据采集系统靠近。将此系统应用到智能家居中无疑为人们的日常生活提供了更加适宜的环境,使人们不用再受室外的气候和天气影响，具有十分良好的发展前景。本系统拟采用的C8051F020为89C51单片机的一款升级衍化产品。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
12、反映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。将此系统应用到智能家居，科技住宅领域中无疑能方便的给人们提供更加舒适的居住环境。1.3国内外发展状况国外在这一领域较为领先，技术也较为成熟，目前这方面主要的发展方向一是利用计算机仿真技术，与PC机结合，做仿真实验。二是提高试验速度，降低试验成本。多功能化、智能化，更加安全、精确。虽然现在温湿箱只能模拟两种参数，但是将来将重点发展复合式的多功能智能化试验箱2。恒温恒湿试验箱的应用越来越广, 生产、科研对它的要求也越来越高。要求它的性能价格比更高, 使用寿命更长,
13、 使用费用更少(省电) , 响应速度更快。近几年来，我国从国外引进了大批试验系统，为我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用，但由于其本身的复杂性，使得试验箱在运行中出现了许多问题，而且出现了问题不能及时解决，大大延长了试验周期，影响了产品的研制工作。而产生这些现象的原因是对综合试验的工作原理不了解3。因此本次课题将从恒温恒湿箱原理出发，在实现恒温恒湿控制的基础上进一步在精度上，加湿方式等方面进行完善和提高。1.4研究的主要内容 本研究主要集中于设备的结构、温控和湿控选择、控制精度与测试监控等方面。主要研究内容如下：1. 温度检测与控制：对箱内温度进行测量，并通过升温或降温达到最佳温度。2. 湿
14、度检测与控制：对箱内湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到最佳湿度。3. 显示： LCD显示相应的温湿度，并有相应的控制界面。4. 人性化的控制设计：根据个人具体的生活需求，可通过输入按键或触摸屏进行温湿度设置，把温湿度值控制在一定的范围内。2系统的总体设计2.1 系统设计的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。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。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
