上海交通大学温度湿度监控系统仿真设计研究报告设计题目： 基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计 学 院： 电子信息与电气工程学院 姓 名： 2019年5月24日 设 计 任 务 书题 目 基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计 一、设计的目的 1.将理论知识运用于实践当中,掌握模拟电路设计的基本方法、基本步骤以及基本要求在实践中了解电子器件的功能与作用 2.学会温湿度监测系统的设计方法，完成要求的性能和指标 3.锻炼、提高在电子设计中发现问题、分析问题、解决问题的能力 二、设计的内容及要求 1.设计一套基于51单片机的温湿度Proteus仿真监控系统； 2.采用高精度SHT11温湿度传感器模块； 3.LCD液晶实时显示当前环境温度、湿度值； 4.设计报警单元，实现系统对超限温湿度监控报警； 5.设计输入单元，可对系统正常温湿度范围进行调节； 6.仿真系统能够可靠、稳定地运行； 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日摘 要在日常生活中，温度、湿度是两种最基本的环境参数，是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到的，必须精确测量和不可忽略的物理量。
从工业炉温、环境气温到人体温度，从空间、海洋到家用电器，每个技术领域都离不开温度、湿度的测量与监控SHT11是基于CMOSens技术的新型智能温湿度传感器，它将温度湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内，融合了CMOS芯片技术与传感器技术，使传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点温湿度监控系统的软件部分是以Keil为开发平台，C语言为软件系统的开发语言,同时采用模块化编程具体分为以下几个部分：主控制、温湿度采集程序、温湿度数据处理程序、LCD显示程序、按键设置程序和LED，蜂鸣器报警程序系统通过SHT11温湿度传感器感应周围的环境的温度和湿度，通过单片机对采集到的数据进行读取处理，经过LCD1602显示模块实时显示温湿度数据，同时可以通过按键模块对温湿度报警上、下限值进行设定当SHT11读取的温湿度值不再设定范围内时，报警模块LED灯指示故障信息，同时蜂鸣器报警；当温湿度读取数据正常后，LED灯熄灭，蜂鸣器关闭关键词: 51单片机；SHT11传感器；温湿度监控；Keil；C语言目 录1. 系统概述 61.1 课题研究意义 61.2 课题研究主要内容 62. 系统总体设计 73. 硬件设计 83.1 单片机最小系统 83.1.1 AT89C51介绍 83.1.2 晶振电路 103.1.3 复位电路 103.1.4 上拉排阻电路 113.2 SHT11温湿度传感器 113.3 LCD1602液晶显示模块 143.4 按键模块 163.5 报警模块 173.5.1蜂鸣器报警模块 173.5.2 LED报警模块 184. 软件设计 194.1 软件开发平台 194.2 主程序设计 204.3 SHT11程序设计 214.4 LCD1602程序设计 214.5 报警模块程序设计 224.6 软件抗干扰措施 235. 仿真与测试 235.1 仿真设计平台 235.2 仿真结果分析 236. 总结 247. 致谢 261. 系统概述1.1 课题研究意义在现代工业生产过程中，温度、湿度对于生产来说是最主要的参数，它们是关乎产品质量和产品效率的物理量，在工程研究与各个领域也是极其重要，必须精确测量和不可忽略的物理量。
自古以来，无论是工业的温度湿度、自然环境的温湿度，还是人体温度；从航天学、航海学到农业学，每个技术领域都离不开温度和湿度的检测与控制工业生产中，当温湿度度测量不准确，很可能导致产品的失败，阻碍工业的发展，在家庭生活发面，但温湿度监控不准确，很可能导致家庭电器的正常运行，不能达到预想的工作效果，在设备比较密集的核心地带，如果温湿度控制不精确，很有可能导致设备故障的发生因此，温湿度监控系统的研究对我们人类生活具有重要的意义1.2 课题研究主要内容本设计包括硬件部分和软件部分设计本设计的硬件是以51系列单片机为核心、SHT11传感器为采集模块、LCD1602为显示显示模块、按键输入模块和报警模块共同构建的温湿度监测系统包括单片机最小系统模块设计、传感器采集模块设计、液晶显示模块设计、按键模块设计和报警模块设计部分系统软件则是基于Keil开发平台，以C语言为开发语言进行，采用模块化编程，构建温湿度监控系统从数据采集、处理、显示、外围输入和故障动作等整个过程2. 系统总体设计本课题设计的仓库温湿度监测系统主要是利用AT89C51单片机最小系统为核心，包括晶振电路、复位电路和排阻电路，SHT11温湿度传感器对环境温湿度的采集，经过单片机进行数据处理，最终通过LCD1602液晶显示模块准确、快捷、实时地显示出当前环境的温度和湿度，同时，按键模块可设置温湿度的上下限值，当采集的数据不在设定范围内时，实现LED和蜂鸣器报警，从而达到对环境温湿度监测的目的。
本系统的总体设计如下图2所示图2 系统总体设计框图3. 硬件设计3.1 单片机最小系统3.1.1 AT89C51介绍AT89C51单片机是一款MCS-51系列的CMOS8位单片机，具有微功耗、高性能等特点该芯片内部含有4K字节的可反复擦除的只读程序存储器（PEROM）以及128 字节的随机存取数据存储器，同时该芯片内部还有Flash存储单元以及8位的中央处理器（CPU），该芯片利用高密度、非易失性存储等先进的生产技术，兼容标准MSC-51指令系统，其强大的功能对各个场合提供了便利，可灵活的应用在各种行业领域对于51系列的单片机外部结构总共有40个引脚，其主要采用的是双列直插式结构，其中内含6条控制信号线、2条电源线（Vss与GND）和4个8位并行I/O接口（P0、P1、P2、P3）P3接口同时还具有第二功能，根据引脚不同的功能我们可以将其划分为以下几类具体详见下图3.1.1图3.1.1 AT89C51单片机1.电源引脚VCC和VSS其中VCC接+5V电压VSS接地2.时钟电路引脚XTAL1和XTAL2其中XTAL1端口用来接外部晶体以及微调电容的一端，其作用是用来作为振荡反相放大器的输入端口。
如果需要采用外部时钟信号时，必须将该引脚接地XTAL2用来连接外部晶体与微调电容的另外一端，其具体作用是用来作为该电路的输出端口如果我们需要采用外部时钟电路进行振荡时，我们必须给XTAL2端口输入时钟脉冲信号3.控制和复位引脚PSEN、ALE、RST/VPD和 EAALE：如果需要访问外部存储器时，ALE端的信号输出主要用于锁存地址的低位字节PSEN:主要输出的外部程序存储器的读选通信号EA:如果该端口保持高电平信号时，则表示只访问单片机内部程序存储器如果该端口为低电平信号时，表示只访问外部程序存储器，而不管有没有内部存储器RST/VPD：单片机复位引脚，主要用来维护程序的正常运转，当程序出现问题或者跑飞速，该引脚发出2个机器周期的高电平信号，对其进行复位，让其正常工作运行4.输入/输出 (I/O)引脚P0、P1、P2、P3P0端口是双向8位三态I/O口，如果需要连接部存储器时，该端口与地址总线的低8位及数据总线进行复用，以吸收电流的方式驱动8个TTL负载P1,P2,P3口都是8位准双向I/O口以下是该单片机的主要性能参数：（1） 具有4K字节可以用来反复擦除Flash闪存存储器，具有100次的擦除周期。
2）具有三级加密程序存储器3）全静态操作，6个中断源4）含有128×8字节的RAM，32个可用来编程的8位I/O口线（P0、P1、P2、P3）5）含有2个16位的 定时器/计数器分别为P3.4口和3.5口）6）拥有微功耗空闲模式以及掉电模式，同时还具备可编程串行UART通道3.1.2 晶振电路单片机的工作过程要对各种指令在时间上有明确的次序，这种时间次序也叫做时序，所以单片机需要产生一个时钟信号晶振电路如图3.1.2所示图3.1.2 晶振电路产生时钟信号的方式是：在XTAL1（18脚）和XTAL2（19脚）引脚接入一个振荡电路用两个22pF电容的作用是开启振荡器和调节振荡频率接入12M晶振来确定时钟周期，此时产生的信号为单片机最基本的时间单位，即时钟周期，用振荡频率的的倒数代表它的大小（1/fosc）3.1.3 复位电路复位电路在单片机设计中是一个必不可少的部分单片机在刚开始运行的时候需要进行一次复位，以确保整个系统电路在要开始运行时保持一种最初状态，保证一开始的运行正常AT89C51单片机的第九引脚RESET，当这个引脚接收到两个机器周期（2。