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1、-温、湿度环境监测系统设计摘 要温湿度是一种最基本的环境参数，温湿度的测量方法和装置对现在的生活、生产具有重要的意义。此温湿度测量系统是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器、单片机STC89C52 对温度湿度分别测量并通过液晶显示屏1602经行显示。温度传感器DS18B20是单线式，体积超小，硬件开消超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强的理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高。其结构简单、经济实用、清洗效果好,具有很高的实用价值。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。关键词 ：单片机，温温度，DS18B20，传感器，液晶显示器. z.
2、-Temperature, humidity environment monitoring system designAbstract Temperature and humidity is one of the most basic environmental parameters.Temperature and humidity measurement methods and devices has the vital significance on present life. The temperature and humidity measurement system is based
3、 on singleline type temperature sensor DS18B20, capacitive moisture sensorSCM STC89C52 for temperature humidity measurement and respectively by LCD display. The line 1602 Temperature sensor DS18B20 is singleline type, volume super-small, hardware Kai*iao ultra-low, strong anti-jamming capability, hi
4、gh precision, additional features strong ideal single-chip microputer temperature sensor, real-time temperature data, depending on the directive given readable. This system has a readable, high stability, reaction speed, measured values e*act characteristic.Keyword：microcontroller,temperature and hu
5、midity,DS18B20, sensor,LCD. z.-目 录第一章引言1第二章设计方案22.1 计算机、电子技术发展概述22.2 系统主要单元的选择与论证3单片机控制模块的选择论证3温度湿度检测模块的选择与论证3显示模块的选择与论证42.3主要器件选取与系统方框图42.3.1 温度传感器的选取42.3.2 湿度传感器的选取6总体方案设计6第三章设计原理83.1 DS18B20简介83.1.1 概述83.2.2 详细说明103.2 HS1101简介183.2.1 概述183.2.2 HS1101工作原理19第四章系统设计214.1 系统组成214.1.1 温度测量传感部分214.1.2
6、湿度测量传感部分224.1.3 控制部分224.1.4 蜂鸣器电路原理224.1.5 显示部分224.1.6 电源部分224.2 软件流程图234.3 系统总的程序设计254.3.1 读取温度数据子程序的设计264.3.2 数据比较程序的设计264.3.3 数据设置程序的设计264.4 软件仿真284.5 硬件调试284.6 电路测试29第五章结论30参考文献31致32附录33附1 系统设计的原理图33附2 源代码34附3 DS18B20特性46附4 HS1101特性48. z.-第一章 引言现代电子技术日新月异，各种新型的自动控制系统也越来越多地运用到人们的日常生活、工业生产等领域，它不但可
7、以提高劳动生产率，而且可以使控制的设备或执行的操作更加精确。传感器是信息采集的重要工具，传感器技术与通信技术（信息传输）和计算机技术（信息处理），构成了现代信息技术的三大支柱，它们在信息系统中分别起着感觉”，神经”，和大脑”的作用。现代电子产品正在以前所未有的革新速度，向着功能多样化，体积最小化，功耗最低化的方向发展。它与传统电子产品在设计上的显著区别：一是大量使用大规模可编写芯片，以提高产品性能，缩小产品体积，降低产品功耗；二是广泛运用现代计算机技术，以提高电子设计自动化程序，缩短开发周期，提高产品的竞争力。单片机的单芯片的微小体积和极低的成本，可广泛地嵌入到电子系统，办公自动化、舰船、个人
8、信息终端及通信产品等方方面面，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。测量温湿度的关键是温湿度传感器，温湿度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式传感器，模拟集成传感器，智能集成传感器。目前，国际上新型温湿度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本文介绍智能集成温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1101的结构特征；以STC89C52单片机为控制器，以1602型LCD为显示器的温湿度测量装置；单片机对温、湿度传感器的控制程序，温、湿度的读取，16进制到BCD码转换以及LCD显示程序。使用DS1820的测温系统电路简单，测温精度高，连接方便，占用处理器I/O端
9、口少。使用HS1101的湿度传感器价格低廉，精度高，软件资源丰富。但是较小的硬件开销意味着相对复杂的软件补偿，传感器与处理器间采用串行的数据通信，因此在进行软件设计时设计汇编程序时I/O的时序就显得较为复杂。温湿度是最基本的环境参数，人们的生活与其息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温湿度，在农业生产中也离不开温湿度的测量，因此研究温度和湿度的测量方法和装置具有重要的意义。. z.-第二章 设计方案在本章中，我们将温、湿度环境监测系统的总体设计及其主要功能特点进行简单的分析，并给出它的特点、实现功能、系统的简单操作以及对单片机及其控制系统的了解。2.1 计算机、电子技术发展概述近年来，计算机
10、技术迅猛发展，使得计算机在工业，农业，国防科研及日常生活的各个领域显示了日益旺盛的生命力，它已成为各国工业发展水平的主要标志之一，是发展新技术，改造老技术的强有力的武器，计算机使人类面临着一个新的赞赏技术和工业革命，它的作用远远超过了因蒸汽机和电的出现而产生的工业革命。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，单片机的发展正朝着CMOS化，低功耗，小体积，大容量，高性能，低价格和外围电路的内装化等几个方面发展。近几年，由于CMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS化，此种芯片除了低功耗外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态，并且单片机一般采用精简指令集结构和流水线技术
11、，可以大幅度提高运行速度，提升信息处理功能，中断和定时控制功能，在一般上还具有串行扩展技术，随着低价位OTP及各种类型片内程序存储器的发展，加之外围接口不断进入片内，特别是IIC，API等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规*化。这就引导我们利用单片机来实现对数显可调稳压电源的控制。 随着电子技术的迅速发展，计算机已深入渗透到我们的生活中，就51系列而言，由于Intel公司将其内核使用权以专利互换或出售的形式转给世界许多著名IC制造商，随着计算机技术的不断发展，在工业测量控制领域内单片机的应用越来越广泛。同时，随着超大规模集成电路工艺和集成制造技术的不断完善
12、，单片机的硬件集成度也不断提高，已经出现了能满足各种不同需求、具有各种特殊功能的单片机，这类单片机具有集成度高、性能价格比优越、货源充足等优点，在工业测量领域内获得了极为广泛的应用价值。现代的电子产品朝密集型发展，而电子产品的温度特性普遍比较差，这就对温、湿度的监测提出了新的要求。若采用国外进口的温、湿度监测系统，虽然其性能较好，但是结合国情，其价格相当昂贵，又是全英文，推广起来较困难。就是在以上问题出现的情况下，我们设计出一个利用集成温度传感器及湿度传感器，配合单片计算机系统，从软件的编制上实现对各外围硬件的控制，最终实现对当前环境温、湿度进行监测。在硬件的设计上，所有元器件都采用了通用型产
13、品，使得设计出来的产品生产及维修都相当方便，可以有效地降低成本，同时另外一点就是能用软件实现的功能尽量选用软件进行操作，更加突出了产品的简单性和高可靠性，因此，我们这一设计方法是一个值得推广的方法，接下来我们就对方案与设计原理方框图进行比较分析。2.2 系统主要单元的选择与论证单片机控制模块的选择论证方案一：采用*C9000系列的FPGA。该类器件具有并行处理能力，能快速的响应外部的各种数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵。 方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟，价格便宜。基
14、于以上分析，采用单片机控制可更为简便灵活地实现系统功能，故拟采用方案二。温度湿度检测模块的选择与论证方案一：选用DHT11作为温湿度检测模块。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测2090%RH湿度，误差5%RH，050摄氏度，误差2摄氏度。方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。DS18B20是一线式数字温度传感器，具有独特的单线式接口方式，测量*围在55125，误差为0.5。最高精度可达0.0625。HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度*围在0%100%RH，误差为2%RH。方案选择，有上述数据可知，根据需要（
15、温度测量*围为-10-50，湿度为0-100%；温度测量误差为0.1，湿度测量误差为3%RH；），从设计要求的精度来看，本方案更优。综上所述，虽然方案一具有综合作用，但是方案二的测试*围和精度都由于方案一，故本模块采用方案二。显示模块的选择与论证方案一：采用12864液晶模块显示测得的数据，可显示较多组的数据，字体较大，可清晰读数，但12864液晶模块价格昂贵，接线复杂，故不采用。方案二：采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格远低于12864液晶。因此，本方案为首选方案。综上所述，显示模块选择方案二。2.3主要器件选取与系统方框图为了使设计具有高可靠性，与实际运用的紧密结合性，从经济、实用的角度出发，我们对室内温、湿度控制系统进行精心的设计，在设计过程中，我们综合多方面的知识进行分析，对于本系统的
