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1、 中 北 大 学毕业设计说明书学 院：信息与通信工程学院专 业：电子信息科学与技术学 生 姓 名：高旭东学 号：1005014227设计题目：家庭用室内温度湿度自动监控系统设计指导老师颜兵完成时间2014 年5月29日目 录摘 要IIAbstractIII1 绪论IV1.1课题的目的和意义IV1.2 传感器的介绍IV1.3国内外温湿技术及其发展趋势VIII2 方案比较和选择IX2.1 温度传感器的选择IX2.2 湿度传感器的选择X2.3 单片机的选择XI2.4 本章小结XI3 系统总体框图设计XII3.1 硬件系统的的原理方框图XII3.2 系统工作原理143.3 温度传感器153.4湿度传感
2、器1735信号分析与处理203.6 其他硬件模块253.7 本章小结294 软件设计294.1 主程序流程图294.2 DS18B20测温流程图314.3 DHT11流程图314.4 键盘扫描子程序流程图324.5 本章小结345总结346参考文献35附录A 系统总体电路图35附录B 系统源代码37致谢52 摘 要要目前室内的温度、湿度还是采用人工控制和经验判断，不能及时对室内里的温度湿度进行调整。而且人工控制效率低、劳动强度大，造成了人力资源的浪费。本设计以STC89C51单片机为核心完成了对室内空气温度、湿度进行数据的采集、处理、显示等系统的基本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作。主要
3、内容有：（1）通过数字温度传感器DS18B20采集实时温度。（2）通过湿度传感器DHT11采集实时湿度。（3）判断采集到的参数值与设置值是否一致，并进行继电器控制。通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制。克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。关键字：湿度传感器、 数字温度传感器、 单片机Design of SCM-based Temperature and Humidity Illumination Automatic Control System fo
4、r HouseAbstractAt present, temperature and humidityt intensity of some greenhouse still rely on the controlling of artificial and judging of experience, which can not conduct real-time monitor to the temperature and humidity intensity of house. Moreover its inefficient, labor-intensive, and wastes h
5、uman resources.The thesis mainly focus on: the base block diagram, working principle and the design of relay control which use the SCM STC89C51 as the core of the system to collect, handle, display the data of the air temperature, soil humidity and light illuminance . Themain contents: (1) collected
6、 real-time temperature by digital temperature sensor DS18B20. (2) collected real-time humidity by humidity sensor DHT11t illumination. (3) judge the collected parameter values and the setting values whether same or not, and control the relay.The system use Real-time and continuous detection, display
7、 intuitively and control automatically on house humidity, ambient temperature, in the process of The healthy growth of the people . The system can overcome the defects from the traditional manual methods of measurement which can not measure continuously, and save the amount of work, avoid omissions
8、or unnecessary losses that caused by errors.【Key words】 SCM；humidity sensors；digital temperature sensors； relay control1 绪论1.1课题的目的和意义室内温湿监控系统的设计是一个对现实生活非常实用，对学生知识运用非常好的锻炼课题。本课题研究的主要内容是设计制作对室内温湿度的监督与控制，相当于简易空调的制作，了解空调系统，运用原理设计制作方案；运用物理知识制作控制温湿变化设备；传感器获取外界温湿度参数， 51单片机编程控制，实现智能化设计；并用仿真软件对控制效果进行仿真研究1。随
9、着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。 传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的2。它的工作步骤如下：感应环境温度湿度；单片机判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，实行措施进行调节；判断异常是否超过预设时间，若超过预设时间，则输出异常信号报警；判断异常是否处理完毕，若处理
10、完毕，解除报警。这样就可以利用控制器对机房温湿度进行监控，从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义3。1.2 传感器的介绍1.2.1 温度传感器集成温度传感器是目前应用范围最广、使用最普及的一种全集成化传感器。其种类很多，大致可分为以下5类：1、模拟集成温度传感器；2、模拟集成温度控制器；3、智能温度传感器；4、通用智能温度控制器；5、微机散热保护专用的智能温度控制器。集成温度传感器的主要应用领域有以下3个方面：1.温度测量：可以构成数字温度计、温度变送器、温度巡回检测仪、智能化温度检测系统及网络化测温系统。2.温度控制：适用于智能化温度测控系统、工业过程控
11、制、现场可编程温度控制系统、环境温度监测及报警系统、中央空调、风扇温控电路、微处理器及微机系统的过热保护装置、现代办公设备、电信设备、服务器中的温度测控系统、电池充电器的过热保护电路、音频功率放大器的过热保护电路及家用电器。3.特殊应用：例如，热电偶冷端温度补偿、测量温差、测量平均温度、测量温度场、电子密码锁（仅对内含64位ROM的单线总线智能温度传感器而言）及液晶显示器表面温度监测等。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、
12、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的
13、温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是912位A/D转换器，分辨力一般可达0.50.0625。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据
14、，其分辨力高达0.03125，测温精度为0.2。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27s、9s。 新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规
15、范化，所采用的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线。1.2.2 湿度传感器湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。湿敏电容一般是
