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1、郑州航空工业管理学院毕 业 论 文设 计 2021 届 电气工程及其自动化 专业 1106972 班级题 目 基于单片机的温湿度测试仪硬件设计 姓 名 陈 卫 学号 110697201 指导教师 崔建锋 职称 副教授 二一三年 五 月十五 日内 容 提 要随着科学技术的日新月异，人类社会取得了长足的进步！在居家生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制。本设计设计了一个的温湿度测量系统。本系统采用技术成熟的DHT11作为测量湿度和温度的传感器。控制系统芯片采用技术成熟，功能强大、价位低廉群众化的AT89S52单片机。DHT11数字温湿度传感
2、器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。LED显示电路由AT89S52单片机控制。最后设计了系统各个功能局部的软件程序。由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格廉价、量程宽，具有较高的可靠性、平安性及实用性。关 键 词温湿度传感器；LED；AT89S52；DHT11AbstractWith the rapid development of science and technology, human society has achieved great progress! In the life that occupy the home, industry, agricultur
3、e, national defense, weather, environmental protection and scientific research departments, such as aerospace, often need to the environment humidity and temperature measurement and control. The design of an humidity measuring the application systems. The system adopts the technology DHT11 as measur
4、ing the humidity and temperature sensor. Control system chip adopt mature technology, powerful, price cheap popular AT89S52. Each DHT11 sensors are accurate calibration of humidity in calibration. LED display circuit controlled by AT89S52. Finally the design of the system software program each funct
5、ion. By this design task to make the temperature and humidity of the detection system structure is simple, cheap price, wide range, high reliability, safety and practicality.Key WordsTemperature and humidity sensor；LED；AT89S52；DHT11目 录1. 绪论11.1 设计的背景概述11.2 设计的内容21.3 设计的意义22. 系统的硬件设计42.1 系统设计方案42.2 系
6、统的硬件设计42.2.1 AT89S52介绍42.2.2 DHT11数字传感器介绍112.2.3 LED显示器的介绍162.3 系统局部硬件电路的设计182.3.1 主控电路的设计182.3.2 复位电路局部192.3.3 AT89S52的系统时钟电路的设计193. 系统的软件设计213.1 系统软件主程序流程213.2 DHT11数据采集流程22结 论24致 谢25参考文献26附录271. 绪论 1.1 设计的背景概述进入21世纪后，各行各业特别是传统产业都急迫需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升很多企业对温湿度的测控手段很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用湿球湿度计，采用人工观测人工
7、调节阀门、风机的方法，很少有人使用温湿度传感器。随着科技的开展进步，工业及电器行业对温湿度的要求的提高，温湿度传感器的应用范围也越来越加广泛。农业的开展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成局部。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经开展到比拟完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可防止的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端
8、，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了本钱，浪费了人力资源，而且很难到达预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的开展，必须大力开展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。1.2 设计的内容在本次课程设计中，为实现对温湿度的检测与显示，主要利用以AT8
9、9S52为核心构架硬件电路，DHT11温湿度传感器采集环境温度及湿度信息(温度检测范围：0至55。测量精度：2；湿度检测范围：20%-90%RH。检测精度5%RH)。LED直接显示温度和湿度；同时利用C语言编程实现温湿度信息的显示功能。1.3 设计的意义湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的温湿度度工作效率高。温度18，湿度40%至60%，此时，人的精神状态好，最近几年来，随着科技的飞速开展，单片机领域正在不断的走向社会各个角落，还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机如今是作为一个核心部件来使用，仅掌握单
10、片机方面知识是不够的，还应根据其具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。现代社会越来越多的场所会涉及到温度与湿度并将其显示。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，例如：冬天温度为18至25，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24，思维最敏捷。所以，本设计就是通过单片机驱动LED显示温湿度，通过此设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为其他有关设计的根底。在重要的设备房间中，设备对温、湿度等运行环境的要求非常严格。对于面积较大的房间，由于
11、气流及设备分布的影响，温湿度值可能会有较大的区别。所以应根据主房间实际面积在房间加装温湿度传感器，以实时客观检测房间内的温、湿度。在监控本系统，温湿度一体化传感器将把检测到的温湿度值实时传送到监控主机中，并在监控界面上以图形形式直观地表现出来。管理员可实时了解房间各点的实际温湿度值，一旦房间内实际温、湿度值越限，系统将自动弹出报警框并触发报警，提示管理员通过调节送风口的位置、数量，设定空调的运行温湿度值，尽可能让房间各点的温湿度趋向合理，确保房间设备的平安正常运行。2. 系统的硬件设计2.1 系统设计方案本方案使用AT89S52作为控制核心，用温湿度传感器DHT11作为温湿度测量元件，显示电路
12、采用LED显示，采用单片机最小系统。系统硬件电路设计框图如下列图2.1。AT89S52单片机LED显示DHT11温湿度传感器数据采集时钟复位电路图2.1 系统结构图2.2 系统的硬件设计 AT89S52介绍AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉
13、电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P1 端
14、口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入P1.0/T2和定时器/计数器 2的触发输入P1.1/T2EX，具体如下表所示。表2.1 AT89S52 P1口第二功能表脚号第二功能P1.0T2定时器/计数器 T2 的外部计数输入，时钟输出P1.1T2EX定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制P1.5MOSI在系统编程用P1.6MISO在系统编程用P1.7SCK在系统编程用P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O
15、口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器例如执行 MOVX DPTR时，P2 口送出高八位地址。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能第二功能使用，如下表所示。表2.2 AT89S52 P3口第二功能表脚号第二功能P3.0RXD串行输入P3.1TXD串行输出P3.2INT0(外部中断 0)P3.3INT0(外部中断 0)P3.4T0定时器 0 外部输入
