基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)講解

1、電氣工程課程設(shè)計(jì)報告題目：寢室溫濕度檢測裝置的設(shè)計(jì)系 另寸電氣工程系適用班級 電氣12級指導(dǎo)教師時 間學(xué)生姓名提交日期摘要隨著人們生活水平的提高，人們對健康提出了更高的要求，空氣中的濕度通過 各種直接或間接途徑影響了我們的舒適感，空氣中的濕度過大或過小都會對人體健 康不利。在日常生活中，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛，例如：機(jī)房、檔案館、材料 加工場等場所，乃至我們的寢室，溫濕度與健康密切關(guān)聯(lián)，都必須控制環(huán)境的溫度 和相對濕度，使其保持在一定的范圍。使用 DHT11可以靈活的檢測環(huán)境的溫濕度， 由用戶設(shè)定一定的閾值，實(shí)時監(jiān)測顯示，并且可以根據(jù)用戶要求設(shè)定報警裝置，當(dāng) 溫濕度超過一定的范圍時，立即報警

2、。基于此，我設(shè)計(jì)了一款用 51 單片機(jī)控制的 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，操作簡單，使用方便。關(guān)鍵詞：溫濕度； 51 單片機(jī)； DHDT112目錄摘 要 I第 1章 緒論 11.1本論文的背景和意義 11.2本論文的基本內(nèi)容 11.3方案設(shè)計(jì) 11.3.1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)滿足的基本要求 11.3.2 系統(tǒng)功能原理圖 2第 2 章硬件設(shè)計(jì) 32.1電路原理圖 32.2電路原理圖介紹 32.3蜂鳴器電路部分說明 42.4晶振電路部分說明 42.5 1602 模塊電路說明 42.6濕度傳感器DHT11介紹52.7技術(shù)參數(shù)說明 6第 3 章軟件設(shè)計(jì) 73.1軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)的功能 73.2軟件流程圖 7第 4 章實(shí)驗(yàn)

3、板測試 8結(jié)論 9參考文獻(xiàn) 10附錄 11第 1 章 緒論1.1 本論文的背景和意義室內(nèi)溫濕監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個對現(xiàn)實(shí)生活非常實(shí)用， 本課題研究的主要內(nèi)容 是設(shè)計(jì)制作對室內(nèi)溫濕度的監(jiān)督與控制，相當(dāng)于簡易空調(diào)的制作，了解空調(diào)系統(tǒng)， 運(yùn)用原理設(shè)計(jì)制作方案；運(yùn)用物理知識制作控制溫濕變化設(shè)備；傳感器獲取外界溫 濕度參數(shù)， 51單片機(jī)編程控制， 實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)； 并用仿真軟件對控制效果進(jìn)行仿 真研究。隨著科技的飛速發(fā)展和普及，高性能設(shè)備越來越多，各行各業(yè)對溫濕度的要求 也越來越高。傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測模式是以人為基礎(chǔ)，依靠人工輪流值班，人工巡回 查看等方式來測量和記錄環(huán)境狀況信息。在這種模式下，不僅效率低下

4、不利于人才 資源的充分利用，而且缺乏科學(xué)性，許多重大事故都是由人為因素造成的，人工維 護(hù)缺乏完整的管理系統(tǒng)。而問世監(jiān)控系統(tǒng)就可以解決這樣人才資源浪費(fèi)，管理不及 時的問題，這是由于它的智能化設(shè)計(jì)所決定的。它的工作步驟如下：感應(yīng)環(huán)境溫濕 度；單片機(jī)判斷感應(yīng)到的溫濕度是否異常；若感應(yīng)到的溫濕度異常，實(shí)行措施進(jìn)行 調(diào)節(jié)；判斷異常是否超過預(yù)設(shè)時間，若超過預(yù)設(shè)時間，則輸出異常信號報警；判斷 異常是否處理完畢，若處理完畢，解除報警。這樣就可以利用控制器對機(jī)房溫濕度 進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度管理的實(shí)時性和有效性。故本次設(shè)計(jì)對于類似項(xiàng)目 還具有普遍意義。1.2 本論文的基本內(nèi)容本設(shè)計(jì)完成的是溫室的溫濕度監(jiān)測

5、系統(tǒng)，利用單片機(jī)設(shè)一個溫濕度檢測系統(tǒng)， 對給定的溫濕度進(jìn)行測試并實(shí)時顯示， 并怕不斷當(dāng)時的溫度或濕度是否在規(guī)定的范 圍內(nèi)，若不是，測啟動報警系統(tǒng)。1.3 方案設(shè)計(jì)1.3.1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)滿足的基本要求a. 溫度檢測范圍0-50度，相對濕度20%-90%b. 可以根據(jù)實(shí)際用途設(shè)定溫濕度報警值；c. 監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過模塊顯示；第 1頁 共 25 頁132系統(tǒng)功能原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了系統(tǒng)的總體方案，整個方案由單片機(jī)、濕溫度傳感器、顯溫度傳感器示模塊、報警器等五部分組成。系統(tǒng)功能原理圖如圖1所示。蜂鳴器濕度傳感器單片機(jī)LCD顯示圖1-1系統(tǒng)功能原理圖第5頁共25頁第2章硬件設(shè)計(jì)2.1電路原理圖單

6、片機(jī)是整個系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定功能 硬件實(shí)現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計(jì)，每個模塊只實(shí)現(xiàn)一個功能，最好將各個模塊連接在一 起。這種設(shè)計(jì)比較簡單的就可以實(shí)現(xiàn)，電路原理圖如圖2-1所示：圖2-1 電路原理圖2.2電路原理圖介紹本系統(tǒng)主要硬件有電源電路、溫濕度傳感器、蜂鳴器、晶振電路、復(fù)位電路、LCD顯示電路、且控制電路的核心器件是由 STC紅晶科技公司生產(chǎn)的STC1仆04E單 片機(jī)，屬于MCS-51列,STC11F04E是一種低功耗、高性能的CMOS位微控制器，具 有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器；相比傳統(tǒng)的51系列速度更快，且在本設(shè)計(jì)中充分利用了該單片機(jī)的資源不浪費(fèi)I/O

7、口。片上Flash允許程序存儲器在線編程。這 些優(yōu)點(diǎn)使得STC11F04為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案, 價格低廉，性能可靠，抗干擾強(qiáng)，因此廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制和嵌入式中。系統(tǒng)的蜂 鳴器電路、晶振電路、復(fù)位電路如圖2-1、圖2-2、圖2-3所示：Q1 012C2GNDCAP1圖2-2蜂鳴器電路圖2-3晶振電路2.3蜂鳴器電路部分說明蜂鳴器額定電流小于30mA其中使用三極管驅(qū)動工作，為了減少功耗本實(shí)驗(yàn)采 用9012晶體管。2.4晶振電路部分說明晶振電路采用11.095MHz的無源晶振，微調(diào)電容大小取 30PF。2.5 1602模塊電路說明顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，是

8、目前應(yīng)用比較廣泛的液晶屏之一，電 路如圖2-5所示。圖2-5 1602 液晶顯示電路2.6濕度傳感器DHT11介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口， 使系統(tǒng)集成

9、變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。 DHT11應(yīng)用電路如圖2-6 :MCUDATA2 PinDHT11GND圖2-6 DHT11 應(yīng)用電路2.7技術(shù)參數(shù)說明a. 供電電壓： 3.35.5V DC ;b. 輸 出：單總線數(shù)字信號；c. 測量范圍： 濕度20-90%RH 溫度050C；d. 測量精度：濕度+-5%RH 溫度+-2 C；e. 分辨率：濕度1%RH 溫度C；f. 互換性：可完全互換；g. 長期穩(wěn)定性： 1%RH年；第8頁共25頁第3章軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)的功能系統(tǒng)單

10、片機(jī)代碼采用C語言編寫，以Kei uVision4為開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)軟件實(shí) 現(xiàn)的功能：a. 通過LCD顯示溫濕度值；b. 比較檢測到的溫濕度值和報警值，發(fā)現(xiàn)超限蜂鳴器立即報警；3.2軟件流程圖根據(jù)這些功能，系統(tǒng)軟件流程圖如圖3-1所示：圖3-1系統(tǒng)軟件流程圖第 4 章 實(shí)驗(yàn)板測試通過測試實(shí)驗(yàn)板，已基本達(dá)到預(yù)定目的，測評如下：1. 預(yù)先設(shè)置溫度閾值是 30 攝氏度，濕度閾值是 30%TH；2. 溫度測試：通電后，溫度顯示室內(nèi)值，用手捂住DHT11使顯示器達(dá)到30,此時蜂鳴器立即報警；3. 濕度測試：緊接著溫度測試，用嘴吹氣增加 DHT11的濕度，使其達(dá)到閾值30，蜂鳴器立即報警；通過測試，實(shí)驗(yàn)板基

11、本完成預(yù)定的目標(biāo)，即完成了溫濕度的檢測，且能在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)報警，達(dá)到了預(yù)期的效果。第 15 頁 共 25 頁結(jié)論由于采用的是高效單片機(jī)作為核心，DHT11可以靈活的檢測環(huán)境的溫濕度，由 用戶設(shè)定一定的閾值，實(shí)時監(jiān)測顯示；此溫濕度控制儀具有精度高、成本低、體積 小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好抗干擾能力。加上優(yōu)化程序，使得本系統(tǒng)具有很 高的實(shí)用性。單片機(jī)的應(yīng)用如今已經(jīng)在工業(yè)、 電子等方方面面展示出了它的優(yōu)越 性，利用單片機(jī)在設(shè)計(jì)電路逐漸成了趨勢， 它與外圍的簡單電路再加上優(yōu)化程序 就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必將在 未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)增加更多

12、精彩。在設(shè)計(jì)過程中， 由于時間和本人能力的限制， 設(shè)計(jì)中存在一些需要改進(jìn)和優(yōu) 化的地方。測量精度有待進(jìn)一步提高，軟件設(shè)計(jì)也存在不合理之處。但從設(shè)計(jì)過程 中，對于單片機(jī)有更進(jìn)一步的認(rèn)識， 對用于單片機(jī)仿真的軟件操作能力也明顯提 高，也對溫濕度檢測系統(tǒng)有了更深刻的理解，對 protel99se 和 Altium designer 仿真軟件有了更明確的認(rèn)識，通過此設(shè)計(jì)，對在實(shí)驗(yàn)板在制作過程中出現(xiàn)的各種問 題的解答提高了自己的思考能力和動力能力。 端正了做事的心態(tài)， 不能有半點(diǎn)馬虎， 細(xì)節(jié)決定成敗，做事應(yīng)該滴水不漏，認(rèn)認(rèn)真真，踏踏實(shí)實(shí)，對以后的日常生活和工 作都受益匪淺。參考文獻(xiàn)1 謝自美電子線路設(shè)計(jì)

13、*實(shí)驗(yàn)*測試M.華中科技大學(xué)出版社2 張友德等 . 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用和實(shí)驗(yàn) M. 電子工業(yè)出版社 .3 吳經(jīng)國等 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) M. 中國電力出版社 .4 李群芳. 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) M. 電子工業(yè)出版社 .5 閆石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) M. 高等教育出版社 .6 黃智偉. 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程 M. 電子工業(yè)出版社 .7 周立功. 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐 M. 北京航空航天大學(xué)出版社 .8 XU Yi - min .The Design for Stepping Motor of SCM Control SystemJ. Heilongjiang Science an

14、d Technology Institute.2005.1附錄附錄 1程序源代碼/*/DHT11 溫濕度測試程序P0作為LCD的數(shù)據(jù)控制口，P2.0作為DHTIIdata總線，P2.1作為狀態(tài)顯示 / 用三根杜邦線連到開發(fā)板/*/#include #include typedef unsigned char unint8;typedef unsigned char unint16;unsigned char str1=;unsigned char str2=;unsigned char code dis1 = 2-# H: ;unsigned char code dis2 = 618 T: ;

15、sbit TRH = P3A7;/溫濕度傳感器 DHT11數(shù)據(jù)接入sbit ST = P3A1;/狀態(tài)顯示，是為了方便調(diào)試，具體使用的時候可以不要sbit SF = P3A2;sbit LCD_RS = P3A3;sbit LCD_RW = P3A4;sbit LCD_EN = P3A5;unint8 TH_data,TL_data,RH_data,RL_data,CK_data;unint8 TH_temp,TL_temp,RH_temp,RL_temp,CK_temp;unint8 com_data,untemp,temp;unint8 respond;*/void delayNOP()_

16、NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();/*/ 毫秒級延時子程序void delay_ms(unsigned char ms) unsigned char i;while(ms-)for(i = 0; i 150; i+) _NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();_NOP_();/*/5us 級延時程序void delay_us() unint8 i; i-;i-;i-;i-

17、;i-;i-;*/測試LCD忙碌狀態(tài)/lcd_busy() 為 1時，忙，等待。 lcd_busy() 為 0時,閑，可寫指令與數(shù)據(jù)*/bit lcd_busy()bit result;LCD_RS = 0;LCD_RW = 1;LCD_EN = 1; delayNOP();result = (bit)(P1&0x80);LCD_EN = 0; return(result);/*/*/ 寫入指令數(shù)據(jù)到 LCD/*/void lcd_wcmd(unsigned char cmd)while(lcd_busy();LCD_RS = 0;LCD_RW = 0;LCD_EN = 0;_NOP_();_

18、NOP_();I*P1 = cmd; delayNOP();LCD_EN = 1; delayNOP();LCD_EN = 0; */*/ 寫顯示數(shù)據(jù)到 LCDRS=高電平，RW低電平，E=B脈沖，D0-D7=數(shù)據(jù)*/ void lcd_wdata(unsigned char dat) while(lcd_busy(); LCD_RS = 1; LCD_RW = 0; LCD_EN = 0; P1 = dat; delayNOP(); LCD_EN = 1; delayNOP(); LCD_EN = 0;/*/*/第 16 頁 共 25 頁*/LCD 初始化設(shè)定第 18 頁 共 25 頁*/

19、void lcd_init()delay_ms(15);顯示， 5*7 點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù)lcd_wcmd(0x38); /16*2 delay_ms(5);lcd_wcmd(0x38);delay_ms(5); lcd_wcmd(0x38);delay_ms(5);lcd_wcmd(0x0c); /顯示開，關(guān)光標(biāo)移動光標(biāo)清除LCD的顯示內(nèi)容，如果屏幕過暗，可將delay_ms(5);lcd_wcmd(0x06); / delay_ms(5);/lcd_wcmd(0x01); / 這倆句刪除/delay_ms(5);*/*/設(shè)定LCD顯示位置*/ void lcd_dis_pos(unsigne

20、d char pos)lcd_wcmd(pos | 0x80); /數(shù)據(jù)指針 =80+地址變量*/*/ / 收發(fā)信號檢測，數(shù)據(jù)讀取*/ char receive()unint8 i;ST=0;com_data=0;for(i=0;i=7;i+)respond=2;while(!TRH)&respond+);delay_us();delay_us();delay_us();delay_us();delay_us();delay_us();delay_us();delay_us();delay_us();if(TRH)temp=1;respond=2;while(TRH)&respond+); elsetemp=0;com_data2|TH_data/102)|(TH_data%105&TH_data/102) SF=0;delay_ms(50);SF=1;elseSF=1;str10 = (char)(0X30+RH_data/10); str11 = (char)(0X30+RH_data%10);str12 = 0x2e; / 小數(shù)點(diǎn)/ 濕度小數(shù)部分str13 = (char)(0X30+RL_data/