溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)——at89c51單片機(jī)和dht11溫濕度傳感器(可編輯)

1、摘 要此次設(shè)計(jì)主要是通過使用AT89C51單片機(jī)和DHT11溫濕度傳感器來實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)：硬件電路方面的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計(jì)。硬件電路是通過單片機(jī)、溫濕度傳感器、顯示器、報(bào)警器和鍵盤等組合在一起的，系統(tǒng)顯示器通過DHT11溫濕度傳感器和LCD1620字符型液晶模塊構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)使用的電路相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單、工作狀態(tài)比較穩(wěn)定、并且具有相對(duì)較高的集成度和測(cè)量誤差較小的特點(diǎn)。另外，此設(shè)計(jì)方便使用者進(jìn)行調(diào)試，具有一定的使用價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。使用者可以先設(shè)定自己想預(yù)訂的數(shù)值，一旦檢測(cè)實(shí)際的結(jié)果比預(yù)設(shè)的數(shù)值高時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，測(cè)試電路主要將溫濕度傳感器檢測(cè)的實(shí)際

2、值和預(yù)先的設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較、然后通過報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的。軟件方面主要由主程序、顯示模塊的程序、檢測(cè)溫濕度程序組成。 此次設(shè)計(jì)主要通過使用DHT11傳感器和AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。DHT11溫濕度傳感器具有專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，使得產(chǎn)品有極高的穩(wěn)定性和可靠性；它是主要由一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件構(gòu)成的，它通過與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接來工作；因而DHT11傳感器具備抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快、以及性價(jià)比很高的優(yōu)點(diǎn)。由于AT89C51單片機(jī)是一種高性能、低消耗CMOS8位單片機(jī)，因此在許多領(lǐng)域都使用它?！娟P(guān)鍵詞】 溫度測(cè)量 濕度測(cè)量 AT89C51 DHT11 ABSTR

3、ACT This design is mainly the detection system is realized by using AT89C51 MCU and DHT11 temperature and humidity sensor. This design is mainly aimed at two aspects of design: design and system design aspects of the hardware circuit.The hardware circuit is through the micro controller, temperature

4、and humidity sensor, display, alarm and keyboard combination together, display system through DHT11 temperature and humidity sensor and the LCD1620 character LCD module. Characteristics of circuits using this design is relatively simple, the work of relatively stable state, and has a relatively high

5、 degree of integration and less measurement error. In addition, this design is convenient for a user to debug, has certain use value and practical value. The user can set you want to book value, once the actual testing results than numerical is preset, the buzzer will alarm signal, test circuit is m

6、ainly the actual temperature and humidity sensor detection and numerical preset values were compared, then through the alarm circuit realization. The software is composed of main program, display module of the program, the temperature and humidity testing program. The design is mainly through the us

7、e of DHT11 sensor and AT89C51 single chip to achieve. DHT11 temperature and humidity sensor has a special digital module acquisition technology and the temperature and humidity sensing technology, the product has high stability and reliability; it is mainly composed of a resistance type humidity sen

8、sitive element and a NTC temperature components, it is connected with a high performance 8 bit MCU to work; so this DHT11 sensor have strong anti-interference ability, fast response, and high cost performance.Since the AT89C51 is a high performance, low consumption CMOS8microcontroller, so use it in

9、 many areas.【Key words】Temperature measurement Humidity measurement AT89C51 DHT11 前 言現(xiàn)在在人類的生活中溫度已成為非常重要的數(shù)據(jù)，人們的許多行業(yè)都離不開對(duì)溫度的檢測(cè)。伴隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字化、智能化的溫濕度檢測(cè)技術(shù)需求也愈加的迫切，對(duì)智能化溫濕度檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛。由于人們的生活水平和生活質(zhì)量愈來愈高，人們對(duì)環(huán)境的要求也在不斷提高，因而對(duì)環(huán)境的控制已成為人們生活、生產(chǎn)中不可缺少的必要條件；隨著人類的生活節(jié)奏不斷的加快，很多人們都存在著亞健康的身體狀態(tài)，為了不讓溫濕度影響人類的健康狀況，智能化的溫濕度

10、檢測(cè)系統(tǒng)已變得越來越重要，甚至可以說刻不容緩。就對(duì)于目前的狀況，我們需要研究一種最佳的家庭式溫濕度以便滿足人們的生活需求，此種設(shè)計(jì)可以讓人們?cè)谝荒晁募局懈鶕?jù)不同需求進(jìn)行不同的設(shè)置和調(diào)整，此設(shè)計(jì)不僅可以檢測(cè)溫濕度，而且還需對(duì)人們的不同需求作出判斷并作出提醒，以便為人們提供最佳的生活環(huán)境。所以為了體現(xiàn)現(xiàn)在科技的進(jìn)步和生活水平的提高，對(duì)環(huán)境的控制需求不僅僅關(guān)系人們的生活，也是構(gòu)建現(xiàn)代化生活必不可少的條件。1、 問題的提出 隨著國內(nèi)各種科技的不斷飛速發(fā)展，人們的生活水平有了很大的改變，與此同時(shí)人們對(duì)生活的安逸與舒適也提出了更高的要求，為了滿足人們的生活需求，為了讓人們的生活更加健康，檢測(cè)與控制溫濕度也

11、變得尤為迫切。目前人們大量的使用著單片機(jī)，單片機(jī)應(yīng)用于溫濕度檢測(cè)在近年發(fā)展的非常迅速，它具有方便、快捷、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因而成為了現(xiàn)代溫濕度檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。最近，隨著全球氣候逐漸變暖，自然環(huán)境正在不斷地惡化，環(huán)境污染在不斷加劇，人口的不斷增長(zhǎng)，人們的生活環(huán)境在不斷變差，適合人類居住生活的氣候溫濕度也越來越少。為了滿足人們對(duì)生活環(huán)境的要求，我們需要有效的對(duì)環(huán)境作出改變，讓人們?cè)诓煌募竟?jié)中都能有適宜的環(huán)境過著舒適生活。2、研究的意義由于現(xiàn)代化文明的飛速發(fā)展，人們不僅只關(guān)注經(jīng)濟(jì)的收入，同時(shí)也關(guān)注自身的健康發(fā)展，為了能夠更好地生活。人們對(duì)生活環(huán)境也有著更高的需求，更高要求的生活環(huán)境不僅是豪宅，也包括自己

12、的小環(huán)境中有著調(diào)節(jié)溫濕度的效果，能夠反映自然界的變化自然界各個(gè)時(shí)節(jié)最佳的氣候環(huán)境。因而，能夠自我調(diào)節(jié)溫濕度的氣候十分的重要，智能化的研究溫濕度的檢測(cè)與控制是十分必要的，他不只是科技的進(jìn)步，也為我們的生活帶來了便利，提高了社會(huì)的生活水平，優(yōu)化了服務(wù)以及社會(huì)的資源，推動(dòng)了各行業(yè)的發(fā)展，為社會(huì)提供了新的商機(jī)。一、國內(nèi)外現(xiàn)狀目前常用的測(cè)量方法是將隨溫度變化而變化的物理參數(shù)，通過溫濕度傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌盘?hào)或電信號(hào)，傳給電路，然后由溫濕度顯示器顯示數(shù)值。但隨著各方面人才的不斷努力，不斷地取得突破性的進(jìn)步，溫濕度傳感器正不斷的走向智能化，集成化，國際上有很多國家已取得巨大的成就。由于科技不斷地發(fā)展，不斷地發(fā)

13、生日新月異的變化，溫濕度傳感器也隨之發(fā)生巨大的變化。就目前而言，溫濕度傳感器的測(cè)量系統(tǒng)主要由虛擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器等組成，其實(shí)用性，整體的穩(wěn)定性，測(cè)量的準(zhǔn)確性都有很大的改變。在實(shí)際的檢測(cè)中溫濕度傳感器，以數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)為主體，能夠不斷的適應(yīng)各方面的需求更好的為人們服務(wù)。在20世紀(jì)末，許多地方出現(xiàn)了應(yīng)用于溫濕度傳感器的集成測(cè)量系統(tǒng)的新科技，這些新技術(shù)在很大程度上推動(dòng)了傳感器的發(fā)展，伴隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的很多公司都致力于完善和發(fā)展，以保障傳感器的適應(yīng)性以及公司本身的競(jìng)爭(zhēng)性?，F(xiàn)在，國內(nèi)的許多機(jī)構(gòu)都在不斷地開發(fā)、研究心得傳感測(cè)試裝置。比如在設(shè)計(jì)研發(fā)多種動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)。氣體傳感器等一些智能測(cè)試

14、系統(tǒng)是用傳統(tǒng)電子器件進(jìn)行開發(fā)，這表明國內(nèi)在這些技術(shù)上已有了一些成就，對(duì)于一種產(chǎn)品來說，人們不僅會(huì)考慮他的價(jià)格、性能等更重要的時(shí)會(huì)考慮到，它是否方便人們的生活。所以我們?cè)谏钪幸紤]它的實(shí)用性，不能盲目選擇。就目前而言，市場(chǎng)對(duì)新一代傳感器的研究很看重，在精度及穩(wěn)定性方面?zhèn)鹘y(tǒng)的傳感技術(shù)已無法滿足社會(huì)的要求，所以必須不斷地開發(fā)新的技術(shù)，不斷地完善技術(shù)。二、本文研究的方向和目的 1、本設(shè)計(jì)研究的目的鑒于目前人們對(duì)居住環(huán)境的溫濕度有著較高要求，為了解決這些問題我們對(duì)傳感器做出了一定的改善，讓人們可以隨意的改變那些讓自己不舒適的溫濕度，通過智能化的感應(yīng)對(duì)人們的居住環(huán)境進(jìn)行顯示和提醒，讓人們?cè)谶m宜的溫濕度中

15、過著美好的生活。 2、本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容首先，作為研究者我們要更好地了解人們對(duì)溫濕度的需求，以及適宜的溫濕度對(duì)人們的生活有何重要的影響，其次，為了幫助使用者解決他們所遇到的問題，我們必須對(duì)他們的需求有更加深度的了解。在此處我們主要探討溫濕度的檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)我們周圍的環(huán)境發(fā)生了一定的變化時(shí)，智能化的溫濕度檢測(cè)就會(huì)隨之發(fā)生一定的變化，與此同時(shí)溫濕度的改變對(duì)溫濕度傳感器有著很大的影響。每當(dāng)溫濕度傳感器接收到環(huán)境中的變化時(shí)，傳感器就會(huì)將這些變化通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)成模擬信號(hào)，然后由A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)，接下來就是要處理這些數(shù)字信號(hào)，并通過顯示器將它們顯示出來，讓人們可以清楚的了解溫濕度

16、的值，看到這些變化。此系統(tǒng)通過檢測(cè)系統(tǒng)接受傳感系統(tǒng)提供的信息，并對(duì)其作出判斷，當(dāng)檢測(cè)到的信息超過了所設(shè)定的適宜的溫濕度時(shí)，使用者就會(huì)聽到報(bào)警器發(fā)出蜂鳴聲，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。3、 本次設(shè)計(jì)的章節(jié)安排本次論文只要有四章，其中第一章主要介紹了本次論文，特別是軟件設(shè)計(jì)方面需要幾種軟件的主要介紹和功能特點(diǎn)，分別是C語言Proteus,Prote1;第二章主要主要是對(duì)設(shè)計(jì)總體方案的論述，同時(shí)仔細(xì)介紹了幾個(gè)主要的元器件，分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的選擇，溫度傳感器，濕度傳感器，以及LCD；第三章主要介紹了硬件設(shè)計(jì)及其內(nèi)容，首先介紹了本次設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的和要實(shí)現(xiàn)的功能，然后分為四個(gè)部分，分別介紹了原理圖的設(shè)計(jì)，

17、然后各個(gè)主要模塊：蜂鳴器電路，晶振電路以及顯示電路；第四章主要介紹了軟件流程的過程以及介紹了一些主要模塊的程序。4、 本章小結(jié)本章主要介紹了本次設(shè)計(jì)的研究意義，國內(nèi)外的現(xiàn)狀，以及本次研究的主要研究目的和方向，并且介紹了本次設(shè)計(jì)的主要章節(jié)安排和每章節(jié)所要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。第一章 工具簡(jiǎn)介系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用C語言編寫， proteus為仿真環(huán)境，prote1為原理圖畫圖工具軟件。第一節(jié)C語言一、 C語言的優(yōu)點(diǎn) C語言是一種運(yùn)用非常廣泛的編程語言，它具有著很高的編程效率。同時(shí)，C語言還包含著廣泛的運(yùn)算類型，擁有著各種各樣的表達(dá)方式，在高級(jí)語言中它能夠?qū)崿F(xiàn)一些較為復(fù)雜的運(yùn)算，地址、字節(jié)等也可以通過C語言進(jìn)行

18、操作；圖形編譯、顯示器等也可以通過C語言進(jìn)行操作。另外，C語言對(duì)語法的要求不是很嚴(yán)格，讓人很容易理解，見名知意，設(shè)計(jì)起來非常的方便，讓使用者編輯出來的結(jié)構(gòu)感更加的鮮明，能很清楚的看出層次感；此外，C語言對(duì)硬件的操作及訪問物理地址也可以直接進(jìn)行，由此可見，C語言是被人們廣泛認(rèn)可的高效率編程語言被用于很多方面，因此，在很多方面利用C語言都有著很大的突破，為人們提供了非常大的幫助。二、C語言的缺點(diǎn)C語言和其他語言相比相對(duì)來說比較難熟練掌握，它在某些方面由于在語法上不夠嚴(yán)格，因而在安全性上不能夠讓使用者滿意，所以在很多領(lǐng)域上雖然C語言有著很高的效率，但卻沒有廣泛的被推廣被人們廣泛的使用。第二節(jié) Pro

19、teus單片機(jī)的教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬平臺(tái)上，proteus是主要的比較先進(jìn)的手段，在資金以及設(shè)備維護(hù)的問題上，它能夠在硬件設(shè)備有限的情況下采用不同的方法，步進(jìn)能將實(shí)例形象化，也可以使得運(yùn)行過程形象化，能夠得到傳統(tǒng)演習(xí)方式無法達(dá)到的效果；它能夠提供27000多的仿真器件，同時(shí)能夠模擬仿真和數(shù)字仿真，能夠直接在原理圖上進(jìn)行虛擬編程，然后顯示輸出想要達(dá)到的效果；它能夠使得仿真軟件使得抽象的程序和原理圖變得形象化，同時(shí)提供了虛擬的控制按鈕，可以控制程序的運(yùn)行，停止；目前它是我們課程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中最普遍應(yīng)用的工具，時(shí)間花接種，提供了許多實(shí)際中無法滿足的元件庫，同時(shí)我們可以無限次，隨機(jī)的修改電路設(shè)計(jì)。第

20、三節(jié) Prote11、 軟件介紹 Prote199SE主要是由原理圖設(shè)計(jì)、信號(hào)仿真、PCB設(shè)計(jì)、PLD設(shè)計(jì)以及布線器等幾個(gè)子模塊組成。它具備這一些特點(diǎn)：能夠生成超過30種的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表，體內(nèi)更是具有很強(qiáng)的編輯功能，原理圖以及PCB中同樣的期間可以同樣的被選中，允許在原理圖和PCB進(jìn)行雙向查找元件。引腳等。與國際化的標(biāo)準(zhǔn)保持一致，能夠混合仿真，同時(shí)具有智能的覆銅和放置漢字的功能，而且還可以與AUTOCAD等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在我們需要打印的時(shí)候能夠提供打印預(yù)覽，它具有的3D功能讓我們?cè)谥瓢媲翱吹较胍b配的結(jié)果等等。2、 仿真特點(diǎn) 它具有著很系統(tǒng)的對(duì)電路分析的能力，例如，對(duì)交流信號(hào)的動(dòng)態(tài)分析，以

21、及對(duì)它的輸入函數(shù)進(jìn)行分析；此外，他還擁有著巨大的數(shù)據(jù)庫，以及很多的仿真元件庫，能夠讓人們隨意的使用，滿足人們對(duì)電路元件的需求，能夠讓使用者輕松入門完成所想設(shè)計(jì)的電路；它還具有豐富的仿真信號(hào)源，同時(shí)還提供了完整的線性以及非線性受控源。第四節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了設(shè)計(jì)過程中所需要的軟件，主要有三個(gè)，分別是：C語言,Proteus.Prote1,本章對(duì)于各個(gè)軟件、功能等做了詳細(xì)的解釋說明。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證本章主要介紹此次設(shè)計(jì)的目標(biāo)，及分析要具體實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，同時(shí)詳細(xì)的介紹了主要元器件的選擇，以及各自的特性。第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)要求和溫濕度控制的發(fā)展1、 設(shè)計(jì)的步驟及其效果要求根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的

22、要求，設(shè)計(jì)一個(gè)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，要求以51單片機(jī)為主題。 1.此設(shè)備能夠根據(jù)所處的環(huán)境，準(zhǔn)確的檢測(cè)出溫濕度并顯示出來。溫度的測(cè)量誤差為：2；濕度的測(cè)量誤差在：5RH；此外，他的測(cè)量范圍也應(yīng)有一定的標(biāo)準(zhǔn)。 2.此設(shè)備可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的數(shù)值對(duì)測(cè)量的實(shí)際值進(jìn)行智能化的調(diào)節(jié)。別外，在此設(shè)備上設(shè)計(jì)了對(duì)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)的按鈕，可以隨意的根據(jù)使用者的想法調(diào)高后調(diào)低溫濕度從而滿足人們的具體需求。 3.此設(shè)備上裝有報(bào)警設(shè)備，每當(dāng)檢測(cè)到實(shí)際的溫濕度值不滿足預(yù)先設(shè)定的值。報(bào)警器便會(huì)發(fā)出蜂鳴聲。 4.本次設(shè)計(jì)通過三極管驅(qū)動(dòng)報(bào)警器發(fā)出蜂鳴聲。 5.此次設(shè)備使用LCD1620字符型液晶模塊顯示。2、 設(shè)計(jì)溫濕度計(jì)的根據(jù)和意義

23、 從古至今人類的生活都離不開環(huán)境的變化，就目前看來溫濕度早已和人們追求適宜的生活緊緊的結(jié)合在一起了，在我們現(xiàn)實(shí)的生活生產(chǎn)中，很多行業(yè)都已離不開溫濕度的檢測(cè)。例如，在現(xiàn)代的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門，氣象，環(huán)保，國防，科研等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度及濕度進(jìn)行測(cè)量，準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物制藥，食品加工，造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的，傳統(tǒng)的溫度計(jì)是用水銀顯示的，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但是精度不高，而且不易計(jì)數(shù)，但是采用單片機(jī)進(jìn)行控制，不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)，用LCD顯示起來會(huì)更加的直觀方便。采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器作為檢測(cè)元件，能夠同時(shí)檢測(cè)溫度和濕度，它不僅僅易

24、于焊接，而且只有四個(gè)管角，減少了外圍電路的設(shè)計(jì)。DHT11傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕原件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件。DHT11能夠直接獨(dú)處被測(cè)溫濕度值，同時(shí)單片機(jī)可以把測(cè)量的數(shù)據(jù)通過串口傳到計(jì)算機(jī)，來完成控制。帶來了極大的方便，用單片機(jī)控制的溫濕度不僅硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單，而且測(cè)量精度高?？傊疅o論是在日常生活中還是在工業(yè)，農(nóng)業(yè)方面都離不開溫濕度的測(cè)量，因此研究溫濕度的測(cè)量具有相當(dāng)重要的意義。第二節(jié) 設(shè)計(jì)總體方案及其方案論證1、 設(shè)計(jì)總體方案及其論證 使用者可以根據(jù)自身的需求，通過傳感器提前設(shè)定自己想要的數(shù)值，一旦實(shí)際檢測(cè)的溫濕度數(shù)值不匹配蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，而本次設(shè)計(jì)就是為達(dá)到這種要求。根據(jù)我們之

25、前的需求分析，大概可以判斷出此次設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)方面：1. 對(duì)溫濕度的收集功能的實(shí)現(xiàn)；2. 對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；3. 使用者可以自由的操控，對(duì)溫室進(jìn)行調(diào)節(jié)； 從中我們可以了解到對(duì)溫濕度收集功能的實(shí)現(xiàn)，可以使用DHT11溫濕度傳感器。因?yàn)榇藗鞲衅魇褂梅奖?、接線簡(jiǎn)單、不需要使用者過多的對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)校驗(yàn)，而且它可以能夠?qū)崿F(xiàn)日常生活中的溫濕度檢測(cè)效果。對(duì)于數(shù)據(jù)處理方面，我們需要完成對(duì)溫室的收集，運(yùn)算并作出相應(yīng)的操作可以控制它，這里我們可使用AT89C51單片機(jī)去實(shí)現(xiàn)。最后的操作方面，我們可以通過將按鍵、報(bào)警器和顯示器組合使用，通過設(shè)定溫濕度的閥值，來實(shí)現(xiàn)智能化檢測(cè)，1602用來顯示、報(bào)警器用于

26、提醒使用者。根據(jù)我們對(duì)此設(shè)計(jì)的總體分析，我們能得出此次設(shè)計(jì)的功能，及其設(shè)計(jì)的任務(wù)，要能夠滿足一定的要求。溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如下圖2.1所示：溫濕度傳感器單片機(jī)LCD溫濕度顯示鍵盤蜂鳴器圖2.1 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖由上面的原理圖可以看出，此設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為中心控制器件，用來處理溫濕度傳感器收集來的數(shù)據(jù)，當(dāng)處理完這些數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)就會(huì)將這些數(shù)據(jù)傳送給顯示器顯示出來；而收集溫濕度的信息就要由溫濕度傳感器來實(shí)現(xiàn)了，它將收集來的數(shù)據(jù)再送給單片機(jī)；要想設(shè)定溫濕度初始值就需要使用者來操縱電鍵來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)的復(fù)位也是通過這種方式來實(shí)現(xiàn)的。最后，報(bào)警器（蜂鳴器）主要作用就是對(duì)周圍環(huán)境的溫濕度值做檢測(cè)，判斷是

27、否符合要求，顯示器就是用來顯示當(dāng)前溫度的。2、 選擇器件 每當(dāng)有信號(hào)輸入通道時(shí)，單片機(jī)先檢測(cè)是否為被測(cè)信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)提取需要的信息。對(duì)條件的檢測(cè)和如何精準(zhǔn)的收到被測(cè)信號(hào)，是檢測(cè)系統(tǒng)非常重要的環(huán)節(jié)，而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與接收的第一步就是要合理的利用傳感器，只有當(dāng)傳感器收集到準(zhǔn)確的信號(hào)，我們才能繼續(xù)后面的動(dòng)作。在現(xiàn)實(shí)中很多檢測(cè)的前提就是要收集到非常準(zhǔn)確的信息，為了讓設(shè)備有著高效率和質(zhì)量，很多檢測(cè)設(shè)備就是根據(jù)那些傳感器來檢測(cè)和控制以及處理收集到的各種數(shù)據(jù)量，現(xiàn)在這種方法在很多領(lǐng)域都被使用。1、 選擇溫濕度傳感器DHT11溫濕度傳感器具備著很多優(yōu)點(diǎn)：1.它具有自動(dòng)對(duì)信號(hào)校準(zhǔn)的特點(diǎn)；2.它可以同時(shí)對(duì)模擬和數(shù)字

28、信號(hào)進(jìn)行收集；3.它具有十分穩(wěn)定的性能并且很可靠；4；它具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)于傳感器的選擇，需要根據(jù)具體的測(cè)量對(duì)象來進(jìn)行具體的分析，一般會(huì)根據(jù)一些具體因素而定：1.量程問題 2.傳感方式是接觸還是非接觸 3.傳感信號(hào)輸出以有線方式還是以無線方式 4.被測(cè)東西對(duì)傳感器是否有具體的要求等等。綜合所有的因素最后決定選用哪種傳感器。而本次設(shè)計(jì)最好選用DHT11溫濕度傳感器，因?yàn)镈HT11傳感器具備著很多優(yōu)點(diǎn)：1.它具有自動(dòng)對(duì)信號(hào)校準(zhǔn)的特點(diǎn)；2.它可以同時(shí)對(duì)模擬和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行收集；3.它具有十分穩(wěn)定的性能并且很可靠；4；它具有很強(qiáng)的抗干擾能力性價(jià)比較高。典型的應(yīng)用電路如圖2.2下：DHT11實(shí)物圖如

29、下圖2.3：圖2.3 DHT11實(shí)物圖(1) 串行接口 DHT11和處理器間的通信使用單總線數(shù)據(jù)格式，大約通信一次時(shí)間為4ms，數(shù)據(jù)傳輸分為小數(shù)和整數(shù)類。通訊過程如圖2.4所示圖2.4 通訊過程 等待DHT11響應(yīng)總是被空閑狀態(tài)的主機(jī)拉低總線，只有總線被拉低，DHT11才能檢測(cè)到原始信號(hào)，拉低時(shí)間至少大于19ms。當(dāng)主機(jī)的開始信號(hào)被接受時(shí)，DHT11就會(huì)等待開始信號(hào)的結(jié)束；只有等到開始信號(hào)結(jié)束，并延遲40us，就可以獲取到DHT11的響應(yīng)信號(hào)了，在這個(gè)時(shí)間便可以切換到輸入狀態(tài)，上拉式電阻便會(huì)被總線拉高。 只有當(dāng)總線為低電平時(shí)，DHT11才能夠發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，當(dāng)響應(yīng)信號(hào)發(fā)送完，DHT11就會(huì)把總線

30、拉高80us。數(shù)據(jù)的發(fā)送都會(huì)以每bit50us低電平的間隙開始發(fā)送，高電平的長(zhǎng)短將會(huì)直接決定數(shù)據(jù)位數(shù)是0還是1。如果DTH11無響應(yīng)，但是讀取的響應(yīng)信號(hào)卻為高電平，這就可能是線路的不正常連接造成的?？偩€被DHT11拉低50us，然后又被上拉式電阻拉入空閑狀態(tài)，此時(shí)傳輸結(jié)束。數(shù)字0信號(hào)表示方法如圖2.5所示圖2.5 數(shù)字0信號(hào)表示方法數(shù)字1信號(hào)表示方法.如圖2.6所示：圖2.6 信號(hào)1 表示方法(2)電氣特性VDD=5V，T = 25，除非特殊標(biāo)注，其中主要的電氣特征如表2.1所示：表2.1電氣特征參數(shù)條件mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測(cè)量0.52.5Ma平均0.21Ma待機(jī)

31、100150Ua采樣周期秒1次 注：采樣周期間隔不得低于1秒鐘(3)性能說明如表2.2所示：表2.2 性能說明參數(shù)條件MinTypMax單位分辨率8Bit111%RH精度254%RH重復(fù)性1%RH溫度0-505%RH溫度量程范圍03090%RH502080%RH252090%RH長(zhǎng)期穩(wěn)定性典型值1%RH/yr遲滯1互換性可完全互換分辨率888Bit111重復(fù)性1響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)630S量程范圍050精度12(4)DHT11引腳說明，如表2.3所示表2.3 DHT11引腳說明pin名稱注釋1VDD供電35.5V2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，懸空4GND接地，電源負(fù)極應(yīng)用信息電阻式

32、濕度傳感器暴露在化學(xué)物質(zhì)中會(huì)受到干擾，導(dǎo)致靈敏度下降，當(dāng)處于極限狀態(tài)時(shí)，傳感器可以通過程序處理，回復(fù)到初試的校準(zhǔn)狀態(tài)，在不符合規(guī)范的范圍內(nèi)使用傳感器，不僅會(huì)導(dǎo)致幾乎3%的臨時(shí)漂移信號(hào)，而且會(huì)加速產(chǎn)品的老化，轉(zhuǎn)為正常的使用范圍后，會(huì)漸漸恢復(fù)校準(zhǔn)狀態(tài)；溫度是影響氣體相對(duì)濕度的關(guān)鍵，因此測(cè)量時(shí)最好讓濕度傳感器工作溫度相同。2、 AT89C51單片機(jī) 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51單片機(jī)產(chǎn)自于美國，它具有可編程，低功耗，高性能等特點(diǎn)。它的存儲(chǔ)性能擁有高密度，非易失性的特性，并且它可以兼容8051指令系統(tǒng)及其引腳功能，在單片機(jī)的芯片中存在著8位微處理器；由于它的操作方法較為方便，在很多場(chǎng)合它能為使用者提供很

33、高的性價(jià)比，在很多的領(lǐng)域方面它都能夠靈活使用。 AT89C51提供的功能標(biāo)準(zhǔn)有：一.128字節(jié)內(nèi)部RAM ， 二.FLASH閃速存儲(chǔ)器4K字節(jié)，三. 32個(gè)I/O口線，四.定時(shí)器2個(gè)16位，五.一個(gè)串口通信和5個(gè)中斷源；它有兩種可選的工作模式，當(dāng)cpu處于空閑狀態(tài)時(shí)，它的RAM，定時(shí)器，串口通信和中斷可以繼續(xù)工作。一般在下一個(gè)硬件復(fù)位前，振蕩器會(huì)禁止其他所有工作，去掉RAM中保存的內(nèi)容。它的程序保密性較高，能有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯，AT89C51的缺陷在于不支持ISP功能，因而它正被AT89S51所取代。3. LCD顯示器 1.因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)需要顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等等，因而我們使用LCD字

34、符型液晶顯示模塊，這樣就能跟好的滿足我們的需求。 2.LCD1602的主要參數(shù)如下： 表2.4 1602的主要技術(shù)參數(shù)容量：162個(gè)字符工作電壓:4.55.5V工作電流 2.0mA最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.954.35(WH)mm3.LCD的引腳功能需要通過匯編來實(shí)現(xiàn)，引腳功能說明 如下：LCD引腳編號(hào)符號(hào)引腳說明1 VDD正極2VSS地3VL液晶顯示偏壓4RS數(shù)據(jù)/命令選擇5R/W選擇讀/寫功能6E使能信號(hào)7D0數(shù)據(jù)8D1數(shù)據(jù)9D2數(shù)據(jù)10D3數(shù)據(jù)11D4數(shù)據(jù)12D5數(shù)據(jù)13D6數(shù)據(jù)14D7數(shù)據(jù)15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極4.管腳圖，如圖2.9所示：圖2.9 LCD1602

35、的管腳圖實(shí)物圖如圖2.10所示 圖2.10 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個(gè)比較慢的顯示器件，因此在執(zhí)行指令之前要首先確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志處于低電平，表示空閑，不然此指令失效，輸入顯示字符地址后會(huì)顯示字符，圖2.12是1602的內(nèi)部顯示地址。圖2.12 1602LCD內(nèi)部顯示地址第三章 硬件模塊設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的的中心環(huán)節(jié)是單片機(jī)，因?yàn)樗强刂浦行?，而系統(tǒng)器件的工作和一些特定功能的實(shí)現(xiàn)都是要通過單片機(jī)的指揮來實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)為了減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，在硬件模塊的設(shè)計(jì)上，是由每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)的功能，最后將他們結(jié)合在一起。例如，本設(shè)計(jì)是將溫濕度傳感

36、器電路，報(bào)警電路，LCD顯示電路，電源電路等拼接在一起實(shí)現(xiàn)了溫濕度的檢測(cè)，這樣降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。第1節(jié) 溫濕度檢測(cè)時(shí)的控制電路 本設(shè)計(jì)就是以AT89C51為主體，其他的一切功能效果都是被它所控制。它控制著其他的各部分組件，AT89C51的P3.0口接DHT11用來控制溫濕度傳感器。它的P0口與LCD1602相接用來顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。一旦溫濕度傳感器檢測(cè)到實(shí)際的測(cè)量值大于設(shè)定的預(yù)設(shè)值時(shí)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲；本次設(shè)計(jì)為了增加單片機(jī)的輸出能力，增加輸出電流，從而通過使用電阻排來實(shí)現(xiàn)。AT89C51中有一個(gè)放大器它的主要作用是為了內(nèi)部正當(dāng)。它與石英晶諧振器組成了自激振蕩器，此電路中需要用倆個(gè)電容來實(shí)

37、現(xiàn)并聯(lián)震蕩電路，選擇的電容對(duì)振蕩頻率、溫濕度的穩(wěn)定性都有著一定的影響，原理圖如圖3.1：圖3.1 系統(tǒng)電路原理圖第二節(jié) 主要電路一、蜂鳴器報(bào)警電路目前，人們?yōu)榱吮Ｕ夏承┫到y(tǒng)和一些重要數(shù)據(jù)的安全，對(duì)這些系統(tǒng)設(shè)定了報(bào)警電路，每當(dāng)這些系統(tǒng)面臨危險(xiǎn)時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲來提醒人們及時(shí)的處理這些危險(xiǎn)信號(hào)；對(duì)于本次設(shè)計(jì)主要由溫濕度傳感器收集到信號(hào)然后傳給單片機(jī)處理，一旦這些數(shù)據(jù)值高于預(yù)先設(shè)定數(shù)值時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)做出響應(yīng)，如果數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，則會(huì)正常顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于本次設(shè)計(jì)我們使用蜂鳴報(bào)警。原理圖如下所示；此設(shè)計(jì)通過AT89C51單片機(jī)來控制，P3口處的電流應(yīng)當(dāng)被控制在15mA左右；而如果想驅(qū)動(dòng)蜂鳴報(bào)警

38、電路，僅依靠單片機(jī)P3口的輸出電流是不夠的；因此，我們?cè)诖舜卧O(shè)計(jì)中需使用放大電路來增大電流使報(bào)警電路能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦溫濕度的數(shù)值超出預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，報(bào)警電路導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。圖3.2 蜂鳴器電路二、晶振電路晶體振蕩器在單片機(jī)中的應(yīng)用非常廣泛，在單片機(jī)系統(tǒng)中晶體振蕩器可以為單片機(jī)提供時(shí)鐘頻率，一般來說晶體振蕩器提供的頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行越快。因而，晶體振蕩器所提供的時(shí)鐘頻率是單片機(jī)執(zhí)行指令的前提，它為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)；在實(shí)際中單片機(jī)為了讓其他部件保持同步，會(huì)共用一個(gè)晶振，而不是讓電子調(diào)頻來保持同步，這樣就可以提高工作效率；AT89C51采用的是無源晶振電路。下圖為晶振電路：圖3.3晶振電

39、路三、顯示電路對(duì)于本次設(shè)計(jì)，我們使用1602字符型液晶模塊，它具有顯示清晰，質(zhì)量高，驅(qū)動(dòng)方便等特點(diǎn)。所以在日常生活中，很多產(chǎn)品都選擇它作為顯示器件；此外，1602字符型液晶模塊進(jìn)過編程后還能顯示數(shù)字、符號(hào)和圖形等多種內(nèi)容。電路圖如圖3.4所示：圖3.4 顯示電路四、傳感器電路本次設(shè)計(jì)對(duì)于傳感電路，我們使用了DHT11溫濕度傳感器，一方面它使用的是單總線通信，因而可以很簡(jiǎn)單的完成與單片機(jī)之間的通信，快速的完成采集傳輸任務(wù)；另一方面，它可以將收集到的溫濕度以數(shù)字化的方式直接顯示，所以此電路看起來比較簡(jiǎn)單且實(shí)用。如圖3.4所示： 圖3.5 傳感器電路五、復(fù)位電路本次設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位，而高電復(fù)位卻被廣泛