基于單片機的室內(nèi)環(huán)境溫濕度測量儀設計

1、內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書題目：基于單片機的室內(nèi)環(huán)境溫濕度測量儀設計學生姓名：王杰學號：1467112201專業(yè)：測控技術與儀器班級：測控2014-2班指導教師：李文濤教授內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） I基于單片機的環(huán)境溫濕度測量儀設計摘要為了保障農(nóng)作物合適的生長環(huán)境和天氣、國防、科研、航天等，必須對特定的環(huán)境溫度和濕度進行測量和管控。有時候人們的舒適度和情緒也和空氣中的溫度和濕度有關聯(lián)，因此對室內(nèi)環(huán)境溫度和濕度進行測量是有必要的。本文設計了一種基于單片機的對室內(nèi)環(huán)境溫度和濕度測量的系統(tǒng)。微型計算機可以長期、穩(wěn)定、實時的測量一些有特殊

2、要求的環(huán)境溫度和濕度。本系統(tǒng)主要是由硬件電路和軟件程序兩部分組成。使用傳感器和測量電路，從室內(nèi)外的環(huán)境中采集溫度和濕度信號。經(jīng)過微型計算機處理之后用LCD進行顯示。若溫度和濕度超過我們已經(jīng)設定好的范圍，就會自動報警。本設計以STC89C52為核心，DHT11實現(xiàn)信號的采集，能智能化、快捷化、方便的測量室內(nèi)外環(huán)境的溫度和濕度。整個系統(tǒng)的組成有：測量電路、顯示電路、按鍵電路、報警電路等。該測量儀不僅結構簡易、而且抗干擾能力較強。關鍵詞：溫度；濕度；測量；單片機；LCD顯示AbstractDesignofEnvironmenttemperatureandhumiditymeasuringinstru

3、mentbasedonsingleChipInordertoensuresuitableenvironmentandweatherforcrops,nationaldefense,scientificresearch,spaceflightandsoon,specificenvironmentaltemperatureandhumiditymustbemeasuredandcontrolled.Sometimespeopleundefinedscomfortandmoodarealsoassociatedwithtemperatureandhumidityintheair,soitisnece

4、ssarytomeasureindoortemperatureandhumidity.Inthispaper,asingle-chip-basedtemperatureandhumiditymeasurementsystemforindoorenvironmentisdesigned.Microcomputerscanbeusedforlong-term,stable,real-timemeasurementsofenvironmentaltemperatureandhumiditywithspecialrequirements.Thissystemismainlycomposedofhard

5、warecircuitandsoftwareprogram.Temperatureandhumiditysignalsarecollectedfromindoorandoutdoorenvironmentsusingsensorsandmeasuringcircuits.Afterthemicrocomputerprocessing,displaywithLCD.Ifthetemperatureandhumidityexceedtherangewehaveset,thealarmwillbeautomatic.ThisdesignusesSTC89C52asthecoretorealizesi

6、gnalacquisition,whichcanintelligently,quicklyandconvenientlymeasurethetemperatureandhumidityofindoorandoutdoorenvironment.Thewholesystemconsistsofmeasurementcircuit,displaycircuit,keycircuit,alarmcircuitandsoon.Themeasuringinstrumentisnotonlysimpleinstructure,butalsostronginant-interferenceability.K

7、eywords:temperature;humidity;Measurement;LCDdisplay內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）目錄TOC o 1-5 h z摘要IAbstract HYPERLINK l bookmark12 第一章緒論2. HYPERLINK l bookmark14 設計背景及其意義2. HYPERLINK l bookmark16 國內(nèi)外溫濕度測量的研究狀況.3 HYPERLINK l bookmark18 研究方案4. HYPERLINK l bookmark20 本文的主要的研究內(nèi)容及論文結構安排5 HYPERL

8、INK l bookmark22 第二章總體方案設計7. HYPERLINK l bookmark24 概述7. HYPERLINK l bookmark26 方案選擇與論證7.單片機的選擇與論證7.顯示模塊的選擇與論證.9溫濕度傳感器的選擇與論證10 HYPERLINK l bookmark28 最終方案設計的選擇.1.1 HYPERLINK l bookmark30 系統(tǒng)的主要功能1.2 HYPERLINK l bookmark32 器件清單.12 HYPERLINK l bookmark36 第三章溫濕度測量儀硬件電路設計1.4 HYPERLINK l bookmark38 STC89C

9、52單片機核心系統(tǒng)電路設計14 HYPERLINK l bookmark40 5V電源電路設計17 HYPERLINK l bookmark42 DHT11溫濕度傳感器電路設計1.8 HYPERLINK l bookmark44 LCD1602液晶顯示電路設計20iii內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） IV VTOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark46 按鍵電路設計22 HYPERLINK l bookmark48 LED信號指示燈電路設計23 HYPERLINK l bookmark50 蜂鳴器報警電路設計23 H

10、YPERLINK l bookmark52 第四章溫濕度測量儀軟件設計25 HYPERLINK l bookmark54 編程語言選擇25 HYPERLINK l bookmark56 keil軟件設計思想25 HYPERLINK l bookmark58 程序設計26軟件流程圖26主程序的相關內(nèi)容27 HYPERLINK l bookmark60 第五章系統(tǒng)調(diào)試33 HYPERLINK l bookmark62 電路焊接33 HYPERLINK l bookmark64 系統(tǒng)調(diào)試34系統(tǒng)程序調(diào)試34硬件測試34系統(tǒng)功能測試35 HYPERLINK l bookmark66 分析35 HYPE

11、RLINK l bookmark68 總結37 HYPERLINK l bookmark70 致謝38 HYPERLINK l bookmark72 參考文獻39 HYPERLINK l bookmark74 附錄A4.1. HYPERLINK l bookmark76 附錄B43 HYPERLINK l bookmark78 附錄C63 HYPERLINK l bookmark80 附錄D6465附錄E內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 第一章緒論設計背景及其意義溫度指冷熱程度。在顯微鏡下，這是物體分子熱運動的強度。在整個銀河系里，有溫度的地方是

12、隨處存在的，不可能存在沒有溫度的地方。無論是在美麗的地球上，或是在安靜的月球上，或在烈日下，溫濕度都有不同于空間位置的差異。濕度指大氣干燥的程度。如果固定的體積空氣中水蒸氣較少，空氣將變干；如果空氣中的水蒸汽越多，空氣就越潮濕。濕度其實就是表示空氣干燥和潮濕的程度。在這個意義上，可以表示濕度的物理量有絕對濕度、相對濕度和比較濕度等。絕對濕度是指在一定體積的空氣中所含有的水蒸氣的質(zhì)量，其單位是克/立方米。相對濕度則是絕對濕度與最高濕度之間的比，S值表明水汽飽和度有多高。溫、濕度的測量是現(xiàn)代測量技術的重要組成部分，不僅能夠保證所生產(chǎn)的商品質(zhì)量，提高商品產(chǎn)量，而且在資源利用的有效性和生產(chǎn)的安全性方面

13、都有著非常重要的作用。因此，能夠夠迅速、準確的測量溫濕度的技術和裝置受到了各國的關注。隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和工業(yè)化進程的不斷推進，溫度和濕度不僅直接或間接地影響人類基本生活條件，而且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物供應、醫(yī)療衛(wèi)生、科學研究及國防和建設等供應鏈方面都有直接或間接的影響。鑒于上述情況，實現(xiàn)準確可靠的溫度和濕度的測量尤為重要?，F(xiàn)在幾年來，利用智能化數(shù)字式的溫濕度傳感器和在線測量溫度和濕度信息已成為溫度、濕度測量技術的發(fā)展趨勢。幾年來中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平質(zhì)量不斷的提高，溫濕度測控測量在現(xiàn)代生活及生產(chǎn)中占有至關重要的位置。目前，以單片機為核心的智能溫濕度測量儀檢測溫濕度是一種簡單，高效的手段。

14、對于該設備的設計，核心問題是如何使其具備自動檢測并顯示溫度、濕度的能力以及實現(xiàn)高溫報警功能。由于溫度、濕度不是兩個獨立的變量，兩者之間一般又不是線性關系，要使一個設備達到溫、濕度的共同檢測并不是件簡單的事。該設計直接針對房間溫濕度檢測，具有非常重要的實際意義和應用價值。本設計以一般房間的溫、濕度為檢測對象進行研究。根據(jù)一般的家庭溫、濕度條件選擇溫、濕度傳感器，進行溫、濕度檢測電路的設計，進行溫、濕度顯示部分和高溫報警部分的設計。對信號進行采集送入單片機處理，用LCD1602顯示器實現(xiàn)對溫、濕度的顯示，用蜂鳴器進行測量儀器的超限報警功能。STC89C52作為系統(tǒng)的核心控制芯片，使用DHT11傳感

15、器進行對室內(nèi)外環(huán)境的溫度和濕度的采樣，然后將采集到的信號送到單片機進行讀取和處理。將讀取到的傳感器溫度和濕度信號送到LCD1602!行顯示。按下按鍵可以設定溫度和濕度的報警范圍，若超過報警范圍上限或下限，蜂鳴器呼叫，相應的指示燈點亮。國內(nèi)外溫濕度測量的研究狀況溫濕度測量技術始于1970年，并已被研究的更早。它使用模擬儀器收集現(xiàn)場的信息，然后對命令、記錄和控制它。集散分布式控制系統(tǒng)出現(xiàn)于八十年代后期。目前，計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因素集成控制系統(tǒng)正在開發(fā)和研制中。目前，溫濕度測控技術在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展?，F(xiàn)在，自動化的基礎非常大，研究的方向正走向自動化和無人化。對于國內(nèi)外對溫濕度測量的研究，從

16、復雜模擬量測量到更成熟的數(shù)字智能化測量，隨著科學技術的進步，對于溫度和濕度的研究，測量系統(tǒng)正朝著智能化、小型化、低功耗的方向發(fā)展。在開發(fā)和研制的過程中，基于微型計算機的溫濕度測控系統(tǒng)具有體積小、操作簡單、測量范圍廣、性能穩(wěn)定、測量精度高等優(yōu)點，它在生活和生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。研究溫度和濕度的測量和控制技術在中國起步較晚，始于上世紀80年代的基礎上，在吸收發(fā)達國家的溫、濕度測量控制技術的基礎上，中國工程師們掌握了室內(nèi)微型計算機溫濕度控制技術，僅限于對環(huán)境的溫度、濕度的單一環(huán)境因素的控制。在中國，整體而言，計算機應用中的溫濕度測控系統(tǒng)在正處消化吸收、簡單應用階段和綜合性應用的相變和發(fā)展階段。在技

17、術上，有大量的單參數(shù)單電路系統(tǒng)由微型計算機控制，沒有實際的多參數(shù)集成控制系統(tǒng)。與發(fā)達國家相比，差距較大。當前的溫度和濕度的測量和控制在中國仍然是遠離工廠化的程度。生產(chǎn)實踐中仍存在許多問題。比如生產(chǎn)出的設備裝置承重能力差，能配套的裝備極少，而且還有產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源共享、可靠性差等缺點。傳感器技術未來將向以下幾個方面發(fā)展：(1)高精確度。為了提高測量和控制的精度，傳感器的精度盡必須可能高。(2)小型化。很多測試場合要求傳感器具有盡可能小的尺寸。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文) (3)多

18、功能集成傳感器的研究是傳感器發(fā)展的一個重要方向，有兩種樣式類型。一種是在同一芯片上集成傳感器、放大器和溫度補償電路等，減小了體積,提高了抗干擾能力。另一種則是集成多個功能傳感器或多個傳感器，在同一種芯片具有相同的功能。例如溫濕度傳感器，芯片可以同時測量溫度和濕度。(4)數(shù)字化。想能使傳感器和計算機直接連接接口，數(shù)字傳感器的研究顯得尤為重要。(5)智能化。這種傳感器比較復雜，一般是計算機與傳感器相結合。它具有測量、信號處理、關聯(lián)和控制等多種功能，關鍵是要有邏輯功能，傳統(tǒng)的傳感器是無與倫比的。智能傳感器將會成為未來傳感器技術的一顆指明星。1.3研究方案我的設計思想是將電路分為溫濕度采集模塊、中央處

19、理器單元、顯示模塊和報警模塊。以STC89C5常片機為核心才5制電路，對DHT11采集的溫度和濕度進行轉(zhuǎn)換和1602液晶屏的顯示進行控制。軟件實現(xiàn)了具體的顯示內(nèi)容和方式。溫度和濕度的采樣通過DHT11傳感器實現(xiàn)，LCD160可以顯示溫度和濕度，是插針樣式的，它們都可以與單片機直接相連接。因此，不需要人工焊接和復雜工藝。具體步驟是：根據(jù)原理圖進行組裝連接。由DHT11傳感器采集室內(nèi)外環(huán)境的溫、濕度值，并將處理和比較后的信息傳到LCD屏幕。通過4個按鍵按鈕設置溫度和濕度的限值。在確定了設計思想后，我開始動手設計硬件電路。主控模塊用STC89C525片和PCBg。能使單片機周圍零器件正常運行，達到了

20、預期設想的功能。測量溫度和濕度的傳感器不再是分開使用，相反，DHT11一體式傳感器被用來測量溫度和濕度。這樣設計不僅簡化了系統(tǒng)設計過程，提高了穩(wěn)定性；另一方面價格低廉，可以降低設計的成本。在前人經(jīng)驗的基礎上，利用LCD實現(xiàn)了系統(tǒng)的設計。主要內(nèi)容如下：(1)繼續(xù)看書加強單片機的知識。(2)查資料學習智能溫濕度檢測系統(tǒng)方面的知識，寫出硬件電路設計方案(3)畫出原理圖(4)進行電路板的焊接(5)編寫單片機控制軟件(6)完成系統(tǒng)整體功能調(diào)試本文包括硬件電路和系統(tǒng)軟件的設計。硬件電路有電源電路、主控制器和顯示電路及其他零器間組成。單片機是溫濕度信號處理的核心部分。設想結果.人機交互人性化?？梢愿鶕?jù)我們的

21、需求控制界限溫度值及濕度值。.能實時、準確的通過界面顯示采集到底溫、濕度值。.通過采集信號，準確的判斷標準值與實際值的不同，實現(xiàn)溫濕度顯示和蜂鳴器報警。.可以改變以往手工測量溫濕度情況，徹底實現(xiàn)溫濕度的智能測量。提高了系統(tǒng)的方便性和實用性。.4本文的主要的研究內(nèi)容及論文結構安排環(huán)境溫度濕度測量儀是生活乃至生產(chǎn)中不可或缺的重要儀器生活中，人們用檢測儀可以精確的了解到當前空氣的溫濕度，采用適當?shù)姆椒ǜ淖儺斍暗沫h(huán)境濕度與溫度，使人體舒適，不易生?。ɡ纾洪L期生活在較潮濕的地方易得風濕病等）。在工業(yè)生產(chǎn)中，更是體現(xiàn)了檢測儀的重要性，工廠的倉庫是一個工廠的核心，倉庫貨物繁多，需要做到防潮、防霉、防腐、防

22、爆，才能保障儲備物資的使用壽命和工作可靠性，只有在適當?shù)臏貪穸认?，才能做到對貨物的長期儲存，如若溫濕度不當,就會造成一系列白損失甚至災難（例如：貨物的堆壓可能導致內(nèi)部溫度過高引起自燃）。故環(huán)境溫濕度測量儀是科學發(fā)展道路上不可少的儀器。此次課程設計主要通過單片機與溫濕度傳感器的硬件連接，以及對芯片內(nèi)程序的燒寫進行實現(xiàn)的，其中重點要使傳感器所測量到的直面表達給人們看，能給人一目了然。論文結構安排：第1章緒論，介紹了溫濕度對人們生活、生產(chǎn)和工作的影響，傳統(tǒng)的溫濕度測量方法的不足，本文設計的溫濕度測量儀的目的和意義，以及溫濕度測量的發(fā)展狀況以及存在的問題。第2章為主要是總體設計方案的選擇和硬件選型的對

23、比論證選擇，講解了設計所需要的各種硬件裝置的優(yōu)缺點，然后進行了各種零器件的性能、價格等方面的對比，選擇最終設計所需硬件。第3章溫濕度測量儀硬件設計主要介紹硬件電路的組成及使用方法以及溫濕度測量儀的硬件設計，介紹了各部分電路的原理及設計電路等。第4章溫濕度測量儀軟件設計主要介紹軟件設計、軟件編程，介紹了軟件編程的主流程圖以及相關的程序設計信息。第5章主要介紹系統(tǒng)調(diào)試。第二章總體方案設計概述本設計以一般房間及室外的溫、濕度為檢測對象進行研究。根據(jù)一般的環(huán)境溫、濕度條件選擇溫、濕度傳感器，進行溫、濕度測量電路的設計，設計了溫濕度顯示部分和超過限值報警部分。將采集到的信號送入單片機進行處理，LCD顯示

24、器進行對溫度和濕度的顯示，用蜂鳴器實現(xiàn)測量儀器的高低溫、以及超過濕度范圍的報警功能。方案選擇與論證單片機的選擇與論證萬案一：硬件采用STC89C5常片機對系統(tǒng)進行控制。該芯片作為核心，操作計算功能較強，在使用下載程序時，可以方便靈活地互相調(diào)用，性能方面也比較穩(wěn)定。實際應用性，價格優(yōu)惠性使得其深受設計者們的喜愛?？膳cMCS-51系列的微型計算機完全兼容，并可通過串口下載。在上述講解中，利用STC89C52B片實現(xiàn)了系統(tǒng)功能的更方便、更靈活地控制，符合設計的要求。其實物如圖2.1所示。圖2.1STC89C52RC芯片萬案一：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器，CPLD因為具有強大的資源，方便靈活

25、的使用及易于擴展的功能，可以實現(xiàn)高效率。但是它的邏輯電路復雜，相比較而言成本和功耗較高。CPLD可以應對不同復雜的功能和場面，它輸入輸出口是并行的，可以提高處理速度，適用于大型控制系統(tǒng)的控制核心。不過，我的設計不需要復雜的邏輯功能和過快發(fā)數(shù)據(jù)處理速度，考慮到實際操作和價格，放棄此方案。其實物如圖2.2所示。圖2.2CPLD芯片方案二:MCU芯片控制的MSP430微控制器，來自于美國TI公司。它是一種16位超低功耗的混合信號處理器（混合信號處理器），主要用于實際應用。該芯片集多個模擬電路、數(shù)字電路和微處理器于一體，處理信號的方式是單片機”混合信號處理。MSP430F149是有精簡指令集和超低功耗

26、的混合型16位微型計算機。它不僅可靠性高，而且價格便宜和操作方便，最主要是體積小功率消耗低。比較適合與各種儀器儀表、智能管理和特種設備的過程控制。雖然能提高控制質(zhì)量和經(jīng)濟效益，但是它的成本過于高。所以我們不用此方案。其實物如圖2.3所示。圖2.3MSP430芯片基于上述三種單片機都能夠滿足這次設計的需要,不過STC89C52B片抗干擾能力強，體積小巧電路設計簡單，并且價格相對比較便宜。所以選擇了STC89C52芯片作為這次設計的主控芯片。顯示模塊的選擇與論證萬案一：LED數(shù)碼管顯示器件。該顯示器件通電后顯示的亮度很高，價格不算貴，其體積和重量小，適合顯示數(shù)字字符。動態(tài)掃描法與微型計算機連接時，

27、雖然占用了少量的單片機端口，但電路過于簡單，性價比也相對較低。其實物如圖2.4所示。圖2.4LED數(shù)碼管萬案一：點陣式數(shù)碼管顯示器件。它是由八行八列一共64個發(fā)光二極管組成的，比較適合顯示文字和圖形，花樣和類型很多。如果用它來顯示數(shù)字就顯得太浪費，且價格也相對較高，所以在此也不用此種作為顯示。其實物如圖2.5所示。圖2.5點陣式數(shù)碼管方案二:LCD液晶顯示屏幕。它是插在單片機上驅(qū)動，通電后可以顯示大量的數(shù)據(jù)、文字和圖形。在它的屏幕上字符可以顯示的數(shù)字位數(shù)更多，而且圖形清晰多樣、美觀大方，同時液晶顯示程序簡單，價格便宜，故本設計采用此種方案。其實物如圖2.6所示。圖2.5LCD液晶屏溫濕度傳感器

28、的選擇與論證萬案一：SHT11傳感器，采用瑞士Sensirion公司基于COMSENSM的新型溫濕度傳感器，具缺點是運行條件強度延長會加速芯片的老化。其實物如圖2.6所示。圖2.6SHT11傳感器萬案一：DS18B2嗷字溫度傳感器。它來自于美國達拉斯公司，可以將被測的溫度轉(zhuǎn)化為用行數(shù)字信號，然后送到微型計算機進行處理。通過我們簡單編程，可以實現(xiàn)9位的溫度讀數(shù)。多個DS18B20T以連接到多條地址線和微型計算機實現(xiàn)通信。每一個DS18B20B廠的時候都有唯一序列號，并且存入其內(nèi)存中。所以，CPLM以識別通過簡單的通信協(xié)議，節(jié)約了大量的引線和復雜的邏輯電路。其實物如圖2.7所示。圖2.7DS18B

29、20專感器方案二:DHT1傲字溫濕度傳感器。這種傳感器具有已調(diào)試好的數(shù)字信號，是一種溫濕度復合傳感器。采用特殊的數(shù)字模塊采集技術以及溫度濕度傳感技術，保證產(chǎn)品的高可靠性和長期穩(wěn)定性。該傳感器是由電阻式感濕元件和NTC測溫元件組成，連接到一個高性能的8位微控制器。所以，它不僅質(zhì)量好，而且響應速度快、抗干擾能力強，性價比高。經(jīng)過比較，設計采用.DHT1微字溫濕度傳感器。其實物如圖2.8所示。圖2.8DHT1假感器最終方案設計的選擇根據(jù)以上方案比較，最終選擇的設計方案為：STC89C52作為主控芯片，使用DHT11傳感器采集和測量環(huán)境的溫度和濕度，LCD1602液晶屏進行溫濕度的顯示。通過LED燈燈

30、光報警和蜂鳴器鳴叫報警。見圖2.9。本文設計的主要零器件有：DHT11,STC89C52,LCD顯示器，LED燈和蜂鳴器等。圖2.9溫濕度測量儀總體設計框圖內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文) # 該設計有三個組成部分，依次是：信號采集、信號分析和信號處理。(1)信號采集，由DHT11組成；(2)信號分析，由STC89C52系統(tǒng)實現(xiàn)；(3)信號顯示，通過LCD顯示器以及用行口LED燈和報警電路完成系統(tǒng)的主要功能本設計由STC89C52芯片作為主芯片，使用DHT11溫濕度傳感器電路對室內(nèi)外環(huán)境的溫度和濕度進行采集

31、，用按鍵電路對溫度和濕度的上下限范圍調(diào)置和復位，用LCD1602液晶顯示電路進行溫度和濕度的人性化顯示，采LED指示燈電路指示報警以及蜂鳴器報警電路予以滴滴報警提示聲音，還有5V的電源電路這幾部分組成?；?1單片機的溫濕度液晶顯示報警系統(tǒng)具有如下功能：(1)液晶實時顯示溫度和濕度值(溫度范圍0-50度，濕度范圍10%-95%c(2)有4個按鈕，溫度和濕度的上限和下限(報警范圍)可由按鈕設定，可以做到斷電保存。(3)有4個指示燈，代表高溫、低溫、高濕度和低濕度。(4)超出設置的正常范圍，蜂鳴器報警，對應的指示燈點亮。溫度低于下限報警燈：紫/藍色燈變亮。溫度超過上限報警燈：黃色燈變亮。濕度低于下

32、限報警燈：綠色燈變亮。濕度超過上限報警燈：紅色燈變亮。器件清單本設計所采用的器件如表2.1表2.1器件清單元器件名稱單位英文名稱數(shù)量電阻10KR21按鍵BUTTOMS1,S2,S3,S44電源開關SW-DPDTSW1151單片機STC89C52U11溫濕度模塊溫濕度U21晶振11.0592MY11IC座40pin/12.54單排座3pin/12.54單排座16pin/1覆銅板/1固定柱/4普通USB線（小頭）/1焊錫/1內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)第三章溫濕度測量儀硬件電路設計STC89C52單片機核心系統(tǒng)電路設計STC89C52RC片機是新

33、一代功耗低、性能高、抗干擾能力強的新鮮CMOSI位單片機，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程閃存，是ATME公司高密度不容易丟失性的存儲器技術制造的。STC89C5家用傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核，但經(jīng)過多方面的改進，該芯片具有以往51單片機沒有的功能。在芯片上，智能8位CPU和系統(tǒng)可編程閃存可以為許多嵌入式的應用控制系統(tǒng)給予高靈活性和高效性的解決方案。它具有以下標準功能：8k字節(jié)閃存，512字節(jié)RAM32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPRQMMAX81寰位電路，3種16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構)，全雙工用行口。1STC89C52可簡化

34、為0Hz靜態(tài)邏輯運算，支持兩種軟件省電模式。CPU在空閑模式下停止工作，但允許RAM定時器/計數(shù)器、串行端口和中斷繼續(xù)工作。在不通電的情況下，可以保存RAMJ內(nèi)存，振蕩器凍結，到下一次中斷或硬件復位為止，微控制器所有工作停止運行。1、STC89C52要特性STC89C52片機主要特性如下：8K字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶4G節(jié)EEPROMB空間；(4)可直接使用串口下載。2、STC89C52要參數(shù)STC89C52要參數(shù)如下：(1)相當于加強型8051單片機，能隨意選擇6個時鐘/機器周期和12個時鐘/機器周期，該指令代碼和以往的8051完全兼容；(2)工作電壓范圍：5.5V到3

35、.3V(5VMCU/3.8V至U2.0V(3VMCU；(3)工作頻率范圍是0U40MHz相當于0到80MHZ勺普通8051,實際工作頻率可達到48MHz內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文) (4)其用戶應用程序的存儲空間有8K字節(jié)；(5)內(nèi)部含有512字節(jié)的RAMI/O端口通常為32個端口；ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應用程序可編程)；EEPROM能；(9)含有3個16位定時器/計數(shù)器：T0、T1、T2;(10)通用異步用行口用定時器軟件來完成；(11)外部中斷有四條路徑，就是下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路；(12)工作溫度范圍：-40至ij+85

36、c(工業(yè)級)或0到75c(商業(yè)級)；(13)封裝的名稱是PDIPo3.STC89C52I片機相關弓I腳說明單片機引腳圖如圖3.2所示。FE7ST.VPDSTC89C52#5T1n.6/WRP3：RDTONQ43W【lb4T0VCCmP(J.IP0.2POJPfl.4叱5P(J.6PJ；MVppIALLPROCiFSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.U4口圖3.2STC89C52單片機引腳圖VCC供電電壓。GND接地。P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(用行輸出口)P3.2/INTO(外部中斷0)P3.3/INT1(外部中斷1)P3.4T0(記時器0外部輸入)P3.5T1

37、(記時器1外部輸入)P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7/RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)RST復位輸入。ALE/PROG用于鎖存地址的狀態(tài)字節(jié)。/PSEN門控信號。/EA/VPP:在閃速編程中，該引腳是12Vg程電源(VPPXTAL1反向放大器輸入/內(nèi)部時鐘電路輸入。XTAL21來自反向振蕩器的輸出。4、STC89C52片機最小系統(tǒng)由復位電路、時鐘電路和電源電路三部分組成。單片機最小系統(tǒng)原理圖如圖3.3所示。RSTVPDP3.2.1NTOP3.j.;IXTrPj.OTP35T1P3.6；WRP3.?fRDXTAEXTALIGN!)Pl.liPt.lP.2F.JFL4?L5?.6Pl.7

38、STC89C51va也QPO.lPU.2PU.3PU.-IP0.5網(wǎng)上PU.7P2.7P2.6風5P2,-IP13P2.2P2.1P2.0VCC0034pnF06LvccL7Ml7654Jr1uuT-n-T-T-I-T-T-FPPPFFPPF圖3.3單片機最小系統(tǒng)原理圖VCC/GND兩個電源引腳。(2)復位電路。在該系統(tǒng)中，上電復位按鈕接口通過手動復位收集兩個高端信號，這是一種非自動的按鈕重置。在系統(tǒng)從低到高電壓檢測后，該系統(tǒng)在電阻與接地之間形成一條路徑，然后自動地把高電平拉低。單片機由高電位降為低電位，就是給單片機進行自動復位，即上電復位。(3)時鐘電路的組成有晶振Y1、瓷片電容C1和C2有

39、控制芯片的數(shù)字電路正常工作是少不了TIME(時鐘)電路的，我們需要時鐘電路自動發(fā)出系統(tǒng)時間，讓控制芯片正常工作。給控制芯片正常工作的時鐘信號，一般把這種工作方式稱為“拍”，以至于讓整個控制系統(tǒng)能正常工作，由于要保證控制系統(tǒng)能正常工作，為了提高工作能力，我們經(jīng)常使11.0592MHZfj振和30PF6容組合，通電后正常工作。JD1為單片機的下載接口。STC89C52要功能如表3.1所示。表3.1STC89C52的主要功能特性主要功能特性兼容MCS51系統(tǒng)反復擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個定時/計數(shù)器中斷時鐘的頻率為0到24MHz2個串行中斷可編程UAR伸行通

40、道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗掉電模式功能設置為睡眠和喚醒2種3.25V電源電路設計本系統(tǒng)選擇5V直流電源作為總電源，為整個系統(tǒng)供電，電路簡單、穩(wěn)定。DC為電源的DCfi座，LED為紅色LED燈，作為系統(tǒng)是否有點的指示燈，電阻R7起到限流作用，以防電流太大過熱把LED燈燒壞，起保護作用。當按下開關按鈕時，紅燈亮了，此時，系統(tǒng)的電源為5V直流輸出。當開關再次按下后，紅燈滅，此時系統(tǒng)電源無5V電源輸出。圖3-45V電源電路原理圖內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)3.3DHT11溫濕度

41、傳感器電路設計DHT1傲字溫濕度傳感器主要特性如下：(1)工作電壓：3.5V到5.5V(2)工作電流：平均0.5mA(3)濕度測量范圍：20到90%RH(4)溫度測量范圍：0到50c(5)濕度分辨率：1%RH8位(6)溫度分辨率：1C8位(7)采樣周期：1S(8)單總線結構(9)與TTL兼容(5VDHT11傳感器使用單一總線數(shù)據(jù)格式。具體功能有：(1)數(shù)據(jù)傳輸是40比特，高優(yōu)先級的先出。(2)數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)(4)在前四個字節(jié)中加上+8位校驗和以及校驗和數(shù)據(jù)。DHT11性能參數(shù)表如表3.2表3.2性能參數(shù)表參數(shù)條件

42、MinTypMax單位濕度分辨率111%RH8Bit重復性士1%RH精度25C+4%RH0-50C士5%RH互換性可完全互換量程范圍3090%RH2090%RH2080%RH響應時間1/e(63%)25,1m/s空氣61015S遲滯+1%RH長期穩(wěn)定性典型值+1%RH/yr溫度分辨率111C888Bit重復性+1C精度+1+2C量程范圍050c響應時間1/e(63%)6630S傳感器數(shù)據(jù)的輸出是未編碼二進制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)（濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù)）是分開處理的。假如從中讀出下列5字節(jié)數(shù)據(jù)：bjte4byteIbyied0010110100000】l10-ODOOOOffi01001001整數(shù)小數(shù)整壯

43、小數(shù)校驗和濕度溫度校驗和根據(jù)以上數(shù)據(jù)可獲得到濕度和溫度的值：BYTE（濕度尸BYTE4.BYTE3=45.0（%RH）BYTE（溫度尸BYTE2.BYTE1=28.0（C）Jiaoyan（驗尸BYTE4+BYTE3+BYTE2+BYTE1=73（=BYTE+BYTEg查正確）DHT11電路原理圖和實物如圖。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） # U2GND冶l濕收圖3.5DHT11電路圖3.6DHT11實物圖3.4LCD1602液晶顯示電路設計該設計使用LCD1602M示。和其它顯示器件相比，不僅體積更小、功

44、耗更低,而且增加驅(qū)動電路?，F(xiàn)在LCD人們比較最常用和受歡迎的顯示器件，能顯示16x02即32個字符(16列2行)。1、LCD1602主要參數(shù)LCD1602i要技術參數(shù)如下：(1)顯示容量為16X2個字符；(2)芯片工作電壓為4.55.5V;(3)工作電流為2.0mA(5.0V);(4)模塊最佳工作電壓為5.0V;(5)字符尺寸為2.95X4.35(VWH)mm2、LCD16025唧說明標準的14腳，其引腳說明如下：(1)第1引腳：VSS地電源。(2)第2引腳：VDDg5V正電源。(3)第3引腳：V0是對比調(diào)整端。(4)第4引腳：RS為寄存器選擇。(5)第5弓I腳：RWfe讀寫信號。(6)第6弓

45、I腳：E端子為使能端子。(7)第7到14引腳：八位雙向數(shù)據(jù)線。(8)第1516引腳:空腳3、控制指令說明LCD1602內(nèi)部共有11條控制指令，如表3.3所示。指令1:清除顯示。指令2:光標重置。指令3:顯示模式設置I/D和光標。指令4:顯示開關控制。指令5:光標或顯示移動S/C的文本。指令DL為功能設置命令。指令RAM字符地址設置(8)指令DDRAMfc址設置指令9:讀忙信號和光標地址BF。表3.3控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或

46、字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGR域DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAKDDRA嗾數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容(10)指令10:寫進數(shù)據(jù)DBOD07(11)指令11:讀取數(shù)據(jù)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 系統(tǒng)中的LCD1602M示模塊。具具體電路原理圖如圖3.7所示圖3.7LCD1602液晶顯示電路原理圖其實物圖如圖3.8所示。圖3.8LCD1602液晶實物圖按鍵電路設計在該系

47、統(tǒng)中，按鍵按鈕作為系統(tǒng)的輸入，起到了人機交互的作用。默認的情況下，微控制器的控制引腳為高電平，當按鈕被按下后，微控制器的相關引腳變?yōu)榈碗娖?。進而實現(xiàn)對系統(tǒng)的手動輸入。該原理圖如圖3.9所示。S4_LIT聞圖3.9按鍵按鈕電路圖LED信號指示燈電路設計LED是一種能將電轉(zhuǎn)化成光的半導體發(fā)光二極管。它和普通二極管一樣，內(nèi)部有一個PN結具有單向?qū)щ娦?。在實際電路中，電阻有限制電流，并保護LED燈的作用。只要單片機的控制引腳被拉下來，LED燈就會打開變亮，否則，LED燈不亮。其具體電路原理圖如圖3.10所示。圖3.10LED燈指示電路原理圖蜂鳴器報警電路設計蜂鳴器是一種集成的電子音響裝置，由直流電壓供

48、電，在電子產(chǎn)品中得到廣泛應用。系統(tǒng)采用三極管驅(qū)動的蜂鳴器報警模塊，若微型計算機所控制引腳是低功耗的，則報警鳴響。通過控制單片機管腳方波改變蜂鳴器工作模式。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文) 圖3.11蜂鳴器報警電路原理圖第四章溫濕度測量儀軟件設計編程語言選擇我設計的這個個程序有點復雜，采用C語言編寫程序。與大多數(shù)以往的51的單片機相比，C語言比匯編語言有以下幾點長處：(1)不需要理解處理器的指令集，不必理解存儲器的結構。(2)編譯器可以管理寄存器的分配方式和尋址方式，在編寫程序的時候不用考慮數(shù)據(jù)類型與存儲器地址。(3)程序的可讀性高。(4)其操作函

49、數(shù)更符合人的思維。(5)程序開發(fā)和調(diào)試時間短。(6)C語言的庫文件比較豐富，提供了不少標準的例程。(7)可以通過C語言實現(xiàn)模塊化編程技術，使得編譯后的程序可以添加到新程序中。(8)C語言具有很好的可移植性，很受多數(shù)人歡迎和使用。所有的目標系統(tǒng)，C語言編譯器基本都適用。與匯編語言相比，己完成的項目可以很容易的轉(zhuǎn)換應用到其它的處理器或環(huán)境中。keil軟件設計思想KEIL軟件是單片機開發(fā)者廣泛使用的開發(fā)工具的，簡單的單片內(nèi)形都是使用這種開發(fā)軟件的，可以降低開發(fā)周期，從而減少很多成本，因此廣泛受到開發(fā)者的歡迎和使用。在使用匯編語言，然后用KEIL軟件開發(fā)，實現(xiàn)更深刻的。KEIL軟件提供了一個豐富的使用

50、環(huán)境和調(diào)用的子程序,在全體的打開窗口中。還有一個重要因素就是。我們多看看編程器是如何生存程序序言的，使得使用者可以體會到其中的樂趣的，感覺到此KEIL軟件會非常的好用的，越來越受到廣大使用者的歡迎的。其中追要由它大多數(shù)代碼都是集成的，調(diào)用很方便的，初學者也會感覺很好用的，起點水平不需要太高的。程序設計軟件流程圖主要采用KEIL軟件，程序采用C語言編寫。程序流程圖如圖4.3所示。圖4.3程序流程圖主程序的相關內(nèi)容一、程序的相關定義下面是我們測量室內(nèi)外環(huán)境溫度和濕度的程序相關定義。(1)定義頭文件和宏定義#include/頭文件包含#include#defineucharunsignedchar/

51、以后unsignedchar就可以用uchar代替#defineuintunsignedint/以后unsignedint就可以用uint代替(2)管腳定義sbitBuzzer_P=P1A0;sbitDHT11_P=P1A1；sbitLcdRs_P=Pi2;sbitLcdRw_P=Pi3;sbitLcdEn_P=Pi4;sbitKeySet_P=PIA5；sbitKeyDown_P=P1A6;sbitKeyUp_P=PIA7；sbitLedTL_P=P3A4;sbitLedTH_P=P3A5;sbitLedHL_P=P3A6;sbitLedHH_P=P3A7;二mmain()函數(shù)Mian函數(shù)包

52、括了/蜂鳴器/溫濕度傳感器DHT11數(shù)據(jù)接入1602液晶的RS管腳1602液晶的RW管腳1602液晶的EN管腳/“設置”按鍵的管腳/“減”按鍵的管腳/“加”按鍵的管腳/溫度過低報警指示燈/溫度過高報警指示燈/濕度過低報警指示燈/濕度過高報警指示燈LCD1602液晶的顯示和功能初始化以及溫度上下限值復制和報警功能。voidmain()uchari;LcdInit();/液晶功能的初始化LcdShowInit();/液晶顯示的初始化AlarmTL=EEPROM_Read(0 x2000);度的報警下限AlarmTH=EEPROM_Read(0 x2001);度的報警上限AlarmHL=EEPROM

53、_Read(0 x2002);度的報警下限AlarmHH=EEPROM_Read(0 x2003);度的報警上限if(AlarmTL=0)|(AlarmTL100)于0或大于100),則重新賦值AlarmTL=20;if(AlarmTH=0)|(AlarmTH100)于0或大于100),則重新賦值AlarmTH=35;if(AlarmHL=0)|(AlarmHL100)于0或大于100),則重新賦值AlarmHL=40;if(AlarmHH=0)|(AlarmHH100)于0或大于100),則重新賦值AlarmHH=85;while(1)ReadDhtData();LcdGotoXY(1,2)

54、;LcdPrintNum(temp);LcdGotoXY(1,11);LcdPrintNum(humi);AlarmJudge();for(i=0;i25;i+)/從EEPROM的0 x2000這個地址讀取溫/從EEPROM的0 x2001這個地址讀取溫/從EEPROM的0 x2002這個地址讀取濕/從EEPROM的0 x2003這個地址讀取濕/如果溫度下限報警值讀出來異常（等/如果溫度上限報警值讀出來異常（等/如果溫度下限報警值讀出來異常（等/如果溫度上限報警值讀出來異常（等檢測溫濕度數(shù)據(jù)/定位到要顯示溫度的地方/顯示溫度值/定位到要顯示濕度的地方/顯示濕度值判斷并根據(jù)需要報警KeyScan

55、f();/按鍵掃描DelayMs(20);/延時三、子程序(1)溫度和濕度讀取過程讀取DHT1仰總線上的一個字節(jié)ucharDhtReadByte(void)bitbit_i;ucharj;uchardat=0;for(j=0;j8;j+)while(!DHT11_P);/等待低電平結束Delay10us();/延時Delay10us();Delay10us();if(DHT11_P=1)/判斷數(shù)據(jù)線是高電平還是低電平bit_i=1;while(DHT11_P);elsebit_i=0;dat=1;/將該位移位保存到dat變量中dat|=bit_i;/濕度高檢測值/濕度低檢測值/溫度高檢測值/溫

56、度低檢測值/校驗字節(jié)/主機拉低/保持20毫秒/DATA總線由上拉電阻拉高/延時等待30us/等待DHT的低電平結束/等待DHT的高電平結束/濕度高8位/濕度低8為，總為0/溫度高8位/溫度低8為，總為0/8位校驗碼，其值等于讀出的四個字節(jié)相/拉高總線return(dat);讀取DHT11的一幀數(shù)據(jù)，濕高、濕低（0）、溫高、溫低（0）、校驗碼voidReadDhtData()ucharHumiHig;ucharHumiLow;ucharTemHig;ucharTemLow;ucharcheck;DHT11_P=0;DelayMs(20);DHT11_P=1;Delay10us();Delay10

57、us();Delay10us();while(!DHT11_P);while(DHT11_P);/進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)HumiHig=DhtReadByte();HumiLow=DhtReadByte();TemHig=DhtReadByte();TemLow=DhtReadByte();check=DhtReadByte();加之和的低8位DHT11_P=1;if(check=HumiHig+HumiLow+TemHig+TemLow)/如果收到的數(shù)據(jù)無誤內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)33temp=TemHig;/將溫度的檢測結果賦值給全局變量t

58、emphumi=HumiHig;/將濕度的檢測結果賦值給全局變量humi(2)蜂鳴器報警功能實現(xiàn)if(LedHH_P=0)|(LedHL_P=0)|(LedTH_P=0)|(LedTL_P=0)/蜂鳴器判斷，只要至少1個報警燈亮，蜂鳴器就報警for(i=0;inNFL3Hi工赤附跳睇同匕第二EmmTNkbbhl-t內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）附錄B系統(tǒng)程序/頭文件包含#include#include#defineucharunsignedchar/以后unsignedchar就可以用uchar代替#defineuintunsignedint/

59、以后unsignedint就可以用uint代替sfrISP_DATA=0 xe2;/數(shù)據(jù)寄存器sfrISP_ADDRH=0 xe3;/地址寄存器高八位sfrISP_ADDRL=0 xe4;/地址寄存器低八位sfrISP_CMD=0 xe5;/命令寄存器sfrISP_TRIG=0 xe6;/命令觸發(fā)寄存器sfrISP_CONTR=0 xe7;/命令寄存器sbitBuzzer_P=P1A0;蜂鳴器sbitDHT11_P=P1A1；/溫濕度彳感器DHT11數(shù)據(jù)接入sbitLcdRs_P=P1A2;/1602液晶的RS管腳sbitLcdRw_P=P1A3；/1602液晶的RW管腳sbitLcdEn_P

60、=P1A4；/1602液晶的EN管腳sbitKeySet_P=P1A5；/設置”按鍵的管腳sbitKeyDown_P=P1A6;/減。，按鍵的管腳sbitKeyUp_P=P1A7;/力廣按鍵的管腳sbitLedTL_P=P3A4;/溫度過低報警指示燈sbitLedTH_P=P3A5;/溫度過高報警指示燈sbitLedHL_P=P3A6;/濕度過低報警指示燈sbitLedHH_P=P3A7;/濕度過高報警指示燈內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書(畢業(yè)論文)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） # /保存溫度/保存濕度uchartemp;ucharhumi;u