1、精選優質文檔-傾情為你奉上摘要在日常生活中，溫度和濕度常伴隨在我們身旁。溫度和濕度的測量范圍是非常廣泛的，對溫度和濕度的測量系統的研究，至今也還具有著深遠的意義，本次課題主要是針對國內和國外對溫濕度測量系統來進行研究與分析發展的情況等，主要是分析了現在溫度濕度測量系統中會存在的一些問題，以及在我們的日常生活中的重要性。所以設計了一種簡單方便的，基于單片機的溫濕度測量系統，這次設計要求簡單、適用、穩定等。還有一個特點就是能夠自動的進行檢測。這次設計主要分為兩個部分，一部分為硬件電路部分，一部分為軟件設計部分。通過軟件和硬件結合的結合，來檢測溫濕度，采集到的信號給單片機，通過單片機來處理采集到的信

2、號，通過液晶屏顯示，如果溫度和濕度過高或過低，則會自動報警電路。 溫室度以單片機設計為核心，采用的傳感器為DHT11,這種傳感器有著智能化，使用方便、實時性強等特點。溫濕度控制系統主要有以下幾個電路，包括LCD顯示、鍵盤電路、報警等幾個部分組成。 實現一種智能、快捷、方便的溫濕度測量系統。整個系統由溫濕度檢測電路、LCD顯示電路、鍵盤電路、報警電路和單片機等組成。該系統結構簡單緊湊，功耗低，抗干擾能力強，總體來說性能較好，符合智能儀表小型化的趨勢，為今后高性能溫濕度測量儀的研制和商業化打下了良好的基礎。數字化溫濕度傳感器，以及實現溫濕度信息的在線檢測已成為溫濕度檢測技術的一種發展趨勢。關鍵詞：

3、單片機 溫濕度 液晶AbstractThe measurement of temperature and humidity range is very wide, on the temperature and humidity measurement system research is also of great significance, this topic at home and abroad of temperature and humidity measurement system research and development, analyzes the main proble

4、ms existing in the current temperature and humidity measurement system, design a based on single-chip microcomputer temperature and humidity measurement system for some special temperature and humidity requirements of the occasion to achieve long-term, stable, real-time and automatic monitoring. Thi

5、s design mainly consists of two parts, circuit of hardware and software system through the temperature and humidity detection circuit, the collected signal to the microcontroller, through the single-chip microcomputer to deal with signals collected and displayed through the LCD, if temperature and h

6、umidity is too high or too low, the alarm will automatically alarm circuit.STC89C52 microcontroller as the core, the use of DHT11 integrated temperature and humidity sensors to achieve a smart, fast and convenient temperature and humidity measurement system. The whole system is composed of temperatu

7、re and humidity detection circuit, LCD display circuit, keyboard circuit, alarm circuit and single chip microcomputer. Design of the system structure is simple and compact, low power consumption, strong anti-interference ability, overall performance is better, in line with the trend of miniaturizati

8、on of intelligent instrument, has laid a good foundation for future development and commercialization of high performance temperature and humidity measuring instrument.indirectly affect the basic human living conditions, but also in the effect of biological products, medicine and health, scientific

9、research, national defense construction. In view of the above situation, the realization of accurate and reliable measurement of temperature and humidity is particularly important. In recent years, the use of intelligent digital temperature and humidity sensors and the realization of temperature and

10、 humidity information on line detection has become a development trend of temperature and humidity detection technology.Keywords: Card reader,no contact ,IC card,SCM,89C51.Key word: singlechip Temperature and humidity liquid crystal專心-專注-專業目錄前言溫度與濕度和人類生產，生活有著很大的聯系，其實也是工業生產中最常見的基本工藝參數，比如我們生活中常見的機械，電子

11、，石油，化工等工業的各種檢測都需要對溫度和濕度進行一定的檢測，以確保安全。然而隨著人們生活水平的提高，人們也越來越重視他們的生活環境。而且空氣中溫度和濕度的變化，這個會直接影響人體的舒適性和情緒，因此有必要對溫度和濕度進行檢測和控制。現在科學技術的迅速發展和普及，就出現了越來越多的高性能設備，而這些設備也會涉及到溫濕度的控制。因此各個行業各個領域對溫度和濕度的要求也就越來越高。傳統的溫濕度檢測模型是基于人的基礎上，依靠的是人工輪換值班，都是手動查看或者是其他方式來測量和記錄環境狀態信息。在上述的這種情況下，效率非常的低，不利于人力資源的充分利用，而且也缺乏科學性，很多重大事故都是人為因素造成的

12、，人為維護因為缺乏一個完整的管理體系。監測系統的出現可以解決這樣的浪費人力資源，管理不僅是一個時間的問題，而且效率也很低。這是因為它的智能設計決策。因此，設計類似的項目也都具有普遍意義。1 緒論1.1 本文研究的意義常用的控制芯片性價比比較高的是單片機，在智能儀表，工業檢測和控制機電一體化等等方面取得了比較好的成績，其溫度和濕度控制系統也有起到了很大的強度。這次畢業設計主要是利用單片機來實現溫濕度的控制。設計起來比較簡單，學習起來也相對容易，而且性價比也是很高的。這個溫濕度的設計能夠對現有的情況進行全面的檢測 ，能夠即時、準確地響應溫室內溫度和適度的變化。比如溫度保持在一定的范圍內，冷卻到一定

13、的范圍內。在這些預定的溫度范圍內保持著各種控制方法，如溫度、濕度等保持一定的溫濕度。毫無疑問，這個系統將被應用到溫室中，為植被的生長提供更的環境。可以為大棚種植、園林設計，花卉栽培提供很好的把控，也可以把損失降到最低。所以必須監控安裝一定環境溫度和濕度的裝置設備，系統才能及時準確地反映室內溫度濕度變化情況，這樣才能滿足溫度和濕度的控制要求。1.2 國內外發展現狀1.2.1 國內發展現狀我國對于溫濕度測控技術的研究較晚，始于20世紀80年代。我國工程技術人員在吸收發達國家溫濕度測控技術的基礎上，才掌握了溫濕度室內微機控制技術，該技術僅限于對溫濕度的單項環境因子的控制。我國溫濕度測控設施計算機應用

14、，在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發展。在技術上，以單片機控制的單參數單回路系統居多，尚無真正意義上的多參數綜合控制系統，與發達國家相比，存在較大。差距。我國溫濕度測量控制現狀還遠遠沒有達到工廠化的程度，生產實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產業化程度低，環境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。1.2.2 國外發展現狀國外對溫度和濕度的控制技術的研究比我們國家要早，開始于上個世紀70年代。首先，在進行設計時需要結合模擬儀表來演示，然后采集現場信息，并對它進行指令，記錄和控制。分布式控制系統出現在80年代末。現在正在研制并開發了計

15、算機數據采集與控制系統，并且是多因素綜合控制系統。現在世界的溫濕度測控技術正在迅速發展，一些國家在實現自動化的基礎上實現了全自動化、正朝無人控制的方向快速發展，登上更高的舞臺。2系統總體方案設計2.1設計要求1）可同時進行溫度和濕度的測量。2）采用1602液晶顯示溫濕度數據。3）可通過按鍵設置溫度和濕度的報警范圍，并實現報警值的斷電保存。4）一旦超出報警范圍，蜂鳴器鳴叫。5）有相應的指示燈指示是哪個數據超出范圍。2.2方案選擇2.2.1傳感器的選擇方案一：選擇兩種傳感器，分別為溫度傳感器和濕度傳感器。溫度和濕度傳感器主要采用DS18B20和 HS1101。DS18B20是一種一線式的、數字溫度

16、傳感器，它的接口方式為單線式。溫度傳感器主要測量溫度范圍在大概-55125，它們的誤差為0.5%左右。最高精度可達小數點后四位。HS1101是電容式的，HS1101是濕度傳感器，大概可測的濕度范圍在0%100%RH，誤差為2%RH左右。方案二：就只用DHT11作為溫濕度檢測模塊。DHT11是一款傳感器，而且它是以數字的形式作為輸出的。里面含有一個電阻式的元件，還有一個NTC式溫度檢測元件，可測2090%RH濕度，誤差為±5%RH，050，誤差范圍±2。從上面兩點分析，方案一可能測試出來的數據更加精準些，測試的范圍也更加寬些。但由于這次的設計所測試的是環境要求不高，只需要一般

17、的環境溫度和濕度，所以在這次的設計中我們采取的是方案二，選取方案二的DHT11溫濕度傳感器已經能夠滿足設計的要求，并且，DHT11具有溫度和濕度傳感器的功能，且價格便宜，故本模塊采用方案二。2.2.2單片機的選擇方案一：以數字信號處理器作為系統控制器。數字信號處理器是一種特殊的微處理器，它是一種利用數字信號處理大量信息的裝置。對元器件不是很敏感，受外部因素也不大，比如受環境溫度這些影響就比較小，這樣設計也就容易實現集成和分時復用，實現處理器的共享，DSP處理器方便調整系數來實現自適應，可適用于非常低的頻率信號等等優勢。但數字信號處理器的硬件電路比較復雜，而且價格相當的貴，數字系統由有源器件的功

18、率消耗比較大，和無源設備相比沒有那么可靠。方案二：可以采用單片機來作為系統的控制器。單片機具有很多的優勢，比如它的可靠性很強、性價比也比較高，用的電壓要求也只有幾V、具有功耗低等等優點。因為單片機的功能強大而且適用性也很強，因此也得到迅猛發展和大范圍推廣使用，它的算術運算功能很強大，而軟件編程也比較靈活，對于開發人員也可以自由發揮，也可以很好的實現需要的功能。單片機自身有定時器、計數器，可以用來定時和計數，并且其功耗低，體積小，計數成熟和成本低等優點。基于以上分析，擬定方案二，用STC89C52單片機作為控制器。3系統軟硬件設計3.1 軟件開發平臺介紹為了開發的簡便，本次設計選用了大眾所熟悉的

19、也比較常用的開發軟件keil5.0。對于單片機相關的軟件開發，通常情況下可以用的軟件的有：keil或者是IAR等等，keil是一種比較適合初學者的開發軟件，它不僅使用簡單，而且能夠進行軟件模擬仿真測試等，它具有很強大功能。下面簡單的對keil軟件進行介紹下。Keil C51的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統公司生產的keil軟件。把keil與匯編相比，C語言具有在很多方面的優勢，比如在功能，結構，還有可讀性方面都具有很強的優勢，維護也是具有明顯的優勢，使用起來也是相當的方便。Keil提供了包括宏匯編、C編譯器、庫管理和一個功能強大的仿真調試程序，完整的發展規劃，通過一個集成開發環境。運行k

20、eil軟件可以通過Win98或者是NT、或者是WIN2000、或者是WINXP等等操作系統都是可以的。而是非常強大的C語言的功能性非常強大的，如果你使用C語言來進行編程開發，然后Keil應該就是我們最為好的選擇。即使我們不使用C語言，用匯編語言來編程，對于這么大的集成環境和軟件仿真對于我們開發者來說也是一件可樂的事情。Keil C51軟件提供的功能和功能豐富而強大的集成開發調試工具，主要是Windows界面。另外重要的一點，看看編譯后的匯編代碼，可以實現keil的優點。下面是關于該系統的功能和各部分使用Keil C51開發細節。下面介紹一下C51工具包的整體結構，Vision主要是針對C51

21、for Windows，這個下面就可以完成編輯，編譯，連接，調試和仿真等等，在這整個開發流程。開發人員可用IDE或著是其它編輯器編輯C或者是匯編源文件。然后分別由C51和C51的編譯器編譯生成目標文件（.obj）。然后由目標文件可由LIB -51 創建生成庫文件，也可以與庫文件一起經L51 連接定位生成絕對目標文件-.abs。3.2整體方案設計3.2.1 系統概述這次設計主要采用STC89C52，設計的溫濕度系統主要也是通過STC89C52單片機來實現主要的功能，再加上電阻電容晶振等器件，單片機的最小系統就是這樣構成的。其它個模塊會根據需要鏈接到單片機最小系統來展開。其中包括DHT11，而溫濕

22、度傳感器采用的是這種DHT11，它的功能主要是采集溫度和濕度的數據，然后通過串口發送給單片機進行控制。按鍵部分就使用大家常用的，輕觸按鍵作為系統的輸入設置模塊。輸出則采用蜂鳴器LED的形式。電源就選擇5v的電源即可。3.2.2系統框圖下圖即為本次設計的系統圖，核心是STC89C52單片機，起到整個系統的控制，傳感器采集到的溫濕度傳到核心處理器，核心處理器就可以對數據進行處理，并用相應的模塊來表示出來，如下就是整個的架構。1602液晶顯示單片機最小系統DHT11溫濕度一體傳感器蜂鳴器按鍵設置輸入LED指示燈 圖3-1 系統框圖3.3 DHT11傳感器電路3.3.1 DHT11簡介相對濕度和溫度測

23、量全部校準，數字輸出 卓越的長期穩定性 無需額外部件超長的信號傳輸距離 超低能耗引腳安裝完全互換（1）DHT11產品概述DHT11數字溫濕度傳感器是一種溫度和濕度傳感器，已校準的數字信號輸出。它采用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，保證產品具有高可靠性和優良的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式濕度傳感器和NTC測溫元件，并與一個高性能的8位單片機一起使用。因此，該產品具有優良的品質，超快速響應，而且抗干擾能力強，性價比高等特點。每個DHT11傳感器都是很標準的。都是高精度濕度檢定校準。校準系數存儲在OTP內存中，以程序儲存的形式存在，它是一種傳感器的檢測信號的過程。DHT11是單絲系統串行

24、接口，這樣設計起來就變得簡單快捷多了。它具有體積小巧，功耗相當低等特點。最重要的是信號傳輸距離可達20米，傳輸效率相對較高，使其成為各種應用中的很好選擇的，甚至是最嚴格的應用。產品為4針單排引腳封裝。連接方便，可根據用戶要求提供特殊的包裝形式。圖 3-2 DHT11數字溫濕度傳感器（2）應用領域u暖通空調 u測試及檢測設備u汽車 u數據記錄器u消費品 u自動控制u氣象站 u家電u濕度調節器 u醫療u除濕器3.3.2接口說明（1）接口說明 為了方便，連接線長度應短于18米時，一般考慮用5K上拉電阻,但是大于18米時，這個就得根據具體情況使用合適的上拉電阻。在這次的設計中，我們采用的是5k的電阻。

25、圖3-3 DHT11典型連接圖（2）引腳說明 Pin1：(VDD)，電源引腳，供電電壓為3-5.5V。 Pin2：（DATA），串行數據，單總線。 Pin3:（NC），空腳，請懸浮。 Pin4（VDD），接地端，電源負極。（3）串行接口 (單線雙向)用于單片機和DHT11數據之間的通信和同步，采用單總線數據格式，通信時間4ms左右，數據被分成小部分和整數部分，在下面的說明具體的格式。分數部分為以后的擴展，現在讀為零。操作過程如下：一個完整的數據傳輸是40bit，高位先出。通訊過程如圖所示：圖3.4 DHT11與單片機的通訊過程在總線空閑的時候，它的狀態為高電頻，主機拉低，然后等待DHT11響應

26、，主機設置的時間必須超過18毫秒，以保證DHT11可以檢測到啟動信號。DHT11接收主機的啟動信號，等待主機啟動信號，然后就發送80us低水平的響應信號。主機發送啟動信號后，延時等待的時間20-40us，就等待讀取DHT11響應信號，響應信號發出后主機就開始發出信號，可以切換到輸入模式。通信初始化要求如下圖所示圖3-5 通訊初始化 總線為低電平，DHT11發送應答信號，然后再拉高80us，準備發送數據，開始50us為時隙開始，每一位數據都是這樣的方式開始，對高水平集數據位的長度是0或1。下圖顯示的格式。如果閱讀的響應信號為高電平，DHT11沒有反應，則檢查線路是否連接正常。當數據傳輸的最后一點

27、后，DHT11拉低總線50us，然后總線電阻被拉到空閑的狀態。數字0信號表示方法如圖3-6所示。圖3-6 數字0信號的表示方法數字1信號表示方法如下圖所示。圖3-7 數字1信號表示方法3.3.3 DHT11模塊電路圖DHT11的模塊電路圖如下圖所示：圖3-8 DHT11的模塊電路圖3.4液晶顯示電路3.4.1 1602液晶簡介本次設計顯示采用了工業性液晶模塊1602，總共有兩行。可以顯示32個字符，這樣就可以方便的顯示常用符號，又或者是英文字母大小寫，還有阿拉伯數字等等。通過程序的設定還可顯示簡單的漢字。該系統使用的是的液晶屏價位比較合理，而且可以顯示2行標準字符，每行可以顯示16個字符，可以

28、滿足我們設計的需求。在通信系統的自動化、智能化儀器和辦公設備中得到了廣泛應用，當在設計漢子時，內部沒有合適于漢字庫型來液晶顯示，第一步是要獲取漢字或圖形子模塊的數據。該模塊的軟件不能直接提取的子模塊的數據5×8點陣，你可以手動提取的字體從漢字中。最后，獲取到的的漢字模塊數據存儲在液晶存儲器中。1602液晶主要有兩種，一種為帶背光的，為一種為不帶光的。而這種基控制器基本上為HD44780，帶背光的厚度比不帶光的厚些，是否帶背光在應用中差距也不大，兩者尺寸差別如下圖所示：圖3-9 液晶尺寸說明1602LCD主要技術參數：u顯示容量:16×2個字符u芯片工作電壓:4.55.5Vu

29、工作電流:2.0mA(5.0V)u模塊最佳工作電壓:5.0Vu字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm3.4.2液晶引腳說明1602的引腳如表3-2所示：表3-1 1602液晶引腳說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光源正極8D1數據16BLK背光源負極 第一腳：接地電源VSS。 第二腳：5V正電源為VDD。 第三腳：VL為液晶顯示器對比度調整的端口，對比度的強弱由接電源的不同決定，對

30、比度的調整可以通過一個10k的電位器。 第四腳：RS是寄存器選擇，高水平的數據寄存器，低選擇指令寄存器。 第五腳：R / W的讀和寫信號線。第六腳：使能端E，當E端由1至0時，液晶模塊中的命令開始被運行。 第七至十四腳：D0-D7為8位雙向數據線。 第十五腳：背光源正極。 第十六腳：背光源負極。3.4.3 指令介紹（1）清屏指令圖3-10清屏指令功能功能：1）能夠將液晶顯示屏刪除，就是講DDRAM所有內容都添加進“空白”的ASCII碼20II； 2）能夠使光標回到原始位置，就是把光標重新擺放回液晶顯示屏的左上方； 3）把地址顯示器即AC的數值歸位零（2）光標歸位指令指令如表3-4所示圖3-11

31、 光標歸位指令功能功能：1）將光標重新擺放回顯示器的左上方；2）地址計數器即AC的數值被設為零； 3）DDRAM所有的內容將保持原內容不會變化；（3）進入模式設置指令指令如表3-5所示 圖3-12 進入模式設置指令功能功能：當定入一位數據之后光標移動的方向將被設置，參數設定的情況如下：圖3-13 參數設定條件（4）顯示開關設置指令指令如表3-6所示 圖3-14 顯示開關設置指令功能功能：能夠控制顯示器的開關與否，光標的顯示或者關閉，光標是否需要閃爍，參數設定的情況如下：圖3-15 顯示開關設置指令圖（5）設定顯示屏或光標移動方向指令圖3-16設定顯示屏或光標移動方向指令功能功能：將光標移動或者

32、整個顯示屏幕移動位置，參數設定的情況如下：圖3-17參數設定圖（6）功能設定指令下圖即功能設定指令圖：圖3-18功能設定指令功能圖功能：數據總線的位數何所顯示出來的行數字型將被設定，參數設定情況如下：圖3-19 功能設定指令功能圖（7）設定CGRAM地址指令指令如圖所示：圖3-20設定CGRAM地址指令功能圖功能：下一次被存入數據的CGRAM地址將被設置，字符號為DB5DB4DB3即未來顯示此字符的時候被采用的字符的地址（000-111）可同時定義八個字符，行號為DB2DB1DB0 （000-111）八行。（8）設定DDRAM地址指令圖3-21設定DDRAM地址指令功能功能：下一次要存入數據的

33、DDRAM地址將被設置。（9）讀取忙或AC地址指令下圖為相應的指令：圖3-22設定DDRAM地址指令功能功能：下一次要存入數據的DDRAM地址將被設置。1）HF（忙碌信號）讀取，假如液晶顯示器忙碌的時候則BF=1，暫時不能接收被單片機送出的數據和指令，當BF=0的時候則相反。 2）地址計數器（AC）內容被接收。（10）數據寫入DDRAM或者CGRAM指令表3-12 數據寫入DDRAM或者CGRAM指令指令功能表功能： 圖3-23 數據寫入DDRAM或者CGRAM指令指令功能1）DREAM被寫入字符碼，液晶顯示屏隨即顯示出相應的字符； 2）OGRAM被存入由使用者設計的圖案。（11）從CGRAM

34、或者DDRAM讀出數據的指令指令如下圖所示 圖3-24 從CGRAM或者DDRAM讀出數據的指令功能圖功能：主要是DDRAM或OGRAM中的內容被讀寫。3.5蜂鳴器模塊該電子蜂鳴器是一種一體化的結構，直流電壓來進行供電，應用于電腦、電子玩具、復印機、報警器、汽車電子設備、電話、音響設備定時器及其它電子產品，主要的作用就是用于發出聲音，以便起到提醒的作用。常用的蜂鳴器主要分為兩種，一種為壓電式蜂鳴器，另一種電磁式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器內部結構主要分為幾個部件，分別是多諧振蕩器，壓電蜂鳴片，阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等等。電源接通后，壓迫蜂鳴片發聲，電磁式蜂鳴器由下面幾種組成，分別是振蕩器、電磁線圈、

35、磁鐵、振動膜片及外殼等等。在實驗過程中，接通電源時，振蕩器會產生頻率的信號，通過電磁線圈會有電流的產生，從而使電磁線圈產生磁場。電磁線圈與振動膜片的相互作用、周期振動而產生的聲音。本次設計采用電磁蜂鳴器。除此之外，它還具有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的區別。請注意，這里的“來源”不是電源，而是來源的震蕩。也就是說，有內部沖擊源的就稱為有源蜂鳴器，只要電源一鏈接蜂鳴器就會發出聲音，有源蜂鳴器用直流器是無法起到作用的，本次設計也是采用有源的蜂鳴器。蜂鳴器設計的電路原理圖如下所示：圖3-25 蜂鳴器原理圖3.6按鍵輸入模塊鍵盤和單片機接觸的是比較頻繁的。站在監控系統軟件設計的位置上來觀察，就不只是完成鍵盤掃

36、描，讀取鍵盤的當前狀態那么簡單了，許多問題都還需要解決，這就有可能導致操作鍵盤上的人容易造成錯誤的操作和控制失誤。在單片機應用中，鍵盤中最常用的形式主要是獨立的鍵盤和矩陣鍵盤。它們各有各自的特點，獨立的鍵盤硬件電路相對簡單，在程序設計上也不復雜，一般來說對硬件電路的要求也比較低；獨立鍵盤和矩陣鍵盤是非常不同的，矩陣鍵盤首先在硬件電路它要比獨立鍵盤更復雜，而且在程序算法上比它更麻煩，但它在節省端口資源方面的優勢是多的，所以它更適合于鍵盤電路。本次設計中由于采用的按鍵數量比較少，只有3個按鍵，分別是“設置”、“減”、“加”，故采用了獨立鍵盤的方式。按鍵的連接圖3所示：圖3-26 按鍵原理圖3.7 LED顯示電路LED電路，它也