-.z.本科畢業論文課題名稱:基于單片機的溫濕度檢測系統目錄摘要1關鍵詞1引言3第一章緒論41.1溫濕度檢測控制系統研究的背景及意義41.2現代溫濕度檢測系統的開展狀況和存在的問題41.3系統設計的主要內容介紹4第二章系統的總體方案設計52.1系統核心單片機〔89C51〕62.1.189C51單片機產品概述62.1.2電源及時鐘引腳72.1.3控制線引腳72.1.4并行I/O引腳82.2測溫測試模塊(DHT11)82.3系統的傳輸模塊NRF24L01102.4系統顯示模塊LCD16013第三章軟件設計〔C語言程序設計〕14總結和展望16致17參考文獻18摘要隨著時代的進步和科學技術的開展，人們對自己的生活品質要求越來越高。冬天有暖氣，夏天有空調制冷。也就是說，人們對自己的生活環境的溫濕度要求變得高了。再就是人們對食物的要求也變高了，在食品的生產和存儲中有了新的挑戰。本系統設計采用了精細的電路設計以實現精細的檢測電路，能夠準確地，自動地對環境的溫濕度進展檢測，然后結合軟件編程，把環境的溫濕度參數轉化為十進制數字，通過數碼管顯示出來。并且，由于經過了軟件的編程設計，如果在加上相應的控制電路就會實現對環境的溫濕度自動控制系統。也就是說，當環境的溫濕度偏低時，通過控制電路的控制對環境的溫濕度進展增加；當環境的溫濕度過高時，系統會通過外力來對環境進展干擾，降低環境的溫濕度；實現把環境的溫濕度控制在一個相對穩定狀態的目的。通過設計單片機的溫濕度檢測系統，更加地神話了解了單片機的功能和原理。以前只是學習了它的原理知識，但是對實際生活的應用確實了解得太少了。通過設計，學習了很多，對自己的能力也是一個很大的提高。關鍵詞:單片機89C51溫濕度檢測、DHT11、無線傳輸、NRF24L01、LCDABSTRACTWiththedevelopmentandadvancesofscienceandtechnologythequalityoflifefortheirthepeoplehavebeeincreasinglydemanding.Winterheating,insummerairconditioningandrefrigeration.Thatis,peoplelivesoftheirownenvironmentaloftemperatureandhumidityrequirementsbeehigh.Thentherearepeopleonthethefoodrequirementshavebeinghigher,withanewchallengeinproductionoffoodandstorage.ThedesignofSystemisbasedontheon89C51designsmicrocontrollerthroughawirelesstransmissionoftemperatureandhumidityoftesting.Thesystemdesignuseswithsophisticatedcircuitdesigntoachievesophisticateddetectioncircuitrythataccuracyandautomaticallyonthetemperatureandhumidityfortesting,thenbinedsoftwareprogrammable,theenvironmentaltemperatureandhumidityparametersofconvertedtoadecimalnumber,throughadigitaldisplayout.And,becauseafterdesignsoftwareprogramming,ifcoupledwithappropriatecontrolcircuitwillrealizetheenvironmentaltemperatureandhumiditycontrolsystems.Otherwords,whentheenvironmentistemperatureandhumidityislow,bythecontrolofthecontrolcircuitforincreasingoftemperatureandhumidityoftheenvironment;whentheoftemperatureandhumidityenvironmentistoohigh,willbeinterferebye*ternalforcesenvironment,reduceofenvironmentaltemperatureandhumidity;achievethetemperaturehumidityoftheenvironmentarelativelysteadystatecontrolpurpose.Throughthedesignmicrocontrolleroftemperatureandhumiditydetectionsystemsmoretothemythofunderstandingofmicrocontrollerfunctionandprinciple.Itwasonlylearningtheprinciplesofknowledge,butreallifeapplicationsdounderstandtoolittle.Bydesign,learningalotownabilityisagreatimprovement.KEYWORDS:ringletchipmicroputer89C51temperatureandhumiditydetection,DHT11,transition,NRF24L01,LCD引言科學技術的迅猛開展帶來了很大工、農業生產的迅速提高。人們的工作環境的要求越來越高。尤其是在制藥，食品加工和培育等方面對溫濕度的要求也是特別嚴格。這就對檢測溫濕度的技術提出了很高的要求。人們對自己生活的環境的溫濕度等舒適程度的要求變得很高，根本上要到達對人類非常舒適的水平，這就對工業的生產提出了更高的要求。人們希望對自己的生活環境的溫濕度時時地進展準確地了解。但是傳統的溫濕度測量方法不僅繁瑣而且存在很大的誤差，已經滿足不了人們對這方面的需求。也有一些準確的溫濕度檢測方法，但是造價昂貴，也是滿足不了大多數人的需求的。本設計本著節約本錢，綠色生產，節能的要求下通過89C51單片機來實現的一種簡易操作并且精度比擬高的溫濕度檢測系統基于單片機的溫濕度檢測系統，這個系統的測量精度高，使用方法簡便，容易實現，在生活中應用廣泛，省去了很多的費用，具有良好的開展前景和應用空間第一章緒論1.1溫濕度檢測控制系統的背景和意義伴隨著科學技術的開展，人們不再限于溫飽的生活階段，人們對生活質量看得越來越重，對自己的生活品質提出了更高的要求。綠化，食品保鮮，以及舒適的生活環境成了現在的主題。人們對自身的安康開展有利更高的要求?，F今時代，人們都想每時每刻吃到最新鮮的蔬菜以及舒適的生活環境，對環境的溫濕度就提出了要求，怎么樣去檢測和控制好環境的溫濕度成了一個機遇和挑戰。溫濕度檢測系統的設計讓單片機的應用功能走到了人們的生活中去，人們更加切身得了解到了單片機的功能和原理。并且是一種自動化的方法，它的應用前景也是很廣泛的。單片機的種類有很多，89C51單片機是最典型的最常用的控制芯片之一，應用也是很廣泛的，特別是在很多的工、農業的生產和生活中。尤其是在自動檢測控制和機電一體化方面取得的成績非常優秀，89C51單片機在溫濕度檢測和控制領域的應用也是很廣泛的，在單片機的根底上，溫濕度檢測盒控制系統可以實現全自動化，省時，省力，并且操作簡單，上手容易，可以滿足大局部人的生活需要。更加方便了人們對環境的溫濕度加以控制，滿足生人們的生活和工、農業生產的需求。1.2現代溫濕度檢測系統的開展狀況和存在的問題水汽壓、相對濕度、露點〔或霜點〕溫度、干濕球溫度表、發濕度表計、電阻式溫度片薄膜濕敏電容等是傳統的溫濕度檢測方法。雖然溫濕度的檢測水平已經得到很大提高，但是不管是使用本錢和使用費用等方面都顯得很缺乏，缺乏既實用又方便的溫濕度檢測方案，本設計是利用單片機來實現的，相對于其他系統，人們對單片機技術了解得也是最多的，對設計的推廣和研發也是很有利的。1.3系統設計的主要內容介紹溫濕度檢測系統以89C51為核心，所有模塊的運行和操作都依賴單片機，所以，單片機的選擇對設計系統的實現和性能方面有著很重要的影響。當今時代的單片機技術開展已經很成熟和穩健，89C51單片機便是其中很典型的一個，本系統設計采用的是89C51單片機，這種單片機操作簡單，功能齊全，并且功耗低，完全符合國家倡導的綠色生產。單片機由于采用的是CMOR工藝制造而成，Flarh存儲器可以在系統中改編程序。使用方便，簡單。本系統設計的傳輸系統選用NRF24L01，NRF24L01無線傳輸設備幾乎可以連接到各種各樣的單片機芯片并且實現無線傳輸功能。顯示系統的設計便利用LCD160來實現，LCD液晶顯示的圖像清晰、細膩。并且，LCD使用方便，功耗低，原理簡單易懂。并沒有太多的條件限制。本設計中的溫濕度檢測模塊選用集成溫濕度傳感器DHT11，它能夠及時準確地將所測環境的溫濕度參數傳輸給單片機，方便系統的整體運行。經過硬件的電路設計和軟件編程，結合上性對應的元器件，系統的雛形以根本形成，系統的功能也根本實現。第二章系統的總體方案設計由于89C51單片機對數字信號非常敏感并且這種單片機的控制能力很強，所以，在系統設機方面選用了51單片機作為系統的組織核心。溫濕度傳感器會將測試到的溫濕度參數迅速地轉換成模擬信號，再通過A/D模擬數字轉換功能轉換成數字信號，然后傳輸給單片機做相應的數字處理。本檢測系統功能全面，系統設計包括單片機〔系統的核心控制模塊〕、溫濕度檢測模塊、無線傳輸模塊和顯示模塊。系統的總體框圖如下：鍵盤控制顯示電路系統晶振電平變換報警電路溫濕度傳感器單片機鍵盤控制顯示電路系統晶振電平變換報警電路溫濕度傳感器單片機PC機PC機圖2-1系統整體框圖系統重點組成：系統主要有以下幾局部組成，〔1〕最核心的局部為51單片機、〔2〕整個系統的無線傳輸模塊；〔3〕溫濕度檢測和顯示兩個模塊，我們也可以加上開關量控制，用以實現溫度的上下限調節功能。2.1系統核心單片機〔89C51〕2.1.1、89C51單片機產品概述89C51系列單片機是采用CHMOR工藝生產的單片機中是最典型的。它的內部ROM為4KBFlash，并且4個并行串口和1個串行串口是其最顯著的特點，內部RAM為128B，片內組成：2個定時/計數器，5個中斷源。它的主要特點便是內部振蕩器和時鐘電路。89C51單片機的封裝形式特殊：圖2-2單片機引腳圖、電源及時鐘引腳〔4個〕電源接入引腳-Vcc；接地引腳是GND。晶體震蕩器由ATAL1和ATAL2組成。2.1.3、控制線引腳：控制線引腳有四個分別是：RRT,ALE,EA,PRRRT的功能是使單片機復位，還有一個功能便是當需要備用電源時，需要通過這個引腳連接到單片機上；外部存儲器的選通信號輸出一般選擇PREN為輸出引腳；內部的存儲器則選擇EA，并且EA還能用作片內EPROM的編程電壓輸入的引腳；ALE作為地址鎖存允許限號的輸出引腳并且能實現編程脈沖的輸入，更表達了單片的特點、并行I/O引腳〔32個，分成4個8位口〕P0.0~P0.7引腳；P1.0~P1.7引腳與P2.0~P2.7引腳；P3.0~P3.7都是一般的I/O口引腳，但是各自又有自己單獨的系統功能。比方P0.0~P0.7還可用作數據或低位地址總線的復引腳；P2.0~P2.7還可以當作高位地址的數據總線引腳。P0：當P0口用作通用I/O口時，此時其標志位受硬件的影響自動置成0，MU*開關狀態為接到了鎖存器的反向輸出端接口處；這樣輸出數值就是0，便導致了在輸出驅動器上的T1〔上拉場效應管〕處在了截止狀態。輸出驅動級應該外接上拉電阻。簡單來說，在編程和程序校驗時，P0口的功能是用來接收和輸出指令字節，但必須在外部加上特定的上拉電阻才能夠實現其具體的功能。2.2測溫測試模塊(DHT11)在整個系統中，選用怎樣的溫濕度檢測裝置是至關重要的，這直接關系到整個系統測試結果的準確性和穩定度。因此選用了DHT11數字式溫濕度傳感器。DHT11傳感器靈敏度高，所以測量精度便提升很多；速度快，有與其內部構造的特殊性，它抗干擾能力非常強，在所有的溫濕度檢測方面應用廣泛。由于它的優點多，本系統采用這種檢測裝置便大大提高了整個系統的效率準確性和穩定性。圖2-3DHT11實物圖DHT11溫濕度檢測裝置體積小，功耗低并且易于操作，更加實用于這個系統的研發。DHT11共有4個引腳，分別對應電源接入腳，數據輸入輸出腳，接地引腳和一個空腳。注意：3V-5.5VDC是DHT11的正電源輸入電壓。DHT11內部構造比擬簡單：圖2-4DHT11內部構造圖DHT11的工作原理：DHT11直接與高性能的單片機連接，并且由于存在著獨立的電阻式感濕元件和NTC測溫元件，使得它的實用性讓人們所肯定，工作效率高，能量根本上沒有損耗，并且抗干擾能力非常強。DHT11的接口類型為單線制，這便使得DHT11的操作簡單，便捷。微處理器和DHT11之間的通信過程：圖2-5微處理器與DHT11通信過程圖DHT11在系統中起到了很大的作用，大大減小了應用電路，使得電路簡單易懂，整潔，并且縮小了整個模塊的體積。它會迅速地采集到環境的溫濕度信息，傳遞到特殊的傳感器上，把信號迅速地進展處理直接傳輸給單片機。DHT11由于以上優點，在工農業等領域應用非常廣泛。2.3系統的傳輸模塊NRF24L01NRF24L01是一種新型的無線傳輸裝置，單片機的接收和發射功能都由它負責。它工作的IRM頻段是獨立的，在2.4GHz~2.5GHz，并且NRF24L01是一種新型的融合了RhockBurr的增強技術的傳輸裝置。它的工作原理也跟其他的傳輸裝置不一樣，軟件編程就可以直接對NRF24L01的輸出功率和通信頻道進展控制。NRF24L01的工作模式大多數都處在低功率的環境下。NRF24L01的實物圖具體如下：圖2-6NRF24L01實物圖圖2-7NRF24L01內部封裝引腳圖主要的引腳功能介紹：NRF24L01的中斷標志位是IRQ；CE：系統的使能的接收和發射；NRF24L01的電源輸入端和功率輸出端分別由VDD和VDD-PA負責；天線接口有兩個，分別是ANT1和ANT2；VRR為接地端；*C1，*C2是NRF24L01的晶體震蕩器引腳；參考電流的輸入通過IPEF引腳來實現；微處理器可以控制NRF24L01，但是必須通過固定的引腳來實現，分別為CRN，RCK，MORI，MIRO：RPI引腳端。表2-1NRF24L01主要引腳功能表NRF24L01有四種工作模式，是通過配置存放器來劃分的，分別為發射模式、接收模式、空閑模式和掉電模式。表2-2NRF24L01工作模式狀態表注意：待機模式1的功能主要是為了降低電流損耗，但是晶體震蕩器在這個模式下仍然是工作的，NRF24L01的所有的配置字不會喪失，仍然保存下來。2.4系統顯示模塊LCD160液晶顯示模塊LCD160，也有功耗低的優點，并且液晶顯示模塊顯示的內容豐富并且輕薄，是大多數單片機應用設計中應用最廣泛的顯示模塊，LCD160可以顯示兩行，一共可以顯示32個字符，+5V的電源供壓，大大得顯示出了LCD160的實用性和準確性，并且價格廉價，功能齊全，性價比高。液晶顯示模塊對應的內部顯示地址：圖2-8液晶顯示模塊地址圖具體的數字顯示都是通過寫入對應的地址來實現顯示功能的。LCD160的各個功能引腳接口的說明如下表：表2-3LCD160引腳功能表1、VL引腳的功能是用來調整液晶顯示器比照度的；2.、存放器的選擇引腳RR；LCD160的讀、寫信號的操作都是通過R/W引腳來實現，當輸入電平是低電平時，模塊進展的是寫操作；當輸入電平是高電平時，模塊進展讀操作。第三章軟件設計〔C語言程序設計〕現在，程序設計語言C語言已經成為一種比擬成熟且功能強大的計算機程序設計語言。C語言是一個包含高層次語言和匯編語言的特點的編程語言。C語言具有強大的功能，可以作為特定的字節和地址直接匯編語言操作；運算符也是最豐富的，包含了34個運算符，可以滿足大多數的軟件和硬件開發的使用。對于硬件開發來講，C語言是很實用的，它可以直接對硬件進展操作，操作簡單，實用，省去了在硬件開發過程中不必要的工作。根本的程序框圖如下：圖3-1系統主程序流程圖圖3-2A/D轉換子程序流程圖圖3-3顯示程序流程圖總結和展望經過幾個月的學習和努力研究，系統的設計已經根本告一段落。在整個設計過程中讓自己了解了89C51的單片機的根本上所有的功能，對以前學過的單片機知識有了更加深入的了解。濕度檢測技術一直是一個問題,基于這樣一個具有挑戰性的問題的主題,也可以做一些簡單的討論。但在討論的過程中,我還做一些工作,以前的研究方法使用,一些自己的想法參加,然后在此根底上,和寫文章。盡管本文實用價值雖小,但我覺得我學到了很多:為了設計成功,我讀了許多書和報紙,并積極通過網絡搜索相關知識,理論,但是,由于設計材料和實驗條件,在實驗室模擬,也未能使實驗可以通過。即使是這樣，但是經過具體的理論分析過程,我學到了很多的專業知識；溫濕度的檢測電路的設計，強化了我對電路知識的理解；并且熟悉一些以前從來沒有接觸過的電子元器件,深化了一些相關的電子知識了解和熟悉了很多電子元器件的使用方法,穩固大學四年學到的知識，也學到了很多的專業知識。簡而言之,畢業設計,總結我的大學四年的學習,對我來說是一個全面的測試,讓我受益不淺,將對我的未來有很大的影響的研究中,工作,生活。隨著科學技術的開展,電子產品制造技術、集成傳感器技術、濕度檢測技術將取得突破,當濕度測量更準確,更具有科學價值,將真正成為我們的日常生活中一個重要參數。由于個人能力有限,系統必須存在不完美的地方,值得改良和優化。等初步設計的設計思路系統連接到PC的硬件電路和軟件寫作,但我的能力有限,加上方面的問題不能解決的初步設計,因此只連接到PC的設計局部的電路設計,而忽略了設計的軟件,也未能完成軟件局部,因為在調試,編寫的軟件系統的一局部永遠不能成真,所以軟件程序只是一個附件。這些問題在未來會逐漸學習和工作,加強和完善。參考文獻[1]李全利.單