51单片机的室内环境检测系统设计
目 录
1.课题研究背景 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 课题任务和主要内容 1
1.3 系统总体设计思路 1
2. 系统硬件电路元件的选择及介绍 3
2.1单片机AT89C51管脚说明 3
2.2温湿度sht10传感器介绍 4
2.3人体红外传感器 HCSR501介绍 7
2.4液晶显示 1602介绍 8
2.5 GTM900B介绍 9
3.系统硬件设计 11
3.1单片机最小系统电路设计 11
3.2温湿度检测电路设计 12
3.3 人体红外电路设计 13
3.4 显示模块电路设计 14
3.5 GSM模块电路设计 15
3.6报警模块电路设计 16
3.7按键模块电路设计 17
4.系统软件设计 19
4.1温湿度检测程序设计 19
4.2显示程序设计 20
4.3 GSM流程图设计 21
4.4报警流程图设计 22
5.系统调试 24
总结与展望 27
致谢 28
参考文献 29
附录一?硬件设计主电路图 30
附录二 实物图 31
附录三?检测主程序程序 33
1.课题研究背景
1.1 课题研究背景和意义
随着人们生活条件越来越高，人们对家居室内环境的检测控制需求日益增长。越来越多的人群开始更加的关注居住环境的健康与舒适程度。虽然住房控制已达到以一定的水平，但是对于家庭环境的监测还非常依赖于专业技术人员，因此，一项可以让大众直接了解自己居所的环境，并按照自己的思想，或者有关标准，进行自动化监控的装置是非常有必要的。
经过时代的快速变迁，智能科技产品已经开始慢慢融入在人们日常生活当中。不同类型的高科技产品给工作与生活带来了更快捷，更专业，更人性化的感受。列如公寓楼层当中的声控灯已经普及，通过传感器自动检测一定范围内的声音以及光线强度从而根据系统内设置好的条件来判断是否让灯
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进行暗灭操作。相类似的自动窗帘等科技应用使得人们生活更加方便，舒适。增加了人们的生活幸福感。因此智能化家居对人们的日常生活是非常有意义的，同时具有良好的发展前景。
1.2 课题任务和主要内容
作为一个综合性的室内环境监测系统，它可以实现对温湿度等信息作出检测。要求系统以51单片机为控制核心，对温湿度探测器、红外探测器等传来的报警信号做出处理，并能实时显示当前的环境信息。所得到的信息可以通过GSM模块发到手机上。要在软硬件设计中采用模块化设计调试方法，对每一个功能性模块进行调试，最后进行联调，达到任务要求。
1.3 系统总体设计思路
通过多方面的比较，最后确定出各个模块应选择的最佳器件。显示模块采用LCD1602液晶显示，温度与湿度信号采集使用温湿度一体的sht10传感器，红外检测是由热释红外传感器HCSR501实现，按键模块用独立式键盘实现，报警系统用蜂鸣器发声报警，手机短信发送系统则是利用华为GTM900B实现。如图11为硬件总体组成框图。
图11总体硬件组成框图
2. 系统硬件电路元件的选择及介绍
2.1单片机AT89C51管脚说明
单片机89C51总共有40个引脚，包括4个控制引脚，4个电源引脚，32个并行的I/O口即P0、P1、P2、P3口。如图21为单片机引脚图。
图21 AT89C51引脚图
1.电源引脚Vcc和GND
Vcc：电源端，接＋5V。
GND：接地端。
一般情况下把0.1μF的电容接在电源引脚和接地引脚之间。
2.输入/输出口引脚
P0、P1、P2和P3用来驱动外部电路，并且可以进行输入与输出，逻辑判断是通过输入的电压值实现，从而对相应的分支进行操作，输出电流进行驱动。
单片机的P3口同时可以用作一些其他特殊功能的端口，如下所示：
口 管脚 备选功能
P3.0 RXD （串行输入口）
P3.1 TXD （串行输出口）
P3.2 /INT0 （外部中断0）
P3.3 /INT1 （外部中断1）
P3.4 T0 （计时器0外部输入）
P3.5 T1 （计时器1外部输入）
P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）
闪烁编程和编程校验的部分信号也是由P3端口输入。
3.复位信号RST
信号高电平时此端口有效，在输入端保持二十四个时钟周期的高电平后就能够完成复位操作。该端口还有掉电保护功能，因为单片机电路是时序数字电路，所以它要有稳定的时钟信号，所以若在该引脚端接＋5V备用电源，在使用过程中如果Vcc掉电，可使得片内RAM中数据保存下来。
4.锁存允许ALE/PROG
地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。
5.外部程序存储器读选通信号/PSEN
外ROM读选通信号。
6.程序存储器地址允许输入端/EA /VPP
EA为内外ROM选择而VPP为片内EPROM编程电源。
7.电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1与XTAL2是晶体振荡电路反向输入端和输出端。
2.2温湿度sht10传感器介绍
SHT10传感器是一个通过工业COMS 过程微加工技术（CMOSens），来确保该传感器有良好的产品质量，即产品包含已校准数字信号输出的温湿度测量一体的并且具有超高可靠性和杰出的长期稳定性的一款传感器。它是由一个14 位的A/D 转换器，串行接口电路，一个电容式聚合体测湿部件，一个能隙式测温部件一同连接在一块芯片上所构成。SHT10传感器的校准是在非常精确的湿度校验室中进行。传感器SHT10内部在执行检测信号的过程时要调用校准系数所以校准系数是储存在OTP内存中。而体积小、功耗低的优点使得其成为在对温湿度需要检测的各类场合中最佳选的择对象[1]。图22所示为SHT10的应用图以及表21是SHT10的命令编码表[2]。
1.课题研究背景 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 课题任务和主要内容 1
1.3 系统总体设计思路 1
2. 系统硬件电路元件的选择及介绍 3
2.1单片机AT89C51管脚说明 3
2.2温湿度sht10传感器介绍 4
2.3人体红外传感器 HCSR501介绍 7
2.4液晶显示 1602介绍 8
2.5 GTM900B介绍 9
3.系统硬件设计 11
3.1单片机最小系统电路设计 11
3.2温湿度检测电路设计 12
3.3 人体红外电路设计 13
3.4 显示模块电路设计 14
3.5 GSM模块电路设计 15
3.6报警模块电路设计 16
3.7按键模块电路设计 17
4.系统软件设计 19
4.1温湿度检测程序设计 19
4.2显示程序设计 20
4.3 GSM流程图设计 21
4.4报警流程图设计 22
5.系统调试 24
总结与展望 27
致谢 28
参考文献 29
附录一?硬件设计主电路图 30
附录二 实物图 31
附录三?检测主程序程序 33
1.课题研究背景
1.1 课题研究背景和意义
随着人们生活条件越来越高，人们对家居室内环境的检测控制需求日益增长。越来越多的人群开始更加的关注居住环境的健康与舒适程度。虽然住房控制已达到以一定的水平，但是对于家庭环境的监测还非常依赖于专业技术人员，因此，一项可以让大众直接了解自己居所的环境，并按照自己的思想，或者有关标准，进行自动化监控的装置是非常有必要的。
经过时代的快速变迁，智能科技产品已经开始慢慢融入在人们日常生活当中。不同类型的高科技产品给工作与生活带来了更快捷，更专业，更人性化的感受。列如公寓楼层当中的声控灯已经普及，通过传感器自动检测一定范围内的声音以及光线强度从而根据系统内设置好的条件来判断是否让灯
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
进行暗灭操作。相类似的自动窗帘等科技应用使得人们生活更加方便，舒适。增加了人们的生活幸福感。因此智能化家居对人们的日常生活是非常有意义的，同时具有良好的发展前景。
1.2 课题任务和主要内容
作为一个综合性的室内环境监测系统，它可以实现对温湿度等信息作出检测。要求系统以51单片机为控制核心，对温湿度探测器、红外探测器等传来的报警信号做出处理，并能实时显示当前的环境信息。所得到的信息可以通过GSM模块发到手机上。要在软硬件设计中采用模块化设计调试方法，对每一个功能性模块进行调试，最后进行联调，达到任务要求。
1.3 系统总体设计思路
通过多方面的比较，最后确定出各个模块应选择的最佳器件。显示模块采用LCD1602液晶显示，温度与湿度信号采集使用温湿度一体的sht10传感器，红外检测是由热释红外传感器HCSR501实现，按键模块用独立式键盘实现，报警系统用蜂鸣器发声报警，手机短信发送系统则是利用华为GTM900B实现。如图11为硬件总体组成框图。
图11总体硬件组成框图
2. 系统硬件电路元件的选择及介绍
2.1单片机AT89C51管脚说明
单片机89C51总共有40个引脚，包括4个控制引脚，4个电源引脚，32个并行的I/O口即P0、P1、P2、P3口。如图21为单片机引脚图。
图21 AT89C51引脚图
1.电源引脚Vcc和GND
Vcc：电源端，接＋5V。
GND：接地端。
一般情况下把0.1μF的电容接在电源引脚和接地引脚之间。
2.输入/输出口引脚
P0、P1、P2和P3用来驱动外部电路，并且可以进行输入与输出，逻辑判断是通过输入的电压值实现，从而对相应的分支进行操作，输出电流进行驱动。
单片机的P3口同时可以用作一些其他特殊功能的端口，如下所示：
口 管脚 备选功能
P3.0 RXD （串行输入口）
P3.1 TXD （串行输出口）
P3.2 /INT0 （外部中断0）
P3.3 /INT1 （外部中断1）
P3.4 T0 （计时器0外部输入）
P3.5 T1 （计时器1外部输入）
P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）
闪烁编程和编程校验的部分信号也是由P3端口输入。
3.复位信号RST
信号高电平时此端口有效，在输入端保持二十四个时钟周期的高电平后就能够完成复位操作。该端口还有掉电保护功能，因为单片机电路是时序数字电路，所以它要有稳定的时钟信号，所以若在该引脚端接＋5V备用电源，在使用过程中如果Vcc掉电，可使得片内RAM中数据保存下来。
4.锁存允许ALE/PROG
地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。
5.外部程序存储器读选通信号/PSEN
外ROM读选通信号。
6.程序存储器地址允许输入端/EA /VPP
EA为内外ROM选择而VPP为片内EPROM编程电源。
7.电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1与XTAL2是晶体振荡电路反向输入端和输出端。
2.2温湿度sht10传感器介绍
SHT10传感器是一个通过工业COMS 过程微加工技术（CMOSens），来确保该传感器有良好的产品质量，即产品包含已校准数字信号输出的温湿度测量一体的并且具有超高可靠性和杰出的长期稳定性的一款传感器。它是由一个14 位的A/D 转换器，串行接口电路，一个电容式聚合体测湿部件，一个能隙式测温部件一同连接在一块芯片上所构成。SHT10传感器的校准是在非常精确的湿度校验室中进行。传感器SHT10内部在执行检测信号的过程时要调用校准系数所以校准系数是储存在OTP内存中。而体积小、功耗低的优点使得其成为在对温湿度需要检测的各类场合中最佳选的择对象[1]。图22所示为SHT10的应用图以及表21是SHT10的命令编码表[2]。
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